一种基于紫砂的3DP打印方法技术

一种基于紫砂的3DP打印方法，涉及增材制造领域。采用紫砂原矿颗粒、紫砂泥干粉末、聚乙烯醇组成打印粉材，采用去离子水、聚乙烯吡咯烷酮、甘油/聚乙二醇中的一种、乙醇/异丙醇中的一种制备成粘合剂；将打印粉材放入打印机的供粉缸和成型缸，利用铺粉辊将缸内的粉末铺平；将粘结剂装入打印机墨盒，在打印过程中，铺粉辊每铺完一层，喷头就会在计算机的控制下在指定区域喷洒固定量的粘结剂，打印粉材遇到粘结剂就会凝结，依次类推；待模型变硬以后取出，晾干模型，烧结。本发明专利技术简单易实施、效率高、制品精度高，具有良好的市场前景。具有良好的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于紫砂的3DP打印方法


[0001]本专利技术涉及增材制造领域，具体涉及一种基于紫砂的3DP打印方法。

技术介绍

[0002]增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术，通常又称3D打印技术，是制造领域正在迅速发展的新兴技术。该技术以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造物体，能简捷、快速地制造出历来各种加工方法难以制作的复杂立体结构。并且在制作过程中无需机械加工或任何模具，产生的废料少，可有效缩短产品制作周期，提高生产效率，降低生产成本，增加产品多样性，尤其在单件小批量生产中占据明显优势。
[0003]随着时代的发展，社会的进步，人们根据不同材料的性质和性能以及社会的需求，相应开发了多种3D打印方法。而针对紫砂的3D打印却研究较少，一些有限的研究也主要集中在自由挤出成型(EFF)方面。该方法通过将半流质的紫砂泥料盛装在高压针筒中挤出泥条，并在机械臂的控制下盘筑成目标器形，工艺原理简单，成型速度较快，生产成本较低，受到广大顾客的欢迎。但此方法有三个明显的缺点，其一，打印出的模型外表层纹较重，模型精度欠佳；其二，打印过程中需要支撑，成型的结构受支撑结构的限制，不能打印特别复杂的精细模型；其三，打印所用紫砂泥膏体无法长时间保存，容易造成材料浪费。所以，鉴于目前的情况，急需根据紫砂材料的性质，以及人们对复杂紫砂制品的需求，研发一种更加精细、便捷、高效的紫砂3D打印方法。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术提出了一种基于紫砂的3DP打印方法，以弥补上述现有技术的不足。
[0005]一种基于紫砂的3DP打印方法，该方法包括以下步骤：
[0006](1)3DP打印粉末材料由以下粉末材料按质量百分比混合而成：
[0007]紫砂原矿颗粒
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50％～90％
[0008]紫砂泥干粉末
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0％～45％
[0009]聚乙烯醇
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5％～15％
[0010]其中紫砂原矿颗粒粒径在80目至200目之间，经紫砂原矿直接研磨得到。紫砂泥干粉末由陈腐过的紫砂泥条或泥块经干燥、研磨制得，粒径在200目以上。
[0011](2)3DP打印粘结剂由下述原料按质量百分比混合而成：
[0012][0013](3)3DP打印
[0014]将制备的3DP打印粉末材料放入打印机的供粉缸和成型缸，利用铺粉辊将缸内的粉末铺平；将3DP打印粘结剂装入打印机墨盒，加载模型，设置好打印参数，进行打印；在打印过程中，铺粉辊每铺完一层，喷头就会在计算机的控制下在指定区域喷洒固定量的3DP打印粘结剂，3DP打印粉末材料遇到3DP打印粘结剂就会凝结。每打印完一层，成型缸就会下降一个层厚的距离，供粉缸上升一个层厚的距离，铺粉辊重新铺粉，喷头继续在计算机的控制下喷洒3DP打印粘结剂，如此一层层堆积，直到模型打印完成。刚打印完成的模型不能直接取出，应在成型缸中静置干燥一段时间，待模型变硬以后轻轻取出，清除未粘结的粉末，晾干模型，得到3DP打印的紫砂生坯。
[0015](4)烧结
[0016]将紫砂生坯放入马弗炉中，以2
‑
10℃/min的升温速率从室温直接升到200℃在200℃进行保温0.5
‑
1h，然后从200℃温度升到600℃并在600℃保温0.5
‑
1h，其中在从200℃到600℃的过程中每增加一定的温度T1进行保温0.5
‑
1h，T1为100
‑
200℃中的一个或几个，T1是固定不变的或变化的，温度T1是变化的优选至少随着时间的推进不降低的，如从200℃到600℃的过程中随着温度依次增加100℃、100℃、200℃温度进行保温0.5
‑
1h；然后继续从600℃直接升温到900℃在900℃保温1
‑
10h，然后从900℃升温到T温度，T温度为950℃
‑
1250℃中的一个温度，其中从900℃升温到T温度的过程中每增加T2温度保温1
‑
10h，T2为50
‑
200℃中的一个或几个温度即其中温度T2是固定不变的或变化的，最后随炉冷却至室温得到紫砂陶瓷制品。
[0017]有益效果：
[0018]1.本专利技术所述紫砂的3DP打印方法，简单易实施、成本低、效率高、成型速度快、废品率低、且环保无污染，特别适合产业化生产，具有良好的市场前景。
[0019]2.本专利技术所述3D打印粉末材料和粘结剂极易制得，且易于保存，无毒无污染。
