技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及三維增材制造工藝領(lǐng)域，具體說是一種可實現(xiàn)材料后固化的后固化3D打印成型方法。
背景技術(shù)：
隨著三維加工技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印機作為一種三維增材制造設(shè)備，被廣泛應用于各種部件、零件的加工及制造，與傳統(tǒng)的CNC加工相比，3D打印機采用的是增材制造技術(shù)，其具有可節(jié)省加工原料、無需對加工廢料進行后處理等傳統(tǒng)減材加工手段所不具備的優(yōu)勢。事實上，隨著定制化理念的不斷提升，很多以往依賴精湛手工藝或者是傳統(tǒng)制造方法才能得到的產(chǎn)品，3D打印機的出現(xiàn)使其加工的難度大幅下降。
激光燒結(jié)成型是眾多3D打印成型手段中的一種，其利用激光掃描加熱的作用，使與原砂混合的環(huán)氧樹脂熔化并粘合在一起，環(huán)氧樹脂的熱熔化粘合可對原砂起固定作用，并使其形成具有三維形狀的零件。然而，傳統(tǒng)的激光燒結(jié)成型3D打印工藝存在著幾個重大的技術(shù)缺陷。其一，在進行激光燒結(jié)成型前，原砂需要進行與環(huán)氧樹脂的混合處理，具體操作是把原砂和環(huán)氧樹脂顆?；旌?，并經(jīng)持續(xù)的研磨、攪拌使環(huán)氧樹脂與原砂充分混合。但上述混合過程中，受研磨細度、攪拌時間及設(shè)備精度等因素的影響，環(huán)氧樹脂與原砂的混合始終不能達到完全均勻的狀態(tài)。所以在進行激光燒結(jié)時，非均勻的混合狀態(tài)會使原砂之間出現(xiàn)粘合力不一致的情況，該情況除了會在工件內(nèi)部形成粘合內(nèi)應力外，還使環(huán)氧樹脂顆粒含量小的部分在燒結(jié)后產(chǎn)生較大的空隙，造成覆膜砂堆疊成的零件結(jié)構(gòu)十分松散，大幅降低零件的機械強度。其二，原砂在激光燒結(jié)成型的過程中，環(huán)氧樹脂在激光的掃描加熱作用下會出現(xiàn)熱熔現(xiàn)象。該現(xiàn)象雖然可實現(xiàn)環(huán)氧樹脂的熔化、粘合，但由于激光加熱的溫度較高，使環(huán)氧樹脂受到瞬間高溫熱熔作用的影響，上述熱熔過程極容易使環(huán)氧樹脂與外界的空氣產(chǎn)生熱氧化作用，導致環(huán)氧樹脂的粘合性能、力學強度等大幅降低，進而嚴重影響工件的機械性能及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同時，在激光燒結(jié)成型過程中，上述瞬間高溫熱熔作用會使環(huán)氧樹脂內(nèi)的其他助劑產(chǎn)生分解現(xiàn)象，并出現(xiàn)氣體快速釋出的情況，從而大幅降低工件內(nèi)部的致密性。其三，目前的覆膜砂以環(huán)氧樹脂與原砂的物理混合為主，混合的均勻性在運輸、儲存的過程中隨著環(huán)氧樹脂與原砂的震動而不斷變化。