本發(fā)明屬于纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料領(lǐng)域，適用于3D打印，尤其是涉及一種3D打印噴頭堵塞的解決方法。
背景技術(shù)：
FDM，即熔融沉積打印技術(shù)，是目前市場上應(yīng)用最為廣泛的一種3D打印技術(shù)。該工藝是在略高于打印材料熔點溫度下，通過對熱塑性材料加熱使其熔融，從噴嘴擠出，并在計算機(jī)控制下，一層層堆積打印出成品。
目前，利用FDM工藝打印產(chǎn)品時，常常出現(xiàn)打印設(shè)備噴頭堵塞的現(xiàn)象，這是因為所用打印材料的粘度大流動性差，或打印材料中存在雜質(zhì)微粒造成的。而且，現(xiàn)在的3D打印產(chǎn)品強(qiáng)度不高，很難獲得廣泛應(yīng)用，為此，中國專利CN 102532832 A公開了一種提高打印材料聚乳酸強(qiáng)度的方法，其在制備聚乳酸的過程中，加入了碳纖維，該專利方法雖然能提高聚乳酸的力學(xué)性能，但卻進(jìn)一步影響了其流動性，加重了設(shè)備噴頭堵塞的現(xiàn)象。為了改善打印材料的流動性，解決打印設(shè)備噴頭堵塞的現(xiàn)象，技術(shù)人員往往在制備打印材料時添加增塑劑或流動劑，但這又會對打印質(zhì)量、打印產(chǎn)品性能和打印穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種3D打印噴頭堵塞的解決方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：在制備打印材料時，加入與打印材料相容的具有剪切稀化特性的材料組分，這樣在進(jìn)行3D打印時，打印材料在噴頭處受到剪切作用稀化，從而解決了噴頭堵塞的問題，實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
本發(fā)明涉及的一種基于FDM工藝噴頭堵塞的解決方法，制備打印材料、將打印材料放置到3D打印機(jī)內(nèi)，將繪制的產(chǎn)品CAD模型導(dǎo)入至3D打印機(jī)操作軟件并進(jìn)行打印程序設(shè)置、啟動并預(yù)熱3D打印機(jī)至合適溫度、進(jìn)行產(chǎn)品打印，其特征在于：在所述的制備打印材料過程中，加入了與基體材料相容的具有剪切稀化特性的材料組分，其重量含量為5%-8%。
本發(fā)明涉及的基于FDM工藝噴頭堵塞的解決方法，其特征在于：在制備打印材料過程中，還加入了纖維粉，其重量含量為10%-25%，長不超過400μm。
本發(fā)明涉及的基于FDM工藝噴頭堵塞的解決方法，其特征在于：所述纖維粉為玻璃纖維粉、碳纖維粉、碳化硅晶須中的一種或幾種。
本發(fā)明涉及的基于FDM工藝噴頭堵塞的解決方法，其特征在于：所述3D打印基體材料為聚乳酸或ABS；所述的具有剪切稀化特性的材料組分為有機(jī)膨潤土、氣相二氧化硅、氫化蓖麻油、聚酰胺蠟、聚乙烯蠟、聚二尿或納米級粘土片中的一種或幾種。
本發(fā)明方法，通過在制備打印材料時，加入與基體材料相容，具有剪切稀化特性的材料組分，使得3D打印過程中，在設(shè)備噴頭處由于其錐形結(jié)構(gòu)或因雜質(zhì)顆粒的存在而受到剪切作用力時，打印材料的粘度降低，增加了流動性，從而有效解決了打印噴頭堵塞的現(xiàn)象，打印材料從噴頭內(nèi)擠出后，不再受到剪切作用，其粘度迅速恢復(fù)至初始狀態(tài)，因此在凝固過程中不會影響打印產(chǎn)品的表面質(zhì)量。利用該發(fā)明方法，還可以實現(xiàn)在打印材料中添加增強(qiáng)纖維材料，從而提高打印產(chǎn)品強(qiáng)度，擴(kuò)大打印產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。另外，本發(fā)明方法還具有生產(chǎn)工藝簡單，易于操作，便于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點。
具體實施方式