[0020]3.本专利技术所述紫砂的3DP打印方法，打印过程中无需支撑，层厚小，可任意打印复杂的精细模型，且产品精度很高。
附图说明
[0021]图1：两种不同结构的3D打印的紫砂生坯。
[0022]图2：对应图1中的烧结后的3D打印紫砂陶瓷制品。
具体实施方式：
[0023]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的阐述。应理解，本专利技术不限于以下实施例，所述方法如无特别说明均为常规方法。所述材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
[0024]实施例1
[0025](1)按如下质量百分比制备3DP打印粉末材料：
[0026]紫砂原矿颗粒
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55％
[0027]紫砂泥干粉末
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37％
[0028]聚乙烯醇
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8％
[0029]将干燥的紫砂原矿石直接粉碎研磨，过筛，得到80目至200目之间的紫砂原矿颗粒。将陈腐过的紫砂泥条或泥块烘干或晾干，研磨，过200目筛，制得200目以上的紫砂泥干粉末。然后按要求称量各粉末原料，混合均匀，制得3DP打印粉末材料。
[0030](2)按如下质量百分比制备3DP打印粘结剂：
[0031][0032]将以上各原料按质量称重，混合均匀至透明，制得3DP打印粘结剂。
[0033](3)3DP打印
[0034]将制备的3DP打印粉末材料和3DP打印粘结剂放入打印机，加载模型，设置参数，进行3DP打印。打印完成的模型在成型缸中静置干燥一段时间，待模型变硬以后轻轻取出，清除未粘结的粉末，晾干模型，得到3DP打印的紫砂生坯。
[0035](4)烧结
[0036]将紫砂生坯放入马弗炉中，以5℃/min的升温速率从室温升到200℃，保温0.5h，继续升温至300℃，保温1h，继续升温至400℃，保温0.5h，继续升温至600℃,保温1h，继续升温至900℃，保温1h，继续升温至1100℃，保温1h，继续升温至1200℃，保温1h，最后随炉冷却至室温得到紫砂陶瓷制品。
[0037]实施例2
[0038](1)按如下质量百分比制备3DP打印粉末材料：
[0039]紫砂原矿颗粒
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85％
[0040]紫砂泥干粉末
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5％...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于紫砂的3DP打印方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)3DP打印粉末材料由以下粉末材料按质量百分比混合而成：紫砂原矿颗粒
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50％～90％紫砂泥干粉末
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0％～45％聚乙烯醇
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5％～15％其中紫砂原矿颗粒粒径在80目至200目之间，经紫砂原矿直接研磨得到；紫砂泥干粉末由陈腐过的紫砂泥条或泥块经干燥、研磨制得，粒径在200目以上。(2)3DP打印粘结剂由下述原料按质量百分比混合而成：去离子水
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80％～95％聚乙烯吡咯烷酮(PVP)
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1％～5％甘油或聚乙二醇
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2％～7％乙醇或异丙醇
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0％～15％(3)3DP打印将制备的3DP打印粉末材料放入打印机的供粉缸和成型缸，利用铺粉辊将缸内的粉末铺平。将3DP打印粘结剂装入打印机墨盒，加载模型，设置好打印参数，进行打印；在打印过程中，铺粉辊每铺完一层，喷头就会在计算机的控制下在指定区域喷洒固定量的3DP打印粘结剂，3DP打印粉末材料遇到3DP打印粘结剂就会凝结。每打印完一层，成型缸就会下降一个层厚的距离，供粉缸上升一个层厚的距离，铺粉辊重新铺粉，喷头继续在计算机的控制下喷洒3DP打印粘结剂，如此一层层堆积，直到模型打印完成。刚打印完成的模型不能直接取出，应在成型缸中静置干燥一段时间，待模型变硬以后轻轻取出，清除未粘结的粉末，晾干模型，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：张苗苗，黄新朵，杨奇龙，南阳瑞，谢峰林，赵新，薛彦芳，梁吉祥，李腾飞，
申请(专利权)人：北京城市学院，
类型：发明
国别省市：