三维成型丝料、制造方法及成型方法技术

本发明专利技术涉及一种三维成型丝料、制造方法及成型方法。三维成型丝料的组份包括:金属材料、粘结剂、分散剂、柔韧性增强剂和稳定剂。本发明专利技术把金属材料制作为可弯曲的金属丝状材料，同时能够在FDM三维打印机通常设定的温度下形成三维物体，极大地提升金属三维物体的成型效率。这种丝状材料实现了金属丝状材料的弯曲，弯曲的时候不会折断，其在FDM三维打印机上的应用实现了突破。传统工艺的金属三维物体的成型过程较慢，而应用本发明专利技术提供的丝状材料后，采用FDM三维打印机进行成型，成型效率得到显著提升。

Three dimensional molding silk material, manufacturing method and forming method

The invention relates to a three-dimensional molding silk material, a manufacturing method and a forming method. The components of the three-dimensional molding materials include metal materials, adhesives, dispersants, flexibility enhancers and stabilizers. The metal material is made into a flexible metal filamentary material, and it can also form three-dimensional objects at the temperature normally set by the FDM 3D printer, which greatly improves the forming efficiency of the three-dimensional metal objects. The filamentous material has realized the bending of the metal filamentous material, and it will not break when it is bent. Its application on the FDM 3D printer has achieved a breakthrough. The forming process of metal 3D objects in traditional process is slower, but after applying the filamentous material provided by the invention, the FDM 3D printers are used for molding, and the forming efficiency is significantly improved.