以下具通過具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明的范圍僅限于以下實例。在不脫離本發(fā)明上述方法思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
實施例1
選擇PLA材料作為打印材料。
制備打印用PLA材料：設(shè)置型號為QM-15球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min、工作時間為60min。稱取90重量份的PLA、1重量份的分散劑Soplus D540、4重量份的增塑劑PLACIZER、5重量份的有機(jī)膨潤土以及上述原材料總重量為5%的無水乙醇加入至球磨機(jī)內(nèi)，啟動球磨機(jī)，對其內(nèi)部的混合物進(jìn)行混合處理。球磨機(jī)工作完畢后，將混合物取出，通過型號為AK53的雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒；將粒子放置于烘箱內(nèi)，于120℃下干燥24小時。干燥完后，用型號為Wellzoom B的桌面型3D打印耗材擠出機(jī)將其加工成直徑為1.75mm的細(xì)絲。
將制備完成的PLA細(xì)絲材料放置到3D打印機(jī)盛放材料處。
啟動3D打印機(jī)，預(yù)熱打印噴頭，至180℃。
啟動與3D打印機(jī)相連的計算機(jī)，打開操作軟件，將打印產(chǎn)品的CAD模型導(dǎo)入操作軟件中，并進(jìn)行相關(guān)打印設(shè)置，其中打印溫度設(shè)置為220°C。
設(shè)置完畢后，利用操作軟件啟動打印程序，3D打印機(jī)根據(jù)導(dǎo)入的CAD模型開始工作。整個打印過程流暢，未出現(xiàn)噴頭堵塞現(xiàn)象。
打印完成后，查看與測量產(chǎn)品后發(fā)現(xiàn)，打印出來的產(chǎn)品表面光滑勻稱，尺寸穩(wěn)定。
實施例2
選擇PLA材料作為打印材料。
制備高纖維含量的打印用PLA材料：
將5g偶聯(lián)劑KH560放入盛有1000ml去離子水的燒杯內(nèi)混合，再稱取50g長120μm的玻璃纖維粉加入到燒杯中，混合均勻后，將混合液均分到五個燒杯內(nèi)，放置到KQ500超聲清洗池中，在常溫下，用45kHZ的頻率超聲30min后，將燒杯取出過濾去除溶劑，然后將其烘干，制得表面經(jīng)改性處理的纖維增強(qiáng)材料。設(shè)置型號為QM-15球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min、工作時間為90min。稱取11重量份上述制備的纖維增強(qiáng)材料與79.5重量份的PLA、6重量份的氣相二氧化硅、3.5重量份的增塑劑PLACIZER 以及上述材料總重5%的無水乙醇加入至球磨機(jī)內(nèi)，啟動球磨機(jī)，對其內(nèi)部的混合物進(jìn)行混合、分散處理。球磨機(jī)工作完畢后，將混合物通過型號為AK53的雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒；將粒子放置于烘箱內(nèi)，于150℃下干燥24小時。干燥完后，用型號為Wellzoom B的桌面型3D打印耗材擠出機(jī)將其加工成直徑為1.75mm的細(xì)絲。
將制備完成的PLA細(xì)絲材料放置到3D打印機(jī)盛放材料處。
啟動3D打印機(jī)，預(yù)熱打印噴頭，至180℃。
啟動與3D打印機(jī)相連的計算機(jī)，打開操作軟件，將打印產(chǎn)品的CAD模型導(dǎo)入操作軟件中，并進(jìn)行相關(guān)打印設(shè)置，其中打印溫度設(shè)置為220°C。
設(shè)置完畢后，利用操作軟件啟動打印程序，3D打印機(jī)根據(jù)導(dǎo)入的CAD模型開始工作。整個打印過程流暢，未出現(xiàn)噴頭堵塞現(xiàn)象。
打印完成后，查看與測量產(chǎn)品后發(fā)現(xiàn)，打印出來的產(chǎn)品表面光滑勻稱，尺寸穩(wěn)定。
實施例3
選擇PLA材料作為打印材料。
制備高纖維含量的打印用PLA材料：
