一种基于FDM工艺喷头堵塞的解决方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FDM工艺打印喷头堵塞的解决方法，通过在制备打印材料时，加入与基体材料相容，具有剪切稀化特性的材料组分，使得3D打印过程中，在设备喷头处由于其锥形结构或因杂质颗粒的存在而受到剪切作用力时，打印材料的粘度降低，增加了流动性，从而有效解决了打印喷头堵塞的现象，打印材料从喷头内挤出后，不再受到剪切作用，其粘度迅速恢复至初始状态，因此在凝固过程中不会影响打印产品的表面质量。利用该发明专利技术方法，还可以实现在打印材料中添加高含量增强纤维材料，从而提高打印产品强度，扩大打印产品的应用领域。另外，本发明专利技术方法还具有生产工艺简单，易于操作，便于工业化生产等优点。

A solution to nozzle clogging based on FDM process

The invention discloses a method to solve the blockage of FDM process based on the print head, through the preparation of printed material in the system, when the compatibility with the substrate, with shear thinning characteristics of the material group, making 3D printing process, equipment in the nozzle due to the conical structure or because of impurity particles are subjected to shear force, print material viscosity decreased, increasing liquidity, thereby effectively solving the printing nozzle clogging phenomenon, printing material extruded from the nozzle, no longer subject to shear viscosity, quickly restored to the initial state, because this will not affect the surface quality in the solidification process of printing products. The invention can also realize adding high content reinforcing fiber material in the printing material, thereby improving the strength of the printing product and expanding the application field of the printing product. In addition, the method of the invention has the advantages of simple production process, easy operation and convenient industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FDM工艺喷头堵塞的解决方法
本专利技术属于纤维增强聚合物复合材料领域，适用于3D打印，尤其是涉及一种3D打印喷头堵塞的解决方法。
技术介绍
FDM，即熔融沉积打印技术，是目前市场上应用最为广泛的一种3D打印技术。该工艺是在略高于打印材料熔点温度下，通过对热塑性材料加热使其熔融，从喷嘴挤出，并在计算机控制下，一层层堆积打印出成品。目前，利用FDM工艺打印产品时，常常出现打印设备喷头堵塞的现象，这是因为所用打印材料的粘度大流动性差，或打印材料中存在杂质微粒造成的。而且，现在的3D打印产品强度不高，很难获得广泛应用，为此，中国专利CN102532832A公开了一种提高打印材料聚乳酸强度的方法，其在制备聚乳酸的过程中，加入了碳纤维，该专利方法虽然能提高聚乳酸的力学性能，但却进一步影响了其流动性，加重了设备喷头堵塞的现象。为了改善打印材料的流动性，解决打印设备喷头堵塞的现象，技术人员往往在制备打印材料时添加增塑剂或流动剂，但这又会对打印质量、打印产品性能和打印稳定性产生影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种3D打印喷头堵塞的解决方法。为解决上述技术问题，本专利技术采取以下技术方案：在制备打印材料时，加入与打印材料相容的具有剪切稀化特性的材料组分，这样在进行3D打印时，打印材料在喷头处受到剪切作用稀化，从而解决了喷头堵塞的问题，实现了本专利技术的目的。本专利技术涉及的一种基于FDM工艺喷头堵塞的解决方法，制备打印材料、将打印材料放置到3D打印机内，将绘制的产品CAD模型导入至3D打印机操作软件并进行打印程序设置、启动并预热3D打印机至合适温度、进行产品打印，其特征在于：在所述的制备打印材料过程中，加入了与基体材料相容的具有剪切稀化特性的材料组分，其重量含量为5%-8%。本专利技术涉及的基于FDM工艺喷头堵塞的解决方法，其特征在于：在制备打印材料过程中，还加入了纤维粉，其重量含量为10%-25%，长不超过400μm。本专利技术涉及的基于FDM工艺喷头堵塞的解决方法，其特征在于：所述纤维粉为玻璃纤维粉、碳纤维粉、碳化硅晶须中的一种或几种。本专利技术涉及的基于FDM工艺喷头堵塞的解决方法，其特征在于：所述3D打印基体材料为聚乳酸或ABS；所述的具有剪切稀化特性的材料组分为有机膨润土、气相二氧化硅、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、聚二尿或纳米级粘土片中的一种或几种。