基于非连续喷射策略的粘结剂喷射打印成型方法技术

本申请公开了基于非连续喷射策略的粘结剂喷射打印成型方法，涉及增材制造技术领域，所述方法在三维实体表面区域采用粘结剂喷射覆盖，在内部区域不进行粘结剂喷射覆盖，形成“壳包粉”结构；替代常规实体结构打印，采用“壳包粉”结构打印，可以降低打印件中粘结剂的含量，缩短打印时间，减少排胶量及排胶时间，提高了打印效率；并且得到的烧结件致密度及力学性能均得到了明显提升

【技术实现步骤摘要】
基于非连续喷射策略的粘结剂喷射打印成型方法


[0001]本申请涉及增材制造
，具体涉及基于非连续喷射策略的粘结剂喷射打印成型方法
。

技术介绍

[0002]粘结剂喷射打印技术
(Binder Jetting
，简称
BJ)
是一种三维打印技术，最早由麻省理工学院的
Ely Sachs
和
Mike Cima
于
1993
年研发
。
它基于喷墨打印及粉末床铺粉打印的原理，通过逐层铺粉然后将粘结剂喷射到粉末床上，将粉末粘结在一起，逐层堆叠形成打印坯体，然后将打印坯体进行固化
、
脱脂
、
烧结，最终制备出具有高致密度的产品
。
[0003]常规粘结剂喷射打印技术要求在逐层铺粉时将粘结剂连续喷射到打印区域内粉体材料的所有部分，最终形成一个“实心”的三维实体生坯件
。
由于粘结剂被喷射到粉体材料的所有部分，不仅造成粘结剂的巨大耗费，而且显著影响了打印件脱脂时的粘结剂的脱除效率和程度，降低了打印粉体在烧结过程中的致密化程度
。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本申请提供了基于非连续喷射策略的粘结剂喷射打印成型方法，在三维实体表面区域采用粘结剂喷射覆盖，在内部区域不进行粘结剂喷射覆盖，形成“壳包粉”生坯件；具体采用的技术方案如下：
[0005]基于非连续喷射策略的粘结剂喷射打印成型方法，包括以下步骤：
[0006]步骤
1、
基于非连续喷射策略建立制备实体打印模型，所述打印模型呈壳包粉结构；
[0007]步骤
2、
根据打印模型打印生坯件，所述生坯件为壳包粉结构；
[0008]步骤
3、
将得到的生坯件进行固化
、
脱脂
、
烧结处理，得到样件
。
[0009]非连续喷射策略的确定，具体可以根据实体打印件结构尺寸
、
打印材料类型
、
打印参数
、
切片厚度及结构确定每一层粉体的粘结剂喷射路径及喷射参数
。
[0010]所述非连续喷射策略包括在三维实体表面区域粉体采用粘结剂喷射覆盖，形成“壳”，在内部区域不进行粘结剂喷射覆盖；或者在三维实体表面区域粉体采用粘结剂喷射覆盖，形成“壳”，在内部区域通过粘结剂覆盖部分粉体形成支撑结构
。
[0011]优选地，当所述三维实体有内表面时，所述表面区域还包括内表面，所述壳还包括通过粘结剂喷射内表面粉体形成的壳
。
[0012]优选地，步骤1所述打印模型中表面区域被粘结剂覆盖的粉体的厚度不小于
50
μ
m。
[0013]优选地，所述支撑结构包括互联的网状支撑结构或非连续的支撑结构
。
[0014]优选地，所述网状支撑结构包括薄壁交叉结构或桁架结构
。
[0015]优选地，步骤1打印模型中形成所述支撑结构的支撑骨架的尺寸不小于
0.02mm。
[0016]优选地，所述打印粉体材料包括金属粉体
、
陶瓷粉体
、
金属
‑
陶瓷复合材料中的至少一种
。
[0017]优选地，所述粘结剂为水溶性粘结剂或溶剂型粘结剂，粘结剂饱和度为
20
～
100
％
。
[0018]优选地，步骤2中打印时铺粉厚度为
20
～
150
μ
m
；或
/
和步骤3中固化温度为
100
～
200℃
，固化时间为2～
12h
；或
/
和脱脂过程中升温速率范围为
1℃/min
～
8℃/min
，脱脂温度为
400
～
600℃
，保温时间为
30
～
150min
，脱脂在空气
、
氢气
、
惰性气体或真空中进行；或
/
和烧结时的升温速率为
1℃/min
～
8℃/min
，烧结温度小于材料熔点以下几十到几百摄氏度，保温时间为
30min
～
720min
，烧结过程在空气
、
惰性气体或者真空中进行
。
[0019]有益效果：