將1.5克偶聯(lián)劑KH570加入至盛有1000ml去離子水的燒杯內(nèi)，再稱取30克長300μm的碳纖維粉加入到燒杯中，混合均勻后，將混合液均分到五個燒杯內(nèi)，放置到KQ500超聲清洗池中，在常溫下，用45kHZ的頻率超聲30min后，將燒杯取出過濾去除溶劑，然后將其烘干，制得表面經(jīng)改性處理的纖維增強(qiáng)材料。設(shè)置型號為QM-15球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為350r/min、工作時間為100min。稱取21.5重量份上述制備的纖維增強(qiáng)材料與70重量份的PLA、5重量份的聚乙烯蠟、1重量份的增塑劑PLACIZER、4重量份的增韌劑 A-6641以及上述材料總重量3%的無水乙醇加入至球磨機(jī)內(nèi)，啟動球磨機(jī)，對其內(nèi)部的混合物進(jìn)行混合、分散處理。球磨機(jī)工作完畢后，將混合物通過型號為AK53的雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒；將粒子放置于烘箱內(nèi)，于150℃下干燥24小時。干燥完后，用型號為Wellzoom B的桌面型3D打印耗材擠出機(jī)將其加工成直徑為1.75mm的細(xì)絲。
將制備完成的PLA細(xì)絲材料放置到3D打印機(jī)盛放材料處。
啟動3D打印機(jī)，預(yù)熱打印噴頭，至180℃。
啟動與3D打印機(jī)相連的計算機(jī)，打開操作軟件，將打印產(chǎn)品的CAD模型導(dǎo)入操作軟件中，并進(jìn)行相關(guān)打印設(shè)置，其中打印溫度設(shè)置為220°C。
設(shè)置完畢后，利用操作軟件啟動打印程序，3D打印機(jī)根據(jù)導(dǎo)入的CAD模型開始工作。整個打印過程流暢，未出現(xiàn)噴頭堵塞現(xiàn)象。
打印完成后，查看與測量產(chǎn)品后發(fā)現(xiàn)，打印出來的產(chǎn)品表面光滑勻稱，尺寸穩(wěn)定。
實施例4
選擇ABS材料作為打印材料。
制備高纖維含量的打印用ABS材料：
將1.5克偶聯(lián)劑KH560加入至盛有1000ml去離子水的燒杯內(nèi)，再稱取25克長400μm的碳化硅晶須加入到燒杯中，混合均勻后，將混合液均分到五個燒杯內(nèi)，放置到KQ500超聲清洗池中，在常溫下，用45kHZ的頻率超聲30min后，將燒杯取出過濾去除溶劑，然后將其烘干，制得表面經(jīng)改性處理的纖維增強(qiáng)材料。設(shè)置型號為QM-15其轉(zhuǎn)速為球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為350r/min、工作時間為130min。稱取26.5重量份上述制備的纖維增強(qiáng)材料與62重量份的ABS、7重量份的氣相二氧化硅、4.5重量份的增韌劑hjw-809以及上述材料總重5%的無水乙醇加入至球磨機(jī)內(nèi)，啟動球磨機(jī)，對其內(nèi)部的混合物進(jìn)行混合、分散處理。球磨機(jī)工作完畢后，將混合物通過型號為AK53的雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒；將粒子放置于烘箱內(nèi)，于150℃下干燥24小時。干燥完后，用型號為Wellzoom B的桌面型3D打印耗材擠出機(jī)將其加工成直徑為1.75mm的細(xì)絲。
將制備完成的碳化硅晶須增強(qiáng)ABS細(xì)絲材料放置到3D打印機(jī)盛放材料處。
啟動3D打印機(jī)，預(yù)熱打印噴頭，至190℃。
啟動與3D打印機(jī)相連的計算機(jī)，打開操作軟件，將打印產(chǎn)品的CAD模型導(dǎo)入操作軟件中，并進(jìn)行相關(guān)打印設(shè)置，其中打印溫度設(shè)置為230°C。
設(shè)置完畢后，利用操作軟件啟動打印程序，3D打印機(jī)根據(jù)導(dǎo)入的CAD模型開始工作。整個打印過程流暢，未出現(xiàn)噴頭堵塞現(xiàn)象。
打印完成后，查看與測量產(chǎn)品后發(fā)現(xiàn)，打印出來的產(chǎn)品表面光滑勻稱，尺寸穩(wěn)定。