[发明专利]一种多材料零件3D打印装置及其打印方法

摘要

本发明公开了一种多材料零件3D打印装置及其打印方法，本装置是由支架装置、可控搅拌挤出头装置、数个数字化材料供应系统、工作平台和控制器组成，可控搅拌挤出头和控制器固定设置在支架装置上，数字化材料供应系统固定设置在数个可控搅拌挤出头下方，工作平台设置在支架装置内；打印方法依次为混合浆料的配制，数据建模处理，多材料打印成型，将坯体内的高分子粘结剂进行脱除，烧结；本发明通过数个数字化材料供应系统控制各种材料的进给量，进而控制混合材料的成分比例，使其随着空间位置的不同材料的成分及比例不同，脱脂烧结后可得到随着位置不同材料组分不断变化的零件，工艺简单，成本低，节省材料。

主权项

一种多材料零件3D打印装置的打印方法，该方法的步骤如下：一：混合浆料的配制，将金属或陶瓷粉末与高分子粘结剂均匀混合后加热，混合浆料在160～200℃时熔化，在室温情况下会快速固化，根据需要可制成数种混合浆料，将不同的混合浆料分别倒入对应的数字化材料供应系统(3)内；所述混合浆料的组成成分及质量百分比如下：金属或陶瓷粉末55‑75％，高分子粘结剂25‑45％；高分子粘结剂的组成成分及质量百分比如下：石蜡65‑72％，乙烯‑醋酸乙烯共聚物7‑11％，聚丙烯18‑22％，硬脂酸1‑5％；二：数据建模处理，利用三维软件建立模型，然后进行切片处理，层片的厚度为0.08‑0.26mm，建立零件的三维数据模型，根据所需功能零件设置相应的填充路线；三：多材料打印成型：利用熔融沉积成型工艺进行打印成型，在进行截面打印或是层层打印时，控制器(5)控制一种多材料零件3D打印装置的正常运行，根据所需的混合浆料组成，每个数字化材料供应系统(3)的出料控制器(31)可单独控制出料，数种混合浆料分别由数字化材料供应系统(3)送至可控搅拌挤出头装置(2)内，数种混合浆料进入可控搅拌挤出头装置(2)后，搅拌器(22)进行搅拌，并在打印头中加热至熔融状态，然后选择性地挤出沉积在工作平台(4)上，快速冷却后形成加工工件截面轮廓，当成型完成后，工作平台(4)下降一截面层的高度，再根据下一层混合浆料的需要，数个数字化材料供应系统(3)将所需要的混合浆料送至可控搅拌挤出头装置(2)内，打印头(21)再进行下一层的打印，如此循环，最终形成产品；四：将坯体内的高分子粘结剂进行脱除，采用溶剂脱脂和热脱脂工艺，脱脂溶剂选择的是正庚烷、正己烷、三氯乙烯和二氯甲烷4种常用试剂的一种，温度为30‑50℃，时间为5‑8h，溶剂脱脂是为了溶解脱除掉所有可溶性粘结剂材料，在坯体表面及内部形成连通孔隙，为热脱脂环节剩余粘结剂组元受热挥发排除坯体外提供通道，热脱脂工艺采用真空气氛炉进行，升温速度为2‑5℃/min，最终温度为480‑580℃，保温时间为5‑6h；五：烧结，将预烧结坯体放在真空气氛炉内继续加温，升温速度可控制在4‑8℃/min，保温时间3‑6h，烧结完成后，得到所需的多材料梯度零件。