一种低树脂加入量3D打印用砂材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及铸造技术领域，更具体地说，涉及一种3D打印砂材料及其制备方法。本发明专利技术提出一种低树脂加入量3D打印的砂材料及其制备方法，本发明专利技术克服了现有砂材料3DP打印树脂消耗量大、成本高、打印砂芯浇铸产品气孔等缺陷多的问题，制备了一种低树脂加入量的3D打印砂材料，实现了粉末的在3D打印方向的成功应用，有效降低树脂加入量的同时降低了固化剂的加入量、提升产品密度及强度、降低砂芯产品的发气量，解决砂芯浇铸过程产生的缺陷，有效提升产品质量，降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种低树脂加入量3D打印用砂材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铸造
，更具体地说，涉及一种3D打印砂材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]3D打印技术是一种新型快速成形技术，所应用技术包括3DP喷墨打印技术、SLS选区激光烧结技术、FDM熔融层积成型技术等。其中，利用粉末材料进行打印的3DP技术应用范围非常广泛，其原理大致分为：微滴喷射、粉末颗粒粘结和固化成型三个步骤。目前在成形过程中，粉末颗粒首先与固化剂混合搅拌，然后铺好一层厚度固定的粉末颗粒材料，再通过喷头将粘结剂选择性的喷射在铺好的粉末颗粒层上，重复此操作，一层一层叠加起来，最终实现固化粘结成型。然而现有的三维打印粉末材料主要为陶粒砂、硅砂、热法再生砂等材料，目前应用的砂材料树脂加入量均在2.0％以上才能达到要求，这造成产品浇铸出现气孔的概率明显增加，而且造成树脂材料浪费，打印成本上升，这大大限制了树脂在铸造3D打印领域的批量化应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术克服了现有砂材料3DP打印树脂消耗量大、成本高、打印砂芯浇铸产品气孔等缺陷多的问题，制备了一种低树脂加入量的3D打印砂材料，实现了粉末的在3D打印方向的成功应用，有效降低树脂加入量的同时降低了固化剂的加入量、提升产品密度及强度、降低砂芯产品的发气量，解决砂芯浇铸过程产生的缺陷，有效提升产品质量，降低成本。
[0004]本专利技术的目的在于提供一种低树脂加入量3D打印用砂材料，按照质量百分比计算，包括如下粒径的粉末材料：
[0005][0006]其中，粉末材料为硅砂、陶粒砂的一种或几种。
[0007]在其中一个实施例中，粉末材料的含水量≤0.5％。
[0008]在其中一个实施例中，粉末材料的空心粉率≤2.0％。
[0009]在其中一个实施例中，粉末材料的堆积密度＞1.45g/cm3。
[0010]在其中一个实施例中，粉末材料的角形系数1.0
‑
1.45。
[0011]在其中一个实施例中，粉末材料的粉末休止角≤32
°
。
[0012]在其中一个实施例中，粉末材料的含泥量≤0.35％。
[0013]本专利技术的另一个目的在于提供一种低树脂加入量3D打印用砂材料，包括如下步骤：
[0014]S1：将原材料经过风选，取堆积密度≥1.45g/cm3的粉末材料，并经仪器检测筛选
选出空心粉率≤2.0％的粉末材料；
[0015]S2：将筛分好的粉末材料按照质量百分比进行称重，其中70目的占0
‑
2％；100目的占15％
‑
85％；140目的占15％
‑
85％；200目的占0.5％
‑
2％；
[0016]S3：将配比好的粉末材料放入机械混砂罐中混合均匀，并进行含水量、含泥量、角形系数、堆积密度、粉末休止角、空心粉率参数测试。
[0017]本专利技术的再一个目的在于提供一种低树脂加入量3D打印用砂材料应用，其特征在于，用于模型制作或砂型3D打印，将满足要求的粉末材料送入砂型打印机混合固化剂进行铺粉，喷射树脂进行打印。
[0018]在其中一个实施例中，树脂的加入量为0.8％
‑
1.5％。
[0019]本专利技术有益效果在于：
