一種無機材料的3d打印成型方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種3D打印成型方法，具體涉及一種無機材料的3D打印成型方法。
【背景技術】
[0002]3D打印技術又稱增材制造技術，是快速成型領域的一種新興技術，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。隨著3D打印技術的發(fā)展和應用，材料成為限制3D打印技術未來走向的關鍵因素之一，在某種程度上，材料的發(fā)展決定著3D打印能否有更廣泛的應用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、細胞生物原料、木質(zhì)材料以及砂糖等食品材料也在3D打印領域得到了應用。
[0003]眾多3D打印材料的開發(fā)和使用，雖然拓展了3D打印技術的應用范圍，但同時也帶來了更多的問題，如:成型材料性能不穩(wěn)地、成型步驟太多、成型是使用的輔助材料成本太高、成型的產(chǎn)品力學性能不夠等等問題。對于無機材料的3D打印成型，大多采用添加有機粘結劑進行粘結成型的方法，如中國專利公開號CN103936392A公開的一種3D打印無機粉末成型材料的制備方法中，采用了大量的有機粘結劑進行粘結成型，有機材料的添加會導致產(chǎn)品不耐高溫的缺陷；一部分采用了無機粘結材料進行粘結成型，如中國專利公開號CN104310918A公開的一種用于3D打印技術的水泥基復合材料及其制備方法和用途中，采用了水泥作為粘結材料，但無機粘結劑固化時間慢的缺陷造成產(chǎn)品尺寸精度差，成型形狀控制困難的缺陷；中國專利公開號CN104108131A公開的一種陶瓷材料的3D打印成型方法中借用了低溫條件下冷凍的凝膠材料進行成型，但存在同樣需要進行燒結處理的缺陷。因此，找到一種快速固化的無機粘結劑或新的成型方法是解決上述問題的有效辦法之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對目前無機材料采用無機粘結劑的3D打印成型方法存在尺寸精度差，成型形狀控制困難的缺陷提出了一種無機材料的3D打印成型方法。
[0005]本發(fā)明一種無機材料的3D打印成型方法，其特征在于是一種利用水在低溫條件下凝結成冰的原理，先將無機材料通過水的凝結進行成型，再通過成型后內(nèi)部無機粘結材料粘結形成整體從而得到產(chǎn)品的方法，具體步驟如下:
1、將50-70重量的無機材料、20-30重量份的無機粘結劑、45-80重量份的水進行充分的攪拌混合后得到3D打印混合料；
2、根據(jù)需要在計算機中設計3D打印三維立體結構模型，并將模型導入3D打印機中；
3、將步驟I得到的3D打印混合料加入3D打印機的料槽中，并將3D機的打印平臺放入溫度為-25 20°C的低溫環(huán)境中；
4、啟動3D打印機進行3D打印，打印噴頭將料槽中的混合料根據(jù)模型進行精確的控制并噴灑在打印平臺上，在低溫環(huán)境中，混合料中的水因低溫快速凝結成冰，從而固化，重復噴灑過程，這樣一層一層堆積起來形成需要的產(chǎn)品形狀，得到初胚； 5、將步驟4)得到的初胚放置在溫度為-10—-5 0C的干燥的冷凍室中10-14h，然后取出進行解凍并干燥得到產(chǎn)品。
[0006]上述一種無機材料的3D打印成型方法，其中所述的無機材料為直徑0.1-5μηι的娃藻土、河沙、海泡石、礦渣中的一種或多種。
[0007 ]上述一種無機材料的3D打印成型方法，其中所述的無機粘結劑由粘合劑與固化劑按4:1的質(zhì)量比混合而成;其中粘合劑為硅酸鹽、磷酸鹽、膠態(tài)硅石、烷基硅酸鹽中的一種或多種;固化劑為硅氟化物、磷酸鹽、硼酸鹽中的一種或多種。
[0008]本發(fā)明采用間接成型的方法對無機材料進行3D打印成型，利用液態(tài)水在低溫條件下快速凝固結冰的原理，將3D打印成型的平臺放置在低溫環(huán)境中，在打印過程中，先將由無機材料和無機粘結劑混合制成的混合料通過水的凝結進行成型，再通過成型后內(nèi)部無機粘結劑中粘合劑與固化劑的反應，將無機材料粘結形成整體制得初胚，最后解凍干燥后得到產(chǎn)品，制得的產(chǎn)品尺寸精度好，成型形狀容易控制，且方法簡單可靠，成本低廉，解決了無機材料在3D打印成型中存在的成型困難，成本高的缺陷，促進了 3D打印成型技術在生活中的推廣應用，具有廣闊的市場前景。
[0009]本發(fā)明突出的特點和有益效果在于:
1、本發(fā)明是一種利用水在低溫條件下凝結成冰的原理，先將無機材料通過水的凝結進行成型，再通過成型后內(nèi)部無機粘結材料粘結形成整體從而得到產(chǎn)品的方法。
[0010]2、本發(fā)明方法中使用的粘結劑為無機粘結劑，與無機材料本質(zhì)相同，不會污染或影響石材的天然性。
[0011 ] 3、本發(fā)明方法制得的產(chǎn)品尺寸精度好，成型形狀容易控制，且方法簡單可靠，成本低廉。
【具體實施方式】
[0012]以下通過【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發(fā)明的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述方法思想的情況下，根據(jù)本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0013]實施例1
1、將50重量的硅藻土、20重量份的硅酸鈉、5重量份的硅氟化物、50重量份的水進行充分的攪拌混合后得到3D打印混合料；
2、根據(jù)需要在計算機中設計3D打印三維立體結構模型，并將模型導入3D打印機中；
3、將步驟I得到的3D打印混合料加入3D打印機的料槽中，并將3D機的打印平臺放入溫度為_25°C的低溫環(huán)境中；
4、啟動3D打印機進行3D打印，打印噴頭將料槽中的混合料根據(jù)模型進行精確的控制并噴灑在打印平臺上，在低溫環(huán)境中，混合料中的水因低溫快速凝結成冰，從而固化，重復噴灑過程，這樣一層一層堆積起來形成需要的產(chǎn)品形狀，得到初胚；
5、將步驟4)得到的初胚放置在溫度為-10°C的干燥的冷凍室中10h，然后取出進行解凍并干燥得到產(chǎn)品。
[0014]實施例2
1、將