同時，在運輸時環(huán)氧樹脂顆粒與原砂之間會產(chǎn)生不斷的摩擦，環(huán)氧樹脂表面會產(chǎn)生靜電力，并使樹脂顆粒之間出現(xiàn)富集狀態(tài)，靜電力除了會大幅降低環(huán)氧樹脂與原砂的混合均勻性外，還會導致樹脂顆粒出現(xiàn)結(jié)塊的現(xiàn)象。因而，如何能解決上述技術(shù)問題，一直以來都是3D打印的覆膜砂制備領(lǐng)域的技術(shù)難點。此外，激光燒結(jié)成型工藝中，激光燒結(jié)系統(tǒng)的掃描加熱與覆膜砂之間的熔合粘合是密不可分的，而激光燒結(jié)系統(tǒng)需要在機架上設(shè)置振鏡、聚焦部件、反射鏡、擴束鏡及激光發(fā)生器等部件。由于激光燒結(jié)系統(tǒng)自身具有使用成本較高、安裝時間較長、后續(xù)維護十分麻煩等缺點，所以在一些批量大、速度快的使用場合中，傳統(tǒng)的激光燒結(jié)成型工藝始終不能滿足各種打印需要。事實上，在傳統(tǒng)的激光燒結(jié)成型工藝中，由于激光在燒結(jié)過程中的熱量會發(fā)散至燒結(jié)點周邊的成型材料上，并使周邊成型材料內(nèi)的其他助劑受熱揮發(fā)，導致成型材料在再次燒結(jié)加工時出現(xiàn)成型失效的情況，造成了成型材料的大量浪費。
中國發(fā)明專利申請201510262226.3公開了一種3D打印覆膜砂及其制備方法。其利用腰果殼和覆膜砂的原砂進行預混，然后再加入粘結(jié)劑、三聚氰胺甲醛樹脂及腰果殼液改性酚醛樹脂對原砂及腰果殼進行粘合，從而制成覆膜砂。雖然上述覆膜砂利用了原砂、腰果殼顆粒的交錯粘結(jié)原理，使覆膜砂自身具有較好的粘結(jié)性能及較強的耐溫性能，且覆膜砂在加工時具有較好的附著力和韌性。然而，由于上述制備方法始終不能脫離傳統(tǒng)的覆膜砂混合加工工藝，樹脂顆粒與原砂之間的混合均勻性、使用穩(wěn)定性均未能有效改善，并在激光燒結(jié)過程中同樣會造成覆膜砂的大量浪費。因此，現(xiàn)有的激光燒結(jié)成型3D打印覆膜砂的固話工藝仍然有待于進一步改善。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可加強打印穩(wěn)定性和工件強度的后固化3D打印成型方法。
本發(fā)明的另一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可降低加工成本、并可長時間對打印材料進行儲存的后固化3D打印成型方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種后固化3D打印成型方法，其特征在于：所述后固化3D打印成型方法包括以下步驟：
一）覆膜砂預處理
a）在帶攪拌機的密閉容器內(nèi)依次加入無水乙醇和酚醛樹脂，并在40-60℃下對混合物持續(xù)攪拌并使酚醛樹脂的醇溶液達到飽和狀態(tài)；
b）在另一帶攪拌機的密閉容器內(nèi)依次加入原砂和a步驟所得混合物，保持容器內(nèi)溫度為40-60℃，攪拌5-20分鐘后靜止放置；
c）使b步驟的容器自然冷卻至常溫，并打開容器，待乙醇完全揮發(fā)后即可得外表面包裹酚醛樹脂膜的覆膜砂；
二）打印工藝
d）模型輸入：把三維制圖軟件繪制的模型輸入成型機中，成型機對模型輪廓自動識別成型層次及每層的成型路徑；
