一種用于三維打印的快速成型粉末材料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于快速成型材料【技術(shù)領(lǐng)域】，公開(kāi)了一種用于三維打印的快速成型粉末材料及其制備方法與應(yīng)用。所述快速成型粉末材料由以下質(zhì)量百分含量的組分通過(guò)混合烘干制成：成型粉末A50％～70％，成型粉末B10％～30％，水溶性粘結(jié)劑粉末5％～10％，增強(qiáng)劑1％～10％，助劑0.5％～2％。所述成型粉末A為α型半水硫酸鈣石膏粉，成型粉末B為熱塑性樹(shù)脂粉末、蠟粉或熱熔膠粉中的至少一種。所得快速成型粉末材料可用于三維打印原型制造、快速模具、醫(yī)學(xué)模型等，具有強(qiáng)度和精度高、尺寸偏差小、耐水性好和不易沾粉的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種用于三維打印的快速成型粉末材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于快速成型材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于三維打印的快速成型粉末材料及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]三維打印快速成型技術(shù)(three dimensional printing, 3DP),是上世紀(jì)80年代末由美國(guó)麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)的一種基于微滴噴射的技術(shù)。其工作原理如下:鋪粉輥從左向右移動(dòng)，將供粉缸的粉末在成型缸上均勻鋪一層，接著打印頭按照計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)好的模型數(shù)據(jù)截面的形狀噴灑粘結(jié)液，粘結(jié)粉末，完成此過(guò)程后，成型缸平臺(tái)向下移動(dòng)一定距離，重復(fù)鋪粉過(guò)程，噴灑粘結(jié)液打印第二層截面，重復(fù)此過(guò)程，各層截面推積并相互粘接，最后得到所需要的完整的三維器件。其具有成型速度快，維修成本低，污染少等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用前景更為廣泛。
[0003]中國(guó)專利CN201010530017.X公開(kāi)了三維快速成型的材料及其制備方法，其主要包括鹽類粉末、金屬粉末、塑料粉末及蠟粉基粉末材料，其存在問(wèn)題為需要進(jìn)行較為復(fù)雜的后處理。
[0004]中國(guó)專利CN200610012721.X、CN200610012720.5分別公開(kāi)了用于三維打印快速
成型的淀粉基材料體系及制備方法和石膏基材料體系及其制備方法。其制備的材料精度高，尺寸變形小，但存在耐水性差和強(qiáng)度不足的缺點(diǎn)，同時(shí)仍然需要進(jìn)行后處理。
[0005]目前市售的三維打印成型粉末，應(yīng)用最多的為ZCorp公司的石膏基粉末ZP15E和ZP100，但因其成分中的纖維素和石膏的具有吸濕性，雖不易沾粉，但打印出的器件耐水性和強(qiáng)度不足，仍然需要進(jìn)行后處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種用于三維打印的快速成型粉末材料。本發(fā)明可得到耐水性好，不沾粉，強(qiáng)度高的用于三維打印的快速成型粉末材料。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述快速成型粉末材料的制備方法。
[0008]本發(fā)明的再一目的在于提供上述快速成型粉末材料在三維打印原型制造、快速模具、醫(yī)學(xué)模型等領(lǐng)域中的應(yīng)用。本發(fā)明的快速成型粉末材料在打印完成后只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的烘箱或微波加熱，即可得到精密度高、強(qiáng)度高、耐水性好的原型制造、快速模具、醫(yī)學(xué)模型等器件。
[0009]本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0010]一種用于三維打印的快速成型粉末材料，由以下質(zhì)量百分含量的組分通過(guò)混合烘
干制成:
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種用于三維打印的快速成型粉末材料，其特征在于:由以下質(zhì)量百分含量的組分制成:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料，其特征在于:所述組分的質(zhì)量百分含量為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料，其特征在于:所述快速成型粉末材料是指粒徑范圍為I μ m~70 μ m，堆積密度為0.8g/cm3~1.0g/cm3,真實(shí)密度為1.8g/cm3~2.lg/cm3,空隙率為0.4~0.6的粉末材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料，其特征在于:所述α型半水硫酸鈣石膏粉是指白度為92%，標(biāo)稠為28%~42%，初凝時(shí)間為2~8分鐘，2h抗折強(qiáng)度為6.50MPa~8.50MPa的α型半水硫酸鈣石膏粉；所述熱塑性樹(shù)脂粉末為聚氨酯粉末或聚酰胺粉末；所述蠟粉為聚乙烯蠟微粉；所述熱熔膠粉為共聚酰胺熱熔膠粉或聚烯烴熱熔膠粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料，其特征在于:所述成型粉末A或成型粉末B的粒徑分布及質(zhì)量百分含量為: I μ m ~ 30 μ m3%~ 10% 30 Um ~50 Um60% ~70% 50 μ m ~ 70 μ m20%~35%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料，其特征在于:所述水溶性粘結(jié)劑粉末為聚乙烯醇、麥芽糊精、水溶性淀粉或可分散性乳膠粉中的至少一種；所述增強(qiáng)劑為水鎂石纖維粉、微晶纖維素中的至少一種；所述助劑為防止粉末飛揚(yáng)的助劑、防止打印器件變形的助劑、提高滾動(dòng)性和分散性的助劑或固化成型促進(jìn)劑中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料，其特征在于:所述防止粉末飛揚(yáng)的助劑是指卵磷脂、液體石蠟或聚丙二醇中至少一種；所述防止打印器件變形的助劑是指硼砂或檸檬酸中的至少一種；所述提高滾動(dòng)性和分散性的助劑是指疏水納米二氧化硅粉末或超細(xì)氧化鋁中的任意一種；所述固化成型促進(jìn)劑是指二水硫酸鈣粉末或硫酸鉀粉末中的至少一種。
8.權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料的制備方法，其特征在于:具體制備步驟如下: 將成型粉末A和成型粉末B加入混料機(jī)或研磨機(jī)中混合IOmin~50min后，加入水溶性粘結(jié)劑粉末、增強(qiáng)劑、助劑，22~24°C混合10~60min后，80°C烘干，過(guò)篩，得到快速成型粉末材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料的制備方法，其特征在于:所述助劑的加入方式為:粉末助劑直接添加混合；液體助劑在攪拌過(guò)程中以噴霧的形式均勻混合到粉末中。
10.權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料在三維打印原型制造、快速模具、醫(yī)學(xué)模型 中的應(yīng)用，其特征在于:具體應(yīng)用步驟為:將本發(fā)明的粉末裝入3D打印機(jī)的鋪粉盒中，配合使用3D打印粘結(jié)液進(jìn)行打印，打印完成后進(jìn)行烘箱或微波加熱處理，得到三維打印的原型制造、快速模具、醫(yī)學(xué)模型器件。
【文檔編號(hào)】C04B24/28GK103992088SQ201410222975
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】周亮, 徐夢(mèng)漪, 周東衛(wèi), 葉孝兆 申請(qǐng)人:廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 佛山市赫宇化工有限公司