成型絲及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三維打印用耗材及其制備方法，特別涉及一種用于在三維打印過(guò)程中構(gòu)建三維物體軟彈性部分的成型絲及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三維打印機(jī)，是一種基于三維物體的數(shù)字模型，利用粉末狀金屬或塑料等材料，通過(guò)逐層打印的方式構(gòu)造三維物體的設(shè)備。
[0003]公告號(hào)為CN1216726C的專利文獻(xiàn)的【背景技術(shù)】中描述了一種以細(xì)絲的形式向打印頭供給成型材料的三維打印機(jī)，參見圖1，三維打印機(jī)01具有打印頭011、供料裝置012、導(dǎo)管013及載物臺(tái)014 ;供料裝置012具有一個(gè)纏繞有成型絲0123的供料盤0121 ;打印頭011具有由電機(jī)0115驅(qū)動(dòng)的一對(duì)供料滾輪0113與0114，液化器0111及設(shè)于液化器0111下端的打印噴嘴0112。供料盤0121被安裝于三維打印機(jī)01的供料盤安裝架的轉(zhuǎn)軸0122上，從而將成型絲0123提供給打印頭011。在使用過(guò)程中，將成型絲0123從供料盤0121上拉出，使被拉直的成型絲通過(guò)由摩擦阻力較小的材料制成的導(dǎo)管013，直至將成型絲供給到供料滾輪0113及0114，在供料滾輪0113及0114的驅(qū)動(dòng)下，成型絲進(jìn)入液化器0111，成型絲在液化器0111內(nèi)經(jīng)加熱成熔融狀態(tài)的成型材料，在后續(xù)成型絲推力的作用下，從打印噴嘴0112擠出并沉積于載物臺(tái)014的載物面上。三維打印機(jī)01的控制單元通過(guò)控制打印頭011在水平的X-Y平面內(nèi)移動(dòng)，同時(shí)控制載物臺(tái)014沿垂向的Z軸移動(dòng)，從而逐層地打印出三維物體。
[0004]現(xiàn)有成型絲主要由ABS、PLA、PA、PC及PP等熱塑性硬質(zhì)材料制成的硬質(zhì)成型絲，用于打印硬質(zhì)三維物體；另外，也有一些由熱塑性彈性材料制成的軟質(zhì)成型絲，用于打印軟彈性三維物體。
[0005]對(duì)于同時(shí)具有軟彈性部分與硬質(zhì)部分的三維物體，需要在同一臺(tái)三維打印機(jī)上使用兩種成型絲進(jìn)行打印，但是上述軟質(zhì)成型絲及硬質(zhì)成型絲在熔融后不能很好地粘接一起，難以打印出所需的三維物體。此外，現(xiàn)有軟質(zhì)成型絲太軟，其抗彎強(qiáng)度不夠高，位于送料滾輪與液化器0111間的一段成型絲01231在送料滾輪的推力作用下而彎曲，難以在液化器內(nèi)產(chǎn)生“液化器泵效應(yīng)”，通常需要提高液化器的加熱溫度，并靠熔融狀態(tài)成型材料的自身重力而流出打印噴嘴，不僅無(wú)法控制成型材料的流出速率，而且相對(duì)更高溫的熔融狀態(tài)成型材料不利于打印后的冷卻固化，降低三維物體中軟彈性部分的打印精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的是提供一種成型絲，旨在提高用軟質(zhì)成型絲與硬質(zhì)成型絲打印出的三維物體部分之間的粘接力；
本發(fā)明的另一目的是提供一種便于在液化器中形成“液化器泵效應(yīng)”的上述成型絲，旨在提三維物體中軟彈性部分的打印精度；
本發(fā)明的再一目的是提供一種用制備上述成型絲的方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述主要目的，本發(fā)明提供一種用于在三維打印過(guò)程中構(gòu)建三維物體的軟彈性部分的成型絲，按重量百分比包括:
熱塑性彈性材料15%-90% ；
