用于分层制造三维物体的方法技术

本发明专利技术提供一种用于分层制造三维物体的方法，包括如下步骤：步骤一、将弹性体粉末和可溶性高分子粉末混合搅拌均匀，得到用于分层制造三维物体的粉末材料；步骤二、将所述用于分层制造三维物体的粉末材料通过3D打印机制成产品；步骤三、将所述产品浸没在溶剂中，使可溶性高分子粉末完全溶解，取出产品；步骤四、将所述产品进行干燥，最终制得具有孔状结构的产品。本发明专利技术产品的制造方法能使得产品中产生均匀分布的空洞结构，能增强产品的弹性，又能减轻产品的重量，同时还保证了其原本的耐磨性。

Powder materials and methods for layered manufacturing of three-dimensional objects

The present invention provides a method for the layered production of a three-dimensional object, which comprises the following steps: step one, the elastomer powder and soluble polymer powder mixing, powder material for the layered production of a three-dimensional object; step 2, the powder material for the layered production of a three-dimensional object by 3D printer products; 3 and the products are immersed in the solvent, the soluble polymer powder is completely dissolved, remove the product; step 4, the product was dried, finally prepared porous products. The manufacturing method of the product can produce evenly distributed cavity structure, enhance the elasticity of the product, reduce the weight of the product, and ensure the original abrasion resistance of the product.