【技术实现步骤摘要】
三维成型丝料、制造方法及成型方法
本专利技术涉及三维成型丝料及其制造方法，具体地说，是涉及一种三维成型丝料及其制造方法。
技术介绍
三维（3D）快速成型（打印），也被称为增材制造，基本原理是通过打印或铺设连续的材料层来产生三维物体。三维快速成型备或三维打印机通过转换物体的三维计算机模型并产生一系列截面切片来工作，然后打印每个切片，一个在另一个的顶部上，从而产生最终的三维物体。三维快速成型的方法主要包括的类型为：立体平板印刷或光固化（Stereolithography,SLA)、分层实体制造（Laminatedobjectmanufacturing,LOM)、选择性激光烧结（Selectivelasersintering,SLS)、熔融沉积成型（Fuseddepositionmodeling,FDM)。目前，市面上FDM类型的三维打印机（成型机）最为常见，这种类型的三维打印机的成本较低，且打印的操作过程较为便利，初学者容易掌握。其主要原理是将线状丝材如PLA（聚乳酸）通过高温（通常为200℃至500℃范围内）喷嘴熔融，然后利用后续线材的连续挤压，将熔融状的材料通过喷嘴出口挤出，然后熔融状材料在打印平台上层层堆积而产生三维物体。例如，在申请号为CN201410827191.9、CN201510054483.8和CN201510313735.4的中国专利技术专利申请文件中就记载了FDM类型的三维打印机的结构特征及其工作原理。FDM三维打印机的打印材料通常为丝状线材，这种丝状线材一般是缠绕在丝料盒（丝料盘）装置上，例如在申请号为CN201410046863.2中国专利技术专利申请就公开了一种丝料盒，而在申请号为CN201410476655.6的中国专利技术专利申请中就公开了一种三维打印机的打印盒。这些类型的丝料盒（打印盒）可以用于装载、盘绕丝状材料如PLA打印材料。在现有技术中，珠海天威飞马打印耗材有限公司已经向市场公开销售了多种类型的FDM三维打印机、丝状打印材料、丝料盒，这些产品的结构特征和工作原理作为参考引入本文。另外，对于粉末激光烧结成型（SLM）类型的3D打印，其基本原理是在打印平台上铺设一层粉末材料后再用激光选择性烧结，然后用粉末材料再铺设下一层再激光烧结一次，循环上述步骤后可得到三维立体实物。但是激光烧结的方式需要耗费大量的能源才能使得粉末材料在高温熔化后成型，并且这种3D打印设备需要非常专业的维护，消耗的成本极大。例如在申请号为CN201420377082.7的中国技术专利申请中公开了一种金属粉末激光烧结三维打印机，其通过铺粉辊完成打印平台上的铺粉工作，之后再进行选择性激光烧结，但是这种打印机不仅铺粉工作的效率不高，而且激光烧结的过程需要耗费大量能源且也会降低工作效率。此外，在申请号为CN201310089876.3的中国专利技术专利提供一种打印金属与高分子粘结剂的混合材料成型的方法，而在申请号为CN201610270383.3的中国专利技术专利申请公开的打印方法中，其包括了初步成型步骤，用加热装置对所述三维打印材料进行加热处理，加热装置的加热温度为50℃至300℃，黏结剂在50℃至300℃下将金属粉末黏结，把三维打印材料挤出在打印平台上形成初步固化物体，烧结步骤把初步固化物体烧结固化为成型物体。然而，上述金属三维物体的打印效率仍然不足，或者其实现难度较大。如果把金属材料制作为可弯曲的金属丝状材料，同时能够在FDM三维打印机通常设定的温度（如200℃至300℃）下形成三维物体，这样会极大地提升金属三维物体的成型效率。然而，现有的金属材料无法制作成为丝状材料，并且这种丝状材料根本无法弯曲，弯曲的时候非常容易折断，无法弯曲的后果就是不能够绕在丝料盘上，因此，其在FDM三维打印机上的应用就受到了明显的限制。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的主要目的是提供一种三维成型丝料，这种三维成型丝料可以卷曲为盘形而盘绕在FDM三维打印机的丝料盘上，然后通过FDM三维打印机的成型原理在200℃至500℃下即可完成三维物体的成型。本专利技术的另一目的是提供一种上述三维成型丝料的制造方法。本专利技术的再一目的是利用上述三维成型丝料提供一种FDM三维打印机的成型方法。本专利技术提供的三维成型丝料的组份包括:基材，基材为金属材料或者陶瓷材料或者玻璃材料，基材占据的重量百分比是60%以上；粘结剂，粘结剂占据的重量百分比是1%以上；分散剂，分散剂占据的重量百分比是0.1%以上；柔韧性增强剂，柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.1%以上；稳定剂，稳定剂占据的重量百分比是0.1%以上。由上述方案可见，把金属材料制或者陶瓷材料或者玻璃材料作为可弯曲的金属材料制或者陶瓷材料或者玻璃材料丝状材料，同时能够在FDM三维打印机通常设定的温度（如200℃至300℃）下形成三维物体，极大地提升金属三维物体的成型效率。这种丝状材料实现了金属材料制或者陶瓷材料或者玻璃材料的弯曲，弯曲的时候不会折断，其在FDM三维打印机上的应用实现了突破。传统工艺的金属三维物体的成型过程较慢，而应用本专利技术提供的丝状材料后，采用FDM三维打印机进行成型，成型效率得到显著提升。一个优选的方案是，金属材料为以下物质中的至少一种：Fe/Ni金属材料、Wc/Co/Cu金属材料、YBa2Cu3O7金属材料、Si/Al金属材料、Al2O3/Tic金属材料、铁金属材料、钴金属材料、钼金属材料、铬金属材料、铌金属材料、镍金属材料、锰金属材料、钨金属材料、铜金属材料、铝金属材料。陶瓷材料为SiC材料、Si3N4材料。一个优选的方案是，粘结剂为以下物质中的至少一种：石蜡基粘结剂、蜂蜡、硬脂酸、巴西棕榈蜡、乙烯丙烯酸乙酯、SAN树脂、ABS树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇甲谜醋酸酯、2-吡咯烷酮、聚对苯二甲酸丁二醇酯、乙基纤维素、醋酸纤维、羟丙基纤维素、低氮硝化纤维素、乙烯-丁烯纤维素、聚乙烯缩丁醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、尼龙；分散剂为以下物质中的至少一种：聚酰胺、聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚丙烯酸酯。一个优选的方案是，稳定剂为氧化锌类热稳定剂；柔韧性增强剂为增塑剂，增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的混合物，邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的重量百分比为0.1：1至10：1。一个优选的方案是，基材占据的重量百分比是85%至90%；粘结剂占据的重量百分比是4%至9%；分散剂占据的重量百分比是0.5%至3%；柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.5%至3%；稳定剂占据的重量百分比是0.5%至0.8%。一个优选的方案是，三维成型丝料的弯曲强度大于6.5MPa。本专利技术提供的三维成型丝料包括基材，基材为金属材料或者陶瓷材料或者玻璃材料，基材占据的重量百分比是60%以上；三维成型丝料的弯曲强度大于6.5MPa。本专利技术提供的FDM三维打印机的成型方法，FDM三维打印机包括打印平台、打印头和三维成型丝料；打印头可相对于打印平台在三维方向上移动，缠绕在FDM三维打印机的丝料盘上；成型方法包括初步成型步骤：打印头把三维成型丝料熔融后逐层成型在打印平台上形成初步固化物体，且三维成型丝料在打印头内的熔融温度为180℃至350℃；三维成型丝料的组份包括:基材，基本文档来自技高网...