聚烯烴4%-40% ；
PLA 或 ABS5%-25% ；
軟化劑0%-30% ；
添加劑0.1%-0.5%。
[0008]由以上方案可見，熱塑性彈性材料構(gòu)成上述成型絲的基礎(chǔ)原料，使打印出的三維物體具有軟彈性性能；PLA或ABS作為改性材料，與熱塑性彈性材料熔融混合后，提高上述成型絲與現(xiàn)有硬質(zhì)成型絲之間的粘接力，使上述成型絲的凝固點(diǎn)更接近于現(xiàn)有硬質(zhì)成型絲，便于兩種成型絲在同一打印頭上打印及對(duì)打印頭加熱溫度的控制；軟化劑用于增加上述成型絲的柔軟性。這些組分的組合及各組分的上述重量百分比范圍，是通過(guò)大量試驗(yàn)確定的，上述組合以及重量百分比范圍使制得的成型絲熔融后能夠很好地與硬質(zhì)成型絲粘接一起。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述另一目的，一個(gè)具體的方案為上述成型絲包括芯線及包裹于芯線外的包裹層，即該成型絲為包芯線結(jié)構(gòu)；構(gòu)成包裹層的材料為PLA或ABS ;構(gòu)成芯線的材料為熱塑性彈性材料、聚烯烴、軟化劑及添加劑；按重量百分比，各組分的含量如下，
熱塑性彈性材料 15%-80% ；
聚烯烴4%-40% ；
PLA 或ABS15%-25% ；
軟化劑0%-30% ；
添加劑0.1%-0.5%。
[0010]由以上方案可見，上述成型絲為包芯線結(jié)構(gòu)，芯線為由軟質(zhì)材料構(gòu)成，而包裹層由硬質(zhì)材料構(gòu)成，硬質(zhì)的包裹層對(duì)整個(gè)成型絲起到支撐作用，提高位于送料滾輪與液化器間一段成型絲的抗彎強(qiáng)度，通過(guò)送料滾輪的作用，能夠很好的實(shí)現(xiàn)“液化器泵效應(yīng)”，提高三維物體中軟彈性部分的打印精度。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述另一目的，另一個(gè)具體的方案為上述成型絲包括芯線及包裹于芯線外的包裹層，即該成型絲為包芯線結(jié)構(gòu)；構(gòu)成包裹層的材料為熱塑性彈性材料、聚烯烴、軟化劑及添加劑；構(gòu)成芯線的材料為PLA或ABS ;按重量百分比，各組分的含量如下，
熱塑性彈性材料 15%-85% ；
聚烯烴4%-40% ；
PLA 或 ABS10%-25% ；
軟化劑0%-30% ；
添加劑0.1%-0.5%。
[0012]由以上方案可見，上述成型絲為包芯線結(jié)構(gòu)，芯線為由硬質(zhì)材料構(gòu)成，而包裹層由軟質(zhì)材料構(gòu)成，硬質(zhì)的芯線對(duì)整個(gè)成型絲起到支撐作用，提高位于送料滾輪與液化器間一段成型絲的抗彎強(qiáng)度，通過(guò)送料滾輪的作用，能夠很好的實(shí)現(xiàn)“液化器泵效應(yīng)”，提高三維物體中軟彈性部分的打印精度。
[0013]優(yōu)選的方案為上述熱塑性彈性材料為TPE、TPU、TPV中一種或幾種的組合；上述軟化劑為白礦油或石蠟油；上述添加劑為相容劑、增塑劑、粘合劑、脫模劑中一種或幾種的組入口 O
[0014]為了實(shí)現(xiàn)上述再一目的，本發(fā)明提供一種用于制備上述具體方案中成型絲的方法，該方法包括以下步驟，拉絲步驟，將構(gòu)成芯線的材料通過(guò)細(xì)絲成形技術(shù)拉成規(guī)定直徑的芯線；包裹步驟，待芯線冷卻至室溫后，將構(gòu)成包裹層的材料通過(guò)包裹技術(shù)在芯線外形成包裹層。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)上述主要目的，本發(fā)明還提供一種用于在三維打印過(guò)程中構(gòu)建三維物體的軟彈性部分的成型絲，按重量百分比包括:
熱塑性彈性材料 15%-85% ；
聚烯烴4%-40% ；
PLA5%-15% ；
ABS5%-15% ；