e）覆膜砂進料及鋪設(shè)：常溫下打開覆膜砂進料口，使c步驟所得覆膜砂進入鋪設(shè)裝置的前端，并通過鋪設(shè)裝置的移動使覆膜砂在工作臺上鋪平；
f）溶解劑進料：常溫下利用抽吸作用把儲存器中的溶解劑輸送至與工作臺位置相對應的噴嘴處，并暫存于噴嘴腔內(nèi)；
g）溶解劑噴涂：使噴嘴移動，當噴嘴經(jīng)過成型路徑上時，噴嘴打開并把溶解劑噴涂至覆膜砂上，在一層的成型路徑移動完成后，噴嘴關(guān)閉；
h）覆膜砂鋪設(shè)裝置復位，工作臺在豎直方向上下降一層；
i）重復上述e至h步驟直至工件成型完畢；
j）把工件周圍松散的覆膜砂去除，并把工件放置于加熱箱內(nèi)以20-40℃/分的速度加熱至130-150℃，再以5-10℃/分的速度加熱至170-190℃，并保溫1-3小時，最后使工件在加熱箱內(nèi)自然冷卻至常溫即可。
進一步說，所述f步驟的溶解劑為去離子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化銨的混合物，上述組分按質(zhì)量份數(shù)算分別為：去離子水100份、聚乙二醇5-20份、聚乙烯吡咯烷酮5-15份、十六烷基三甲基溴化銨0.5-2份。
進一步說，f步驟的溶解劑還含有六次甲基四胺，六次甲基四胺按質(zhì)量份數(shù)算為1-5份。
更進一步說，把f步驟中的溶解劑分成三份，再分別往三份溶解劑中加入紅色、黃色和藍色的水溶顏料，然后分別灌裝至三個互不連通的帶抽吸泵儲存器內(nèi)，并以供料管使儲存器和噴嘴連通。
進一步說，g步驟溶解劑噴涂完成后，噴嘴再次沿成型路徑逆向移動并進行噴涂，再進入h步驟，逆向移動時噴涂的噴涂量為g步驟噴涂量的30-50%。
更進一步說，g步驟溶解劑噴涂時，工作臺上方的空間溫度提升至50-70℃。
更進一步說，f步驟的噴嘴設(shè)于工作臺的上方，并可在平面雙軸驅(qū)動機構(gòu)的帶動下作平面定點移動。
本發(fā)明的有益效果在于：
1、本發(fā)明利用溶解包覆和溶解粘合的組合過程，真正實現(xiàn)了在常溫狀態(tài)下的3D打印。通過在原砂上利用溶解的酚醛樹脂對其進行包覆，使酚醛樹脂在原砂的表面形成一層粘合膜。由于原砂自身體積及表面積均很小，溶解包覆可利用液體的表面張力作用，大幅提高原砂表面樹脂膜厚度的均勻性，并在原砂表面形成球狀或近似球狀的液膜。而本發(fā)明在3D成型時利用噴嘴對覆膜砂進行溶解劑式噴涂，使覆膜砂表面的酚醛樹脂在溶解劑環(huán)境下溶解并粘合在一起。溶解劑在噴涂至覆膜砂表面時，由于覆膜砂粒之間的間隙很小，隨著溶解劑在小間隙中的滲透、浸潤作用不斷出現(xiàn)，溶解劑可與每一顆覆膜砂的表面進行接觸并產(chǎn)生溶解、粘合作用，從而提高了覆膜砂粘合的均勻性及可靠性，并改善覆膜砂之間粘合力的穩(wěn)定性，可徹底杜絕覆膜砂成型后產(chǎn)生內(nèi)粘合應力的現(xiàn)象。
2、本發(fā)明采用酚醛樹脂物理溶解包覆代替了傳統(tǒng)的顆粒物理共混，大大提高了酚醛樹脂在原砂中分布的均勻性，并使覆膜砂的外表面在與溶解劑接觸后均具有粘合作用。同時，在后續(xù)的打印成型時利用了物理溶解粘合的作用，覆膜砂之間的粘合無需采用熱熔的方式進行粘合，避免酚醛樹脂在激光瞬間高溫熱熔時與周圍空氣產(chǎn)生熱氧化現(xiàn)象，有效保障酚醛樹脂的熱穩(wěn)定性和保障覆膜砂粘合后的力學強度。此外，在溶解劑與覆膜砂之間的溶解粘合過程中無需對覆膜砂進行瞬間高溫加熱，其他助劑不會因受到瞬間高溫的影響而出現(xiàn)大量氣體釋出的情況，有效改善了工件內(nèi)部的致密性。并且，溶解劑在3D打印過程中可緩慢揮發(fā)，酚醛樹脂在溶解劑揮發(fā)后即處于光滑的粘合狀態(tài)，從而大幅提高了工件在打印后的平滑性。