【技术保护点】
三维成型丝料, 其特征在于，所述三维成型丝料的组份包括:基材，所述基材为金属材料或者陶瓷材料或者玻璃材料，所述基材占据的重量百分比是60%以上；粘结剂，所述粘结剂占据的重量百分比是1%至10%；分散剂，所述分散剂占据的重量百分比是0.1%至5%；柔韧性增强剂，所述柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.1%至5%；稳定剂，所述稳定剂占据的重量百分比是0.1%至5%。

【技术特征摘要】
1.三维成型丝料,其特征在于，所述三维成型丝料的组份包括:基材，所述基材为金属材料或者陶瓷材料或者玻璃材料，所述基材占据的重量百分比是60%以上；粘结剂，所述粘结剂占据的重量百分比是1%至10%；分散剂，所述分散剂占据的重量百分比是0.1%至5%；柔韧性增强剂，所述柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.1%至5%；稳定剂，所述稳定剂占据的重量百分比是0.1%至5%。2.根据权利要求1所述的三维成型丝料，其特征在于：所述金属材料为以下物质中的至少一种：Fe/Ni金属材料、Wc/Co/Cu金属材料、YBa2Cu3O7金属材料、Si/Al金属材料、Al2O3/Tic金属材料、铁金属材料、钴金属材料、钼金属材料、铬金属材料、铌金属材料、镍金属材料、锰金属材料、钨金属材料、铜金属材料、铝金属材料；所述陶瓷材料为SiC材料、Si3N4材料。3.根据权利要求1所述的三维成型丝料，其特征在于:所述粘结剂为以下物质中的至少一种：石蜡基粘结剂、蜂蜡、硬脂酸、巴西棕榈蜡、乙烯丙烯酸乙酯、SAN树脂、ABS树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇甲谜醋酸酯、2-吡咯烷酮、聚对苯二甲酸丁二醇酯、乙基纤维素、醋酸纤维、羟丙基纤维素、低氮硝化纤维素、乙烯-丁烯纤维素、聚乙烯缩丁醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、尼龙；所述分散剂为以下物质中的至少一种：聚酰胺、聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚丙烯酸酯。4.根据权利要求1所述的三维成型丝料，其特征在于：所述稳定剂为氧化锌类热稳定剂；所述柔韧性增强剂为增塑剂，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的混合物，所述邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的重量百分比为0.1：1至10：1。5.根据权利要求4所述的三维成型丝料，其特征在于：所述基材占据的重量百分比是85%至90%；所述粘结剂占据的重量百分比是4%至9%；所述分散剂占据的重量百分比是0.5%至3%；所述柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.5%至3%；所述稳定剂占据的重量百分比...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏健强，宋道权，
申请(专利权)人：珠海天威飞马打印耗材有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44