軟化劑0%-30% ；
添加劑0.1-0.5%。
[0016]由以上方案可見，熱塑性彈性材料構(gòu)成上述成型絲的基礎(chǔ)原料，使打印出的三維物體具有軟彈性性能；PLA與ABS作為改性材料，與熱塑性彈性材料熔融混合后，提高上述成型絲與現(xiàn)有硬質(zhì)成型絲之間的粘接力，使上述成型絲的凝固點(diǎn)更接近于現(xiàn)有硬質(zhì)成型絲，便于兩種成型絲在同一打印頭上打印及對(duì)打印頭加熱溫度的控制；軟化劑用于增加上述成型絲的柔軟性。這些組分的組合及各組分的上述重量百分比范圍，是通過(guò)大量試驗(yàn)確定的，上述組合以及重量百分比范圍使制得的成型絲熔融后能夠很好地與硬質(zhì)成型絲粘接一起。
[0017]為了實(shí)現(xiàn)上述另一目的，一個(gè)具體的方案為上述成型絲包括芯線及包裹于芯線外的包裹層，即該成型絲為包芯線結(jié)構(gòu)；構(gòu)成包裹層的材料為PLA及ABS ;構(gòu)成芯線的材料為熱塑性彈性材料、聚烯烴、軟化劑及添加劑；按重量百分比，各組分的含量為，
熱塑性彈性材料 15%-80% ；
聚烯烴4%-40% ；
PLA7.5%-15% ；
ABS7.5%-15%
軟化劑0%-30% ；
添加劑0.1-0.5%。
[0018]由以上方案可見，上述成型絲為包芯線結(jié)構(gòu)，芯線為由軟質(zhì)材料構(gòu)成，而包裹層由硬質(zhì)材料構(gòu)成，硬質(zhì)的包裹層對(duì)整個(gè)成型絲起到支撐作用，提高位于送料滾輪與液化器間一段成型絲的抗彎強(qiáng)度，，通過(guò)送料滾輪的作用，能夠很好的實(shí)現(xiàn)“液化器泵效應(yīng)”，提高三維物體中軟彈性部分的打印精度。
[0019]為了實(shí)現(xiàn)上述另一目的，另一個(gè)具體的方案為上述成型絲包括芯線及包裹于芯線外的包裹層；構(gòu)成包裹層的材料為熱塑性彈性材料、聚烯烴、軟化劑及添加劑；構(gòu)成芯線的材料為PLA及ABS。
[0020]由以上方案可見，上述成型絲為包芯線結(jié)構(gòu)，芯線為由硬質(zhì)材料構(gòu)成，而包裹層由軟質(zhì)材料構(gòu)成，硬質(zhì)的芯線對(duì)整個(gè)成型絲起到支撐作用，提高位于送料滾輪與液化器間一段成型絲的抗彎強(qiáng)度，通過(guò)送料滾輪的作用，能夠很好的實(shí)現(xiàn)“液化器泵效應(yīng)”，提高三維物體軟彈性部分的打印精度。
[0021]優(yōu)選的方案為上述熱塑性彈性材料為TPE、TPU、TPV中一種或幾種的組合；上述軟化劑為白礦油或石蠟油；上述添加劑為相容劑、增塑劑、粘合劑、脫模劑中一種或幾種的組入口 ο
[0022]為了實(shí)現(xiàn)上述再一目的，本發(fā)明提供一種用于制備上述具體方案中成型絲的方法，該方法包括以下步驟，拉絲步驟，將構(gòu)成芯線的材料通過(guò)細(xì)絲成形技術(shù)拉成規(guī)定直徑的芯線；包裹步驟，待芯線冷卻至室溫后，將構(gòu)成包裹層的材料通過(guò)包裹技術(shù)在芯線外形成包裹層。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是一種現(xiàn)有三維打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明成型絲制備方法第一實(shí)施例的制備流程圖；
圖3是本發(fā)明成型絲第一實(shí)施例至第四實(shí)施例的原料組分及其重量百分比列表；
圖4是一種現(xiàn)有細(xì)絲成形設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明成型絲第五實(shí)施例至第八實(shí)施例的原料組分及其重量百分比列表；
圖6是本發(fā)明成型絲第九實(shí)施例至第十二實(shí)施例的原料組分及其重量百分比列表；