[发明专利]一种面向高分子量硅橡胶的3D打印设备及打印方法

摘要

一种面向高分子量硅橡胶的3D打印设备及打印方法，3D打印头系统采用具有高剪切速率和高挤压强度的螺杆挤压力的百微米级微孔喷嘴，极大降低高分子量硅橡胶的流动粘度，实现高分子量、高压缩模量和高服役寿命硅橡胶材料的3D打印成型；提高材料在百微米级微孔喷嘴处的挤出和涨大稳定性，准确控制3D打印流体线的尺寸精度，实现3D打印过程的高质量、高精度和高效率；采用光‑热二阶固化3D打印材料的方式，极大提高3D打印材料的固化速率和尺寸精度，提高3D打印高分子量硅橡胶材料的高质量稳定性，实现3D打印材料的宏观性能和结构可调性。

主权项

1.一种面向高分子量硅橡胶的3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：1)3D打印数据处理：将需打印的数字三维模型处理为分层数据、路径规划数据、光‑热固化处理数据，将处理后的数据导入3D打印机控制箱(2)中，并将数据发送至3D打印头系统(1)、光固化控制器(3)、热固化控制器(4)、三维移动平台系统(6)；2)3D打印实验材料准备：选择分子量为10万‑100万的高粘弹性聚硅氧烷材料，并加入补强材料、光固化剂，将打印材料通过硅橡胶进料口(11)装入3D打印头系统(1)的螺杆挤出腔(10)中；3)百微米级微孔挤出工艺：3D打印头系统(1)中的直线电机(13)带动螺杆(9)对3D打印材料进行螺旋剪切，硅橡胶材料受到挤压力而通过百微米级微孔喷嘴(8)，3D打印机控制箱(2)进行微孔挤出工艺参数和打印精度的控制，在打印过程中，冷却箱(12)对3D打印头系统(1)进行实时冷却；4)光‑热二阶固化工艺：通过光固化控制器(3)和热固化控制器(4)对3D打印头系统(1)挤出的硅橡胶流体进行光‑热二阶固化，3D打印机控制箱(2)进行光‑热二阶固化工艺参数和固化精度的控制；5)3D打印机基板(5)协调运动：3D打印机控制箱(2)通过协调3D打印头系统(1)、3D打印机基板(5)和三维移动平台系统(6)三者的相对位置，逐渐分层累积出所需打印模型；6)重复步骤3)‑步骤5)，直至零件分层制造完成。