【技术实现步骤摘要】
用于分层制造三维物体的粉末材料及方法
本专利技术属于增材制造
，具体涉及一种用于分层制造三维物体的粉末材料及方法。
技术介绍
“3D打印”是一类将材料逐层添加来制造三维物体的“增材制造”技术的统称，其核心原理是：“分层制造，逐层叠加”，类似于高等数学里柱面坐标三重积分的过程。区别于传统的“减材制造”，3D打印技术将机械、材料、计算机、通信、控制技术和生物医学等技术融合贯通，具有缩短产品开发周期、降低研发成本和一体制造复杂形状产品等优势，未来可能对制造业生产模式与人类生活方式产生重要的影响。按照3D打印的成型机理，通常将3D打印分为两大类：沉积原材料制造与黏合原材料制造，涵盖十多种具体的三维快速制造技术，较为成熟和具备实际应用潜力的技术有5种：SLA-立体光固化成型、FDM-容积成型、LOM-分层实体制造、3DP-三维粉末粘接和SLS-选择性激光烧结。下面以选择性激光烧结技术(SelectiveLaserSintering，SLS)为例，SLS是目前一种被广泛应用的快速成型技术，其成型工艺原理是：首先建立目标零件的计算机三维模型，然后用分层软件将三维模型进行切片处理，得到每一个加工层面的数据信息，在计算机控制下，根据切片层面信息，利用激光束对可热熔的粉末材料逐层扫描烧结，最终完成目标零件的加工制造。以制造鞋底和鞋垫为例，传统鞋底和鞋垫制造会采用发泡技术，在聚合中通过反应产生气体，能使得鞋底具有优异的弹性及很小的密度，但该方法的鞋底往往耐磨性不够，实际使用时需要再贴合一层耐磨材料；而采用选择性激光烧结方法制作鞋底和鞋垫，可直接采用耐磨性好的材料，但制件密度较大且弹性不够。
技术实现思路
本专利技术提供了一种分层制造三维物体的粉末材料及方法，创造性的将弹性体粉末和可溶性高分子粉末搅拌均匀混合在一起，制得用于分层制造三维物体的粉末材料，采用该粉末材料制得产品，再利用可溶性高分子粉末可溶于溶剂的原理，使得产品中产生均匀分布的空洞结构，能增强产品的弹性，还能减轻产品的重量，同时还保证了其原本的耐磨性。本专利技术提供了一种用于分层制造三维物体的方法，包括如下步骤：步骤一、将弹性体粉末和可溶性高分子粉末混合搅拌均匀，得到用于分层制造三维物体的粉末材料；步骤二、将所述用于分层制造三维物体的粉末材料通过3D打印机制成产品；步骤三、将所述产品浸没在溶剂中，使产品中可溶性高分子粉末溶解，取出产品；步骤四、将所述产品进行干燥，最终制得具有孔状结构的产品。作为本专利技术的进一步优选方案，所述弹性体粉末和可溶性高分子粉末的质量比为9～5∶1～5。作为本专利技术的进一步优选方案，所述可溶性高分子粉末的平均粒径为弹性体粉末平均粒径的1.2～1.8倍。作为本专利技术的进一步优选方案，所述弹性体粉末为TPU、TPE或TPEE粉末。值得一提的是，TPU仅为本专利技术弹性体粉末最优选的方案，实际应用中，TPE和TPEE均可作为弹性体粉末的备选，还有其它类别的弹性体粉末在此不做赘述。作为本专利技术的进一步优选方案，所述可溶性高分子粉末为水溶性高分子粉末或醇溶性高分子粉末。值得一提的是，PVA粉末仅为本专利技术水溶性高分子粉末最优选的方案，实际应用中，水溶性高分子按来源通常分为三大类：(一)天然水溶性高分子。以天然动植物为原料提取而得。如淀粉类、纤维素、植物胶、动物胶等；(二)化学改性天然聚合物。主要有改性淀粉和改性纤维素。如羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素等；(三)合成聚合物，有聚合类树脂和缩合类树脂两类，如聚丙烯酰胺(PAM)、水解聚丙烯酰胺(HPAM))、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。按大分子链连接的水化基团分为：非离子型和离子型。按荷电性质分为：非离子、阳离子、阴离子和两性离子高分子，其中后三类为聚电解质。按基团间是否存在较强的非共价键联结又分为缔合聚合物和非缔合聚合物。由于现有技术的限制，第一类天然水溶性高分子和第二类化学改性天然聚合物可能不适用于分层制造三维物体的材料，第三类合成聚合物，如PAM、HPAM和PVP等均可应用于分层制造三维物体的材料，均可作为本专利技术的保护内容，还有其它类别的水溶性高分子粉末材料和醇溶性高分子粉末在此不做赘述。作为本专利技术的进一步优选方案，所述溶剂为水或醇类溶剂。值得一提的是，当所述可溶性高分子粉末为水溶性高分子粉末时，所述溶剂宜采用水；当所述可溶性高分子粉末为醇溶性高分子粉末时，所述溶剂宜采用醇类溶剂。作为本专利技术的进一步优选方案，步骤三中，还可以对所述溶剂进行加热，所述溶剂的加热温度需达到70℃以上。由于水和醇类溶剂沸点的差异性，以及考虑到安全性，若溶剂为水，则水的加热温度需达到90℃以上，若溶剂为醇类溶剂，则醇类溶剂的加热温度需达到70℃以上，并保证在安全温度范围内。由此可见，水和醇类溶剂作为本专利技术的溶剂，很容易获取，成本低廉，对环境无害，安全性高，且能通过加热除去。作为本专利技术的进一步优选方案，所述用于分层制造三维物体的粉末材料还包括添加剂，所述添加剂占原料总质量的0.1％～1％。作为本专利技术的进一步优选方案，所述添加剂为流动助剂、抗氧化剂和增白剂中的一种或多种。本专利技术还提供一种用于分层制造三维物体的粉末材料，包括上述的用于分层制造三维物体的粉末材料。本专利技术分层制造三维物体的粉末材料及方法具有以下有益效果：(1)、该方法创造性的将弹性体粉末和可溶性高分子粉末搅拌均匀混合在一起，制得用于分层制造三维物体的粉末材料，采用该粉末材料制得产品，再利用可溶性高分子粉末可溶于溶剂的原理，使得产品中产生均匀分布的空洞结构，能增强产品的弹性，还能减轻产品的重量，同时还保证了其原本的耐磨性；(2)、由于可溶性高分子粉末同样会在激光下熔融固化，需使用较大粒径的可溶性高分子粉末，以减少其熔融固化，有利于后期工序中水溶性高分子粉末的溶解；(3)、根据不同的水溶性高分子粉末添加比例，产品的空隙率也会有所不同，可以根据实际使用要求调节，非常实用方便。具体实施方式实施例一：(a)将2KgD50为80um的TPU粉末和5g的流动助剂混合搅拌，得到用于选择性激光烧结的混合粉末。对比例(b)将混合好的粉末用于选择型激光烧结，得到样块。(c)将烧结得到的样块置于水中，加热水温至95℃，直至PVA粉末完全溶解。(d)将处理后的样块干燥除去水分，得到带有孔状结构的样块。实施例二：(a)将1.8KgD50为80um,的TPU粉末和0.2KgD50为100um的PVA粉末、5g的流动助剂混合搅拌，得到用于选择性激光烧结的混合粉末。(b)将混合好的粉末用于选择型激光烧结，得到样块。(c)将烧结得到的样块置于水中，加热水温至95℃，直至PVA粉末完全溶解。(d)将处理后的样块干燥除去水分，得到带有孔状结构的样块。实施例三：(a)将1.0KgD50为80um,的TPU粉末和1.0KgD50为100um的PVA粉末、5g的流动助剂混合搅拌，得到用于选择性激光烧结的混合粉末。(b)将混合好的粉末用于选择型激光烧结，得到样块。(c)将烧结得到的样块置于水中，加热水温至95℃，直至PVA粉末完全溶解。(d)将处理后的样块干燥除去水分，得到带有孔状结构的样块。实施例四：(a)将0.5KgD50为80um,的TPU粉末和1.5KgD50为100um的PVA粉末、5g的流动助剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分层制造三维物体的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将弹性体粉末和可溶性高分子粉末混合搅拌均匀，得到用于分层制造三维物体的粉末材料；步骤二、将所述用于分层制造三维物体的粉末材料通过3D打印机制成产品；步骤三、将所述产品浸没在溶剂中，使产品中可溶性高分子粉末溶解，取出产品；步骤四、将所述产品进行干燥，最终制得具有孔状结构的产品。

【技术特征摘要】
1.一种用于分层制造三维物体的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将弹性体粉末和可溶性高分子粉末混合搅拌均匀，得到用于分层制造三维物体的粉末材料；步骤二、将所述用于分层制造三维物体的粉末材料通过3D打印机制成产品；步骤三、将所述产品浸没在溶剂中，使产品中可溶性高分子粉末溶解，取出产品；步骤四、将所述产品进行干燥，最终制得具有孔状结构的产品。2.根据权利要求1所述的用于分层制造三维物体的方法，其特征在于，所述弹性体粉末和可溶性高分子粉末的质量比为9～5∶1～5。3.根据权利要求1或2所述的用于分层制造三维物体的方法，其特征在于，所述可溶性高分子粉末的平均粒径为弹性体粉末平均粒径的1.2～1.8倍。4.根据权利要求3所述的用于分层制造三维物体的方法，其特征在于，所述弹性体粉末为TPU、TPE或TPEE粉末。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗秋帆，范小寒，文杰斌，谭锐，杨云龙，
申请(专利权)人：湖南华曙高科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43