[0020](1)
替代常规实体结构打印，采用“壳包粉”结构打印，可以降低打印件中粘结剂的含量，缩短打印时间，减少排胶量及排胶时间，提高了打印效率，且具有节能环保的优点；
[0021](2)
内部采用中空或网状支撑结构的粘结剂覆盖方式，由于减少了粘结剂对粉体烧结的负面作用，显著增加了粉体烧结活性，使得
BJ
打印件烧结致密度及力学性能得到明显提升
。
附图说明
[0022]图1为常规
BJ
打印中粘结剂覆盖粉体情况以及二维铺粉时可见的粘结剂喷射区域规划
。
[0023]图2为本专利技术提出的非连续打印策略制备实体打印件的粘结剂喷射打印成型方法中粘结剂覆盖粉体区域设计以及二维铺粉时可见的粘结剂喷射区域规划
。
[0024]图3为实施例中“壳包粉”打印策略中较为复杂的带有内部网状支撑结构的粘结剂喷射区域的三维结构示意图及二维铺粉时可见的粘结剂喷射区域规划
。
[0025]图4为当三维实体有内表面时的表面区域
。
具体实施方式
[0026]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施条例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例
。
此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围
。
[0027]本申请所述的“打印件”是指对目标产品进行粘结剂喷射打印
、
固化后得到的打印件
。
[0028]本申请中“排胶时间”为脱脂过程中升温时间和保温时间总和
。
[0029]本申请提供了基于非连续喷射策略的粘结剂喷射打印成型方法，包括以下步骤：
[0030]A)
基于非连续喷射策略建立制备实体打印模型：
[0031]非连续喷射策略的确定，具体可以根据实体打印件结构尺寸
、
打印材料类型
、
打印参数
、
切片厚度及结构确定每一层粉体的粘结剂喷射路径及喷射参数
。
[0032]如图2所示，所述非连续喷射策略包括在三维实体表面区域采用粘结剂喷射覆盖，形成“壳”，在内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于非连续喷射策略的粘结剂喷射打印成型方法，包括以下步骤：步骤
1、
基于非连续喷射策略建立制备实体打印模型，所述打印模型呈壳包粉结构；步骤
2、
根据所述打印模型打印生坯件；步骤
3、
将得到的生坯件进行固化
、
脱脂
、
烧结处理，得到样件
。2.
根据权利要求1所述的基于非连续喷射策略的粘结剂喷射打印成型方法，其特征在于：所述非连续喷射策略包括在三维实体表面区域粉体采用粘结剂喷射覆盖，形成“壳”，在内部区域不进行粘结剂喷射覆盖；或者在三维实体表面区域粉体采用粘结剂喷射覆盖，形成“壳”，在内部区域通过粘结剂覆盖部分粉体形成支撑结构
。3.
根据权利要求2所述的基于非连续喷射策略的粘结剂喷射打印成型方法，其特征在于：当所述三维实体有内表面时，所述表面区域还包括内表面，所述壳还包括通过粘结剂喷射内表面粉体形成的“壳”。4.
根据权利要求2所述的基于非连续喷射策略的粘结剂喷射打印成型方法，其特征在于：步骤1打印模型中表面区域被粘结剂覆盖的粉体的厚度不小于
50
μ
m。5.
根据权利要求2所述的基于非连续喷射策略的粘结剂喷射打印成型方法，其特征在于：所述支撑结构包括互联的网状支撑结构或非连续的支撑结构
。6.
根据权利要求5所述的基于非连续喷射策略的粘结剂喷射打印成型方法，其特征在于：所述网状支撑结构包括薄壁交叉结构或桁架结构
。7.
根据权利要求2所述的基于非连续喷射策略的粘结剂喷射打印成型方法，其特征在于：步骤1打印模型中形成所述支撑结构的支撑骨架的尺寸不小于
0.02mm。8.
根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈观侨，邓欣，陈永轩，刘一可，屈志，金枫，邹海潮，
申请(专利权)人：广东金瓷三维技术有限公司广东峰华卓立科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：