黏结材积层制造的方法技术

本发明专利技术公开了一种积层制造的方法，包括：通过先将该硬化剂与一砂材混合，使该硬化剂均匀裹覆于该砂材表面，再由喷头喷出一黏结材，由喷嘴喷出的该黏结材与该硬化剂均匀裹覆的砂材表面产生反应使得砂模硬化。本发明专利技术除了可克服喷头阻塞的问题，使得积层制造的固形物粒径可小于0.6μm。另外，可配合砂模的大小以调整硬化速度，与一般砂模制造产品比较，本发明专利技术在砂模大时可提高硬化的速度及延长黏结材的保存期限。保存期限。保存期限。

【技术实现步骤摘要】
黏结材积层制造的方法


[0001]本专利技术涉及一种积层制造技术，尤其是利用制造三维物体积层沉积、积层附聚或积层分层的黏结材积层制造的方法。

技术介绍

[0002]树脂作为通用的3D打印材料之一，全球使用黏着剂喷涂成型铸造用砂模技术的领导厂商共有两家，分别为德国Voxel jet公司、美国EX ONE公司，Voxel jet公司使用材料为硅砂、PMMA颗粒材料、石膏，EX ONE公司使用材料为不锈钢、陶瓷、钴铬合金、碳化钨。
[0003]Voxel jet公司为酚醛树脂系统、EX ONE公司为呋喃树脂系统，这两者的系统的差别在于：酚醛树脂系统，属于热固性树脂，不需再使用砂材预混，可直接经由喷头依照计算机辅助设计(computer aided design,CAD)的图档喷涂树脂于干砂材的表面，再经由加热来产生固化作用。
[0004]呋喃树脂系统，属于自硬性型树脂，须先于砂材混入硬化剂，再利用喷头喷于砂材的表面，依计算机辅助设计喷涂主剂来产生固化作用。型砂一般由铸造用原砂、型砂黏结材和辅助添加物等材料经特定的比例混合而成。型砂依所用黏结材种类的不同，可分为树脂砂、黏土砂、水玻璃砂、水泥砂等，其中，较常使用为黏土砂及树脂砂。在现有铸造过程中，若使用呋喃树脂作黏结材时，会因树脂无法固化成型而无法使用，因此，现有的技术选择酚醛树脂型砂来对型砂烧结与黏砂问题做处理。
[0005]一般喷涂黏着剂是将黏着剂黏合到粉末材料的薄层上，粉末材料可能是以陶瓷为主的，例如玻璃或石膏，或是金属，例如不锈钢，因此，若一黏结材的黏度低时，该喷嘴容易喷过多，造成该黏结材与粉末的结合效果较差，因此干燥成型较慢；若该黏结材的黏度适当时，该黏结材与粉末的结合效果较佳，干燥成型较快速；但当该黏结材黏度过高时，该喷嘴容易喷不出来，使得黏结材沾黏该喷嘴，因而该喷嘴易堵塞，使得需定期清理或是保养以清除该喷嘴的堵塞现象，因此，该黏结材的最适合黏度为操作打印喷头时，不会造成该喷嘴的沾黏，却又不致该喷嘴喷出过于快速。
[0006]一般使用压件式设备情况下，黏结材黏度过高时，喷头会喷不出来而无法运作，黏结材黏度过低时，喷头会喷过多，在室温条件下，于喷头喷砂前4
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10小时的黏度(Viscosity)，一般黏度范围会控制介于10
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12cps。
[0007]为了达到快速打印，须搭配适当的打印喷头及黏结材。打印喷头，大致可分为连续喷射式(Continuous jet stream print head)及非连续式(drop on demand stream print head)，连续喷射式打印的喷嘴多，速度快，适合制作大型产品；非连续式打印的喷嘴少，速度较慢，适合制作小型产品。