3、本發(fā)明利用酚醛樹脂的原砂表層包覆代替?zhèn)鹘y(tǒng)的顆粒均勻混合，通過酚醛樹脂在浸泡過程中對原砂表面的完全覆蓋，使酚醛樹脂在原砂的表面形成固化式外層殼體，并確保在3D打印時外層殼體的固相與溶解劑液相的有效接觸。上述固化式外層殼體能有效避免覆膜砂在儲存、運輸時因振動而出現(xiàn)顆?；旌暇鶆蛐圆粩嘧兓那闆r，從而徹底改變了粘合材料與原砂混合穩(wěn)定性極差的現(xiàn)狀，提高覆膜砂輸送的可靠性。同時，由于原砂表面均具有外層殼體，在運輸時砂粒之間因摩擦而產(chǎn)生的靜電力可在整個體系中均勻分散，避免覆膜砂因靜電而產(chǎn)生富集結(jié)塊的現(xiàn)象。
4、本發(fā)明的后固化3D打印成型方法中，在工件完成成型后進行了加熱后固化，并采用了前期快速升溫、中期慢速升溫、保溫后自然冷卻的固化手段。首先，前期快速升溫可加快酚醛樹脂分子鏈活性的增加速度，縮短整個后固化的時間，并確保酚醛樹脂或其他助劑不會產(chǎn)生熱分解或熱氧化作用。其次，慢速升溫可使酚醛樹脂中的其他助劑緩慢釋出，并使酚醛樹脂進入緩慢熱固化階段，從而改善酚醛樹脂的粘合強度和工件的機械強度。最后，保溫后自然冷卻使酚醛樹脂在固化完成后產(chǎn)生回火作用，有效消除粘合體系的內(nèi)應力，以改善工件結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
5、本發(fā)明的后固化3D打印成型方法中，利用常規(guī)的工業(yè)噴涂噴頭即可完成整個打印成型，無需采用激光燒結(jié)系統(tǒng)。該工藝可有效降低3D打印系統(tǒng)的使用成本，并簡化了3D打印系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及后續(xù)維護等工作，從而提高了3D打印系統(tǒng)的打印效率。此外，本發(fā)明溶解劑采用去離子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化銨的混合物。利用去離子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化銨構(gòu)成互融分散體系，通過聚乙二醇的保濕性、分散性、聚乙烯吡咯烷酮的互溶粘接性能以及十六烷基三甲基溴化銨的相界面活化性，有效提高了互融分散體系的溶解性能，并大幅改善其對酚醛樹脂的溶解能力及對覆膜砂的粘合能力。
6、本發(fā)明的后固化3D打印成型方法中，酚醛樹脂及六次甲基四胺均可在溶解劑中互溶，使溶液形成酚醛樹脂及六次甲基四胺的均勻分散相。在后固化加工時，上述分散相可有效提高六次甲基四胺揮發(fā)的均勻性，并保障六次甲基四胺不會因富集而出現(xiàn)發(fā)氣量增大的現(xiàn)象。此外，六次甲基四胺溶于溶解劑內(nèi)，其與聚乙烯吡咯烷酮具有粘合協(xié)同作用，有效改善覆膜砂之間的粘合性能。同時，經(jīng)過激光燒結(jié)后失效的覆膜砂可通過該工藝再次利用，從而大幅減少了覆膜砂的浪費。
具體實施方式
本發(fā)明的后固化3D打印成型方法包括以下步驟：
一）覆膜砂預處理
a）在帶攪拌機的密閉容器內(nèi)依次加入無水乙醇和酚醛樹脂，并在40-60℃下對混合物持續(xù)攪拌并使酚醛樹脂的醇溶液達到飽和狀態(tài)；
b）在另一帶攪拌機的密閉容器內(nèi)依次加入原砂和a步驟所得混合物，保持容器內(nèi)溫度為40-60℃，攪拌5-20分鐘后靜止放置；
c）使b步驟的容器自然冷卻至常溫，并打開容器，待乙醇完全揮發(fā)后即可得外表面包裹酚醛樹脂膜的覆膜砂；
二）打印工藝
d）模型輸入：把三維制圖軟件繪制的模型輸入成型機中，成型機對模型輪廓自動識別成型層次及每層的成型路徑；
e）覆膜砂進料及鋪設(shè)：常溫下打開覆膜砂進料口，使c步驟所得覆膜砂進入鋪設(shè)裝置的前端，并通過鋪設(shè)裝置的移動使覆膜砂在工作臺上鋪平；
f）溶解劑進料：常溫下利用抽吸作用把儲存器中的溶解劑輸送至與工作臺位置相對應的噴嘴處，并暫存于噴嘴腔內(nèi)；
g）溶解劑噴涂：使噴嘴移動，當噴嘴經(jīng)過成型路徑上時，噴嘴打開并把溶解劑噴涂至覆膜砂上，在一層的成型路徑移動完成后，噴嘴關(guān)閉；
h）覆膜砂鋪設(shè)裝置復位，工作臺在豎直方向上下降一層；
i）重復上述e至h步驟直至工件成型完畢；
j）把工件周圍松散的覆膜砂去除，并把工件放置于加熱箱內(nèi)以20-40℃/分的速度加熱至130-150℃，再以5-10℃/分的速度加熱至170-190℃，并保溫1-3小時，最后使工件在加熱箱內(nèi)自然冷卻至常溫即可。
本發(fā)明的f步驟中，溶解劑采用去離子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化銨的混合物。上述組分按質(zhì)量份數(shù)算分別為：去離子水100份、聚乙二醇5-20份、聚乙烯吡咯烷酮5-15份、十六烷基三甲基溴化銨0.5-2份。
首先，去離子水和聚乙二醇構(gòu)成分散溶解體系，為酚醛樹脂的溶解、粘合提供了穩(wěn)定化的環(huán)境。利用去離子水對聚乙二醇的分散能力確保聚乙二醇在溶解體系中的均勻性，而聚乙二醇除了對酚醛樹脂具有極強的溶解能力外，其自身還具備較強的粘合能力，從而有效提高酚醛樹脂溶解后在覆膜砂之間的粘合能力。
其次，溶解體系中以聚乙烯吡咯烷酮作為粘合主體，聚乙烯吡咯烷酮極易溶于水、且其與酚醛樹脂之間具有優(yōu)秀的相容性和互溶性，所以其可對酚醛樹脂進行充分溶解，并可對酚醛樹脂的固、液兩相界面進行活化和潤滑，從而提高了酚醛樹脂溶解后覆膜砂的粘合強度。
最后，溶解體系中以十六烷基三甲基溴化銨作為表面活性劑，利用十六烷基三甲基溴化銨對覆膜砂表面進行兩相界面的活化，使酚醛樹脂易于在去離子水和聚乙二醇構(gòu)成的分散體系內(nèi)溶解，并且不影響酚醛樹脂自身性能，從而有效改善酚醛樹脂在進行3D打印時的溶解性。另外，十六烷基三甲基溴化銨在相界面活化時，與聚乙烯吡咯烷酮具有協(xié)同活化作用，可對覆膜砂表面的酚醛樹脂進行固、液兩相的充分潤滑、分散，進一步提高了酚醛樹脂的溶解性能。