[0020]本专利技术提供的低树脂加入量3D打印用砂材料，严格控制含水量可保证材料粉干燥为产品硬化创造有利的基础条件，控制含泥量是为了保证粉末流动性，也为降低打印过程中带着酸性固化剂的细粉出现扬尘腐蚀设备、堵塞打印头；本专利技术粉末角形系数及休止角保了证粉末具有较好的流动性，降低粉末打印过程中固化剂的加入量；堆积密度保证了产品打印密度的情况下提升产品打印强度；最重要的是保证100目砂子的含量充分将低粉末整体的比表面积，控制粉末的比表面积可直接降低固化剂的加入量以及后期树脂的加入量，140目砂的配比是为填补100目砂的中间孔隙使整个产品的堆积及打印密度更高；粉末休止角实现粉末低固化剂加入量；本专利技术空心粉率控制在2.0％以内，有效降低树脂加入量，砂材料空心粉率均大于5.0％以上，最大的可达到30％，这就会导致粉末比表面积翻倍增加，甚至出现打印产品不硬化情况，是消耗树脂及固化剂浪费成本的关键所在，本专利技术提供的低树脂加入量3D打印用砂材料，可有效降低树脂加入量≥40％，降低固化剂加入量≥25％以上。
[0021]利用本专利技术提供的低树脂加入量3D打印用砂材料进行3D打印，砂芯/型具有高强度、低发气量，有效降低浇铸产品产生的气孔、呛火等缺陷，提升产品质量；本专利技术提供的一种低树脂加入量3D打印用砂的技术要求，规定了100
‑
140目砂的粒度配比，有效解决当前砂芯打印树脂含量高对于复杂结构件浇铸难度。
[0022]本专利技术通过控制原材料物理性能(空心粉率、含泥量、粒度配比、密度搭配等)，降低实际打印过程中树脂及固化剂加入量，从而有效降低生产制造成本。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0024]实施案例一：
[0025]本专利技术提供一种低树脂加入量3D打印用砂材料，按照质量百分比计算，包括如下粒径的粉末材料：
[0026][0027]其中的粉末材料为二氧化硅含量为98％以上的硅砂，材料的含水量为0.02内，含泥量0.2％，角形系数1.3，堆积密度1.52g/cm3，粉末休止角28
°
，空心粉率1.2％。
[0028]一种低树脂加入量3D打印用硅砂材料制备方法如下：
[0029]S1:将原材料经过风选，取堆积密度1.52g/cm3硅砂，并经仪器检测选出空心粉率≤1.2％部分的材料；
[0030]S2:将筛分好的粉末按照70目0.2％；100目70％；140目28％；200目1.8％重量进行称量。
[0031]S3:将配比好的粉末放入机械混砂罐中混合均匀，并测试其含水量、含泥量、角形系数、堆积密度、粉末休止角、空心粉率均满足材料要求。
[0032]提供一种低树脂加入量3D打印用砂材料应用，将满足要求的粉末送入砂型打印机混合0.15％固化剂，按照层厚0.28mm进行铺粉，喷射的树脂占比砂型重量的1.2％，并取出产品测试产品性能。本实施例中，树脂的加入量可以实现1.2％的加入比例，得到的产品在性能方面方面：抗拉强度为2.05MPa，抗压强度8.256MPa，产品密度1.58g/cm3。产品浇铸后表面未出现气泡、呛火等缺陷。
[0033]与本实施例相比，本实施例树脂加入量较同等规格砂加入量降低52％，固化剂量降低38％。对照组性能方面：树脂加入量2.2％，抗拉强度为1.6MPa，抗压强度6.4MPa，产品密度1.35g/cm3，出现气孔的概率为60％。
[0034]实施案例二：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低树脂加入量3D打印用砂材料，其特征在于，按照质量百分比计算，包括如下粒径的粉末材料：其中，所述粉末材料为硅砂、陶粒砂、白刚玉、锆英粉、培烧砂的一种或几种，要求其杂质含量≤2.0％。2.根据权利要求1所述的一种低树脂加入量3D打印用砂材料，其特征在于，所述粉末材料的含水量≤0.5％。3.根据权利要求1所述的一种低树脂加入量3D打印用砂材料，其特征在于，所述粉末材料的空心粉率≤2.0％。4.根据权利要求1所述的一种低树脂加入量3D打印用砂材料，其特征在于，所述粉末材料的堆积密度＞1.45g/cm3。5.根据权利要求1所述的一种低树脂加入量3D打印用砂材料，其特征在于，所述粉末材料的角形系数1.0
‑
1.45。6.根据权利要求1所述的一种低树脂加入量3D打印用砂材料，其特征在于，所述粉末材料的粉末休止角≤32
°
。7.根据权利要求1所述的一种低树脂加入量3D打印用砂材料，其特征在于，所述粉末材料的含泥量≤0.35％。8.根据权利要求1
‑
7中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：严生辉，冯周荣，郝鹏，何捷军，杨小平，
申请(专利权)人：共享智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：