技术实现思路

[0008]本专利技术所欲解决的问题：
黏结剂成份及浓度的问题，一黏结材的黏度低时，该喷嘴容易喷过多，造成该黏结材与粉末的结合效果较差，因此干燥成型较慢；若该黏结材的黏度适当时，该黏结材与粉末的结合效果较佳，干燥成型较快速；但当该黏结材黏度过高时，该喷嘴容易喷不出来，使得黏结材沾黏该喷嘴，因而该喷嘴易堵塞，使得需定期清理或是保养以清除该喷嘴的堵塞现象的问题。
[0009]3D打印后的干燥所需时间的问题，黏结材、硬化剂与砂材混合后，在砂模小时，其硬化速度快，但在砂模大时，其硬化速度慢，使得无法于喷头喷出后快速产生反应以将砂材做黏结，且无法配合砂模的大小以调整硬化速度。
[0010]一般树脂黏结在砂模制造过程中，黏结材的流体物理性质会影响硅砂的混炼，以及硅砂与黏结材之间渗透的效率不佳，使得其黏结作用的后续会影响到树脂砂模成形的质量。一般先前技术的制程虽然可应用于干砂、陶瓷砂与其他材料，但应用于较细砂材，例如直径9微米的细砂材时，即无法有良好的铺砂效果。
[0011]黏结材与硬化剂虽然可于常温保存，但该黏结材于常温条件下，其保存期限较短。
[0012]为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种积层制造的方法，包括以下步骤：将糠醇1350
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1650重量份、酸触媒2
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5重量份、酚类化合物120
‑
180重量份、聚甲醛60
‑
90重量份搅拌成为一黏结材的混合物，升温至120
‑
150℃，经合成反应1
‑
2小时之后，于85℃以下进行去水之后，降温至45℃以下，加入偶合剂5
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10重量份，即得黏结材；将对甲苯磺酸与纯水以70
‑
80重量份及20
‑
30重量份的比例混合成为对甲苯磺酸和纯水的混合物，再以磷酸与对甲苯磺酸和纯水的混合物以90
‑
100重量份及3
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7重量份的比例混合，将上述该磷酸与对甲苯磺酸和纯水的混合物升温至60
‑
80℃后搅拌1
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3小时，即得硬化剂；将该硬化剂与一砂材混合，该硬化剂占该砂材的质量比例为0.1
‑
1.0％，经100
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110℃高温加热混合并干燥后，使该硬化剂均匀裹覆于该砂材的表面，使该硬化剂均匀裹覆于该砂材的表面，再由喷头喷出该黏结材，该黏结材占该砂材的质量比例为0.5
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2.5％；由喷嘴喷出的该黏结材与该硬化剂均匀裹覆的该砂材的表面产生反应使得砂模硬化。
[0013]进一步地，其中所述的积层制造的方法，该聚甲醛为70
‑
80重量份。
[0014]进一步地，其中所述的积层制造的方法，该硬化剂占该砂材的最佳比例为0.3
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0.7％，该黏结材占该砂材的最佳比例为0.8
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1.5％。
[0015]进一步地，其中所述的积层制造的方法，该酸触媒选自对甲苯磺酸、醋酸、盐酸、硫酸、磷酸及硼酸所构成的群组。
[0016]进一步地，其中所述的积层制造的方法，该酸触媒为对甲苯磺酸。
[0017]进一步地，其中所述的积层制造的方法，该酚类化合物选自苯酚、双酚A、二甲酚、间甲酚、间苯二酚及均苯三酚所构成的群组。
[0018]进一步地，其中所述的积层制造的方法，该偶合剂选自γ
‑
甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
﹙2,3﹚环氧﹙丙氧基﹚丙基三甲氧基硅烷及N
‑
﹙β氨乙基﹚
‑
γ
‑
氨丙基甲基二甲氧基硅烷所构成的群组。
[0019]为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种积层制造黏结材的制造方法，包括以下步骤：将糠醇1350
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1650重量份、酸触媒2
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5重量份、酚类化合物120
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180重量份、聚甲醛60
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90重量份搅拌成为一黏结材的混合物，升温至120
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150℃，经合成反应1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种积层制造的方法，其特征在于，包括以下步骤：将糠醇1350
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1650重量份、酸触媒2
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5重量份、酚类化合物120
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180重量份、聚甲醛60
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90重量份搅拌成为一黏结材的混合物，升温至120
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150℃，经合成反应1
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2小时之后，于85℃以下进行去水之后，降温至45℃以下，加入偶合剂5
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10重量份，即得黏结材；将对甲苯磺酸与纯水以70
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80重量份及20
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30重量份的比例混合成为对甲苯磺酸和纯水的混合物，再以磷酸与对甲苯磺酸和纯水的混合物以90
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100重量份及3
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7重量份的比例混合，将上述该磷酸与对甲苯磺酸和纯水的混合物升温至60
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80℃后搅拌1
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3小时，即得硬化剂；将该硬化剂与一砂材混合，该硬化剂占该砂材的质量比例为0.1
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1.0％，经100
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110℃高温加热混合并干燥后，使该硬化剂均匀裹覆于该砂材的表面，使该硬化剂均匀裹覆于该砂材的表面，再由喷头喷出该黏结材，该黏结材占该砂材的质量比例为0.5
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2.5％；由喷嘴喷出的该黏结材与该硬化剂均匀裹覆的该砂材的表面产生反应使得砂模硬化。2.如权利要求1所述的积层制造的方法，其特征在于，该聚甲醛为70
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80重量份。3.如权利要求1所述的积层制造的方法，其特征在于，该硬化剂占该砂材的最佳比例为0.3
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0.7％，该黏结材占该砂材的最佳比例为0.8
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1.5％。4.如权利要求1所述的积层制造的方法，其特征在于，该酸触媒选自对甲苯磺酸、醋酸、盐酸、硫酸、磷酸及硼酸所构成的群组。5.如权利要求1所述的积层制造的方法，其特征在于，该酸触媒为对甲苯磺酸。6.如权利要求1所述的积层制造的方法，其特征在于，该酚类化合物选自苯酚、双酚A、二甲酚、间甲酚、间苯二酚及均苯三酚所构成的群组。7.如权利要求1所述的积层制造的方法，其特征在于，该偶合剂选自γ
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甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、γ
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﹙2,3﹚环氧﹙丙氧基﹚丙基三甲氧基硅烷及N
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﹙β氨乙基﹚
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γ
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氨丙基甲基二甲氧基硅烷所构成的群组。8.一种积层制造黏结材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄谦赐，赖定机，
申请(专利权)人：金隆化学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：