此外，f步驟的溶解劑中還可以加入六次甲基四胺，六次甲基四胺按質(zhì)量份數(shù)算為1-5份。酚醛樹脂及六次甲基四胺可在溶解劑中產(chǎn)生互溶現(xiàn)象，使溶液形成酚醛樹脂及六次甲基四胺的均勻分散相。在后固化加工時，上述分散相可有效提高六次甲基四胺揮發(fā)的均勻性，并保障六次甲基四胺不會因富集而出現(xiàn)發(fā)氣量增大的現(xiàn)象。同時，六次甲基四胺與十六烷基三甲基溴化銨、聚乙烯吡咯烷酮同樣具有協(xié)同活化作用，可提高酚醛樹脂溶解后在整個分散體系中的粘合性能。
本發(fā)明的后固化3D打印成型方法中，在f步驟中的溶解劑可分成三份，再分別往三份溶解劑中加入紅色、黃色和藍色的水溶顏料，然后分別灌裝至三個互不連通的帶抽吸泵儲存器內(nèi)，并以供料管使儲存器和噴嘴連通。利用上述溶解劑的分裝，實現(xiàn)溶解劑在噴涂時具有三原色的溶解劑可在噴頭內(nèi)進行任意比例的混合，從而使覆膜砂表面上的酚醛樹脂在溶解粘結(jié)時能帶上溶解劑的顏色，真正實現(xiàn)彩色的3D打印。
此外，在f步驟中可采用如抽吸泵、真空泵、蠕動泵等具有抽吸作用的裝置實現(xiàn)溶解劑輸送至與工作臺位置相對應的噴嘴處，并暫存于噴嘴腔內(nèi)，以確保溶解劑在非工作狀態(tài)下不會積聚在噴嘴處，避免噴嘴出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象。
本發(fā)明的后固化3D打印成型方法中，在g步驟溶解劑噴涂完成后，噴嘴再次沿成型路徑逆向移動并進行噴涂，再進入h步驟，逆向移動時噴涂的噴涂量為g步驟噴涂量的30-50%。逆向噴涂可有效確保成型面上覆膜砂被溶解劑充分潤濕，確保溶解過程的順利進行，并可為酚醛樹脂的溶解、粘合預留足夠的時間余量。同時，逆向噴涂能確保溶劑在往返時間上進行充分揮發(fā)，改善酚醛樹脂溶解后的固化粘結(jié)性能。
本發(fā)明的后固化3D打印成型方法中，在g步驟溶解劑噴涂時，工作臺上方的空間溫度提升至50-70℃。首先，提升工作臺上方空間的溫度可加快去離子水的揮發(fā)速度，縮短覆膜砂外表面樹脂的固化時間。其次，在本發(fā)明的后固化3D打印成型方法中，去離子水和聚乙二醇構(gòu)成了均勻的分散體系，去離子水粒子對聚乙二醇粒子起包裹作用，在進行3D打印時加熱工作臺上方的空間，可促進水粒子帶動聚乙二醇粒子盡快釋出，以確保覆膜砂樹脂固化的穩(wěn)定性，并且，加熱自身也可以促進水以蒸汽的形式釋出，以加快樹脂的固化速度。
本發(fā)明的后固化3D打印成型方法中，f步驟的噴嘴設(shè)于工作臺的上方，并可在平面雙軸驅(qū)動機構(gòu)的帶動下作平面定點移動。通過上述雙軸定位作用，噴嘴可根據(jù)預先設(shè)定的噴涂路徑進行精確的定位噴涂，改善了3D打印的成型精度。
下面對各個實施例進行詳細說明，但并不因此把本發(fā)明限制在所述實施例范圍內(nèi)：
實施例1
本發(fā)明的后固化3D打印成型方法包括以下步驟：
一）覆膜砂預處理
a）在帶攪拌機的密閉容器內(nèi)依次加入無水乙醇和酚醛樹脂，并在40℃下對混合物持續(xù)攪拌并使酚醛樹脂的醇溶液達到飽和狀態(tài)；
b）在另一帶攪拌機的密閉容器內(nèi)依次加入原砂和a步驟所得混合物，保持容器內(nèi)溫度為40℃，攪拌5分鐘后靜止放置；