本专利技术方法，通过在制备打印材料时，加入与基体材料相容，具有剪切稀化特性的材料组分，使得3D打印过程中，在设备喷头处由于其锥形结构或因杂质颗粒的存在而受到剪切作用力时，打印材料的粘度降低，增加了流动性，从而有效解决了打印喷头堵塞的现象，打印材料从喷头内挤出后，不再受到剪切作用，其粘度迅速恢复至初始状态，因此在凝固过程中不会影响打印产品的表面质量。利用该专利技术方法，还可以实现在打印材料中添加增强纤维材料，从而提高打印产品强度，扩大打印产品的应用领域。另外，本专利技术方法还具有生产工艺简单，易于操作，便于工业化生产等优点。具体实施方式以下具通过具体实施方式对本专利技术做进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。实施例1选择PLA材料作为打印材料。制备打印用PLA材料：设置型号为QM-15球磨机转速为300r/min、工作时间为60min。称取90重量份的PLA、1重量份的分散剂SoplusD540、4重量份的增塑剂PLACIZER、5重量份的有机膨润土以及上述原材料总重量为5%的无水乙醇加入至球磨机内，启动球磨机，对其内部的混合物进行混合处理。球磨机工作完毕后，将混合物取出，通过型号为AK53的双螺杆挤出机进行造粒；将粒子放置于烘箱内，于120℃下干燥24小时。干燥完后，用型号为WellzoomB的桌面型3D打印耗材挤出机将其加工成直径为1.75mm的细丝。将制备完成的PLA细丝材料放置到3D打印机盛放材料处。启动3D打印机，预热打印喷头，至180℃。启动与3D打印机相连的计算机，打开操作软件，将打印产品的CAD模型导入操作软件中，并进行相关打印设置，其中打印温度设置为220°C。设置完毕后，利用操作软件启动打印程序，3D打印机根据导入的CAD模型开始工作。整个打印过程流畅，未出现喷头堵塞现象。打印完成后，查看与测量产品后发现，打印出来的产品表面光滑匀称，尺寸稳定。实施例2选择PLA材料作为打印材料。制备高纤维含量的打印用PLA材料：将5g偶联剂KH560放入盛有1000ml去离子水的烧杯内混合，再称取50g长120μm的玻璃纤维粉加入到烧杯中，混合均匀后，将混合液均分到五个烧杯内，放置到KQ500超声清洗池中，在常温下，用45kHZ的频率超声30min后，将烧杯取出过滤去除溶剂，然后将其烘干，制得表面经改性处理的纤维增强材料。设置型号为QM-15球磨机转速为400r/min、工作时间为90min。称取11重量份上述制备的纤维增强材料与79.5重量份的PLA、6重量份的气相二氧化硅、3.5重量份的增塑剂PLACIZER以及上述材料总重5%的无水乙醇加入至球磨机内，启动球磨机，对其内部的混合物进行混合、分散处理。球磨机工作完毕后，将混合物通过型号为AK53的双螺杆挤出机进行造粒；将粒子放置于烘箱内，于150℃下干燥24小时。干燥完后，用型号为WellzoomB的桌面型3D打印耗材挤出机将其加工成直径为1.75mm的细丝。将制备完成的PLA细丝材料放置到3D打印机盛放材料处。启动3D打印机，预热打印喷头，至180℃。启动与3D打印机相连的计算机，打开操作软件，将打印产品的CAD模型导入操作软件中，并进行相关打印设置，其中打印温度设置为220°C。设置完毕后，利用操作软件启动打印程序，3D打印机根据导入的CAD模型开始工作。整个打印过程流畅，未出现喷头堵塞现象。打印完成后，查看与测量产品后发现，打印出来的产品表面光滑匀称，尺寸稳定。实施例3选择PLA材料作为打印材料。制备高纤维含量的打印用PLA材料：将1.5克偶联剂KH570加入至盛有1000ml去离子水的烧杯内，再称取30克长300μm的碳纤维粉加入到烧杯中，混合均匀后，将混合液均分到五个烧杯内，放置到KQ500超声清洗池中，在常温下，用45kHZ的频率超声30min后，将烧杯取出过滤去除溶剂，然后将其烘干，制得表面经改性处理的纤维增强材料。设置型号为QM-15球磨机转速为350r/min、工作时间为100min。称取21.5重量份上述制备的纤维增强材料与70重量份的PLA、5重量份的聚乙烯蜡、1重量份的增塑剂PLACIZER、4重量份的增韧剂A-6641以及上述材料总重量3%的无水乙醇加入至球磨机内，启动球磨机，对其内部的混合物进行混合、分散处理。球磨机工作完毕后，将混合物通过型号为AK53的双螺杆挤出机进行造粒；将粒子放置于烘箱内，于150℃下干燥24小时。干燥完后，用型号为WellzoomB的桌面型3D打印耗材挤出机将其加工成直径为1.75mm的细丝。将制备完成的PLA细丝材料放置到3D打印机盛放材料处。启动3D打印机，预热打印喷头，至180℃。启动与3D打印机相连的计算机，打开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FDM工艺喷头堵塞的解决方法，步骤包括：制备打印材料、将打印材料放置到3D打印机内，将绘制的产品CAD模型导入至3D打印机操作软件并进行打印程序设置、启动并预热3D打印机至合适温度、进行产品打印，其特征在于：在所述的制备打印材料过程中，加入了与基体材料相容的具有剪切稀化特性的材料组分，其重量含量为5%‑8%。

【技术特征摘要】
1.一种基于FDM工艺喷头堵塞的解决方法，步骤包括：制备打印材料、将打印材料放置到3D打印机内，将绘制的产品CAD模型导入至3D打印机操作软件并进行打印程序设置、启动并预热3D打印机至合适温度、进行产品打印，其特征在于：在所述的制备打印材料过程中，加入了与基体材料相容的具有剪切稀化特性的材料组分，其重量含量为5%-8%。2.根据权利要求1所述的基于FDM工艺喷头堵塞的解决方法，其特征在于：在制备打印材料过程中，还加入了...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈以蔚，徐井利，秦贞明，李树虎，王丹勇，魏化震，
申请(专利权)人：山东非金属材料研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37