c）使b步驟的容器自然冷卻至常溫，并打開容器，待乙醇完全揮發(fā)后即可得外表面包裹酚醛樹脂膜的覆膜砂；
二）打印工藝
d）模型輸入：把三維制圖軟件繪制的模型輸入成型機中，成型機對模型輪廓自動識別成型層次及每層的成型路徑；
e）覆膜砂進料及鋪設(shè)：常溫下打開覆膜砂進料口，使c步驟所得覆膜砂進入鋪設(shè)裝置的前端，并通過鋪設(shè)裝置的移動使覆膜砂在工作臺上鋪平；
f）溶解劑進料：常溫下利用抽吸作用把儲存器中的溶解劑輸送至與工作臺位置相對應的噴嘴處，并暫存于噴嘴腔內(nèi)；
g）溶解劑噴涂：使噴嘴移動，當噴嘴經(jīng)過成型路徑上時，噴嘴打開并把溶解劑噴涂至覆膜砂上，在一層的成型路徑移動完成后，噴嘴關(guān)閉；
h）覆膜砂鋪設(shè)裝置復位，工作臺在豎直方向上下降一層；
i）重復上述e至h步驟直至工件成型完畢；
j）把工件周圍松散的覆膜砂去除，并把工件放置于加熱箱內(nèi)以20℃/分的速度加熱至130℃，再以5℃/分的速度加熱至170℃，并保溫1小時，最后使工件在加熱箱內(nèi)自然冷卻至常溫即可。
溶解劑為去離子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化銨的混合物，上述組分按質(zhì)量份數(shù)算分別為：去離子水100份、聚乙二醇5份、聚乙烯吡咯烷酮5份、十六烷基三甲基溴化銨0.5份。
溶解劑分成三份，再分別往三份溶解劑中加入紅色、黃色和藍色的水溶顏料，然后分別灌裝至三個互不連通的帶抽吸泵儲存器內(nèi)，并以供料管使儲存器和噴嘴連通。而g步驟溶解劑噴涂完成后，噴嘴再次沿成型路徑逆向移動并進行噴涂，再進入h步驟，逆向移動時噴涂的噴涂量為g步驟噴涂量的30%。此外，g步驟溶解劑噴涂時，工作臺上方的空間溫度提升至50℃。同時，噴嘴設(shè)于工作臺的上方，并可在平面雙軸驅(qū)動機構(gòu)的帶動下作平面定點移動。
實施例2
本發(fā)明的后固化3D打印成型方法包括以下步驟：
一）覆膜砂預處理
a）在帶攪拌機的密閉容器內(nèi)依次加入無水乙醇和酚醛樹脂，并在60℃下對混合物持續(xù)攪拌并使酚醛樹脂的醇溶液達到飽和狀態(tài)；
b）在另一帶攪拌機的密閉容器內(nèi)依次加入原砂和a步驟所得混合物，保持容器內(nèi)溫度為60℃，攪拌20分鐘后靜止放置；
c）使b步驟的容器自然冷卻至常溫，并打開容器，待乙醇完全揮發(fā)后即可得外表面包裹酚醛樹脂膜的覆膜砂；
二）打印工藝
d）模型輸入：把三維制圖軟件繪制的模型輸入成型機中，成型機對模型輪廓自動識別成型層次及每層的成型路徑；
e）覆膜砂進料及鋪設(shè)：常溫下打開覆膜砂進料口，使c步驟所得覆膜砂進入鋪設(shè)裝置的前端，并通過鋪設(shè)裝置的移動使覆膜砂在工作臺上鋪平；
f）溶解劑進料：常溫下利用抽吸作用把儲存器中的溶解劑輸送至與工作臺位置相對應的噴嘴處，并暫存于噴嘴腔內(nèi)；
g）溶解劑噴涂：使噴嘴移動，當噴嘴經(jīng)過成型路徑上時，噴嘴打開并把溶解劑噴涂至覆膜砂上，在一層的成型路徑移動完成后，噴嘴關(guān)閉；
h）覆膜砂鋪設(shè)裝置復位，工作臺在豎直方向上下降一層；
i）重復上述e至h步驟直至工件成型完畢；
j）把工件周圍松散的覆膜砂去除，并把工件放置于加熱箱內(nèi)以40℃/分的速度加熱至150℃，再以10℃/分的速度加熱至190℃，并保溫3小時，最后使工件在加熱箱內(nèi)自然冷卻至常溫即可。
溶解劑為去離子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化銨的混合物，上述組分按質(zhì)量份數(shù)算分別為：去離子水100份、聚乙二醇20份、聚乙烯吡咯烷酮15份、十六烷基三甲基溴化銨2份。
溶解劑分成三份，再分別往三份溶解劑中加入紅色、黃色和藍色的水溶顏料，然后分別灌裝至三個互不連通的帶抽吸泵儲存器內(nèi)，并以供料管使儲存器和噴嘴連通。而g步驟溶解劑噴涂完成后，噴嘴再次沿成型路徑逆向移動并進行噴涂，再進入h步驟，逆向移動時噴涂的噴涂量為g步驟噴涂量的50%。此外，g步驟溶解劑噴涂時，工作臺上方的空間溫度提升至70℃。同時，噴嘴設(shè)于工作臺的上方，并可在平面雙軸驅(qū)動機構(gòu)的帶動下作平面定點移動。
實施例3
本發(fā)明的后固化3D打印成型方法包括以下步驟：
一）覆膜砂預處理
a）在帶攪拌機的密閉容器內(nèi)依次加入無水乙醇和酚醛樹脂，并在45℃下對混合物持續(xù)攪拌并使酚醛樹脂的醇溶液達到飽和狀態(tài)；
b）在另一帶攪拌機的密閉容器內(nèi)依次加入原砂和a步驟所得混合物，保持容器內(nèi)溫度為45℃，攪拌10分鐘后靜止放置；
c）使b步驟的容器自然冷卻至常溫，并打開容器，待乙醇完全揮發(fā)后即可得外表面包裹酚醛樹脂膜的覆膜砂；
二）打印工藝
d）模型輸入：把三維制圖軟件繪制的模型輸入成型機中，成型機對模型輪廓自動識別成型層次及每層的成型路徑；
e）覆膜砂進料及鋪設(shè)：常溫下打開覆膜砂進料口，使c步驟所得覆膜砂進入鋪設(shè)裝置的前端，并通過鋪設(shè)裝置的移動使覆膜砂在工作臺上鋪平；
f）溶解劑進料：常溫下利用抽吸作用把儲存器中的溶解劑輸送至與工作臺位置相對應的噴嘴處，并暫存于噴嘴腔內(nèi)；
g）溶解劑噴涂：使噴嘴移動，當噴嘴經(jīng)過成型路徑上時，噴嘴打開并把溶解劑噴涂至覆膜砂上，在一層的成型路徑移動完成后，噴嘴關(guān)閉；
h）覆膜砂鋪設(shè)裝置復位，工作臺在豎直方向上下降一層；
i）重復上述e至h步驟直至工件成型完畢；
j）把工件周圍松散的覆膜砂去除，并把工件放置于加熱箱內(nèi)以25℃/分的速度加熱至135℃，再以7℃/分的速度加熱至175℃，并保溫1.5小時，最后使工件在加熱箱內(nèi)自然冷卻至常溫即可。
溶解劑為去離子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化銨的混合物，上述組分按質(zhì)量份數(shù)算分別為：去離子水100份、聚乙二醇10份、聚乙烯吡咯烷酮8份、十六烷基三甲基溴化銨1份。
溶解劑分成三份，再分別往三份溶解劑中加入紅色、黃色和藍色的水溶顏料，然后分別灌裝至三個互不連通的帶抽吸泵儲存器內(nèi)，并以供料管使儲存器和噴嘴連通。而g步驟溶解劑噴涂完成后，噴嘴再次沿成型路徑逆向移動并進行噴涂，再進入h步驟，逆向移動時噴涂的噴涂量為g步驟噴涂量的35%。此外，g步驟溶解劑噴涂時，工作臺上方的空間溫度提升至55℃。同時，噴嘴設(shè)于工作臺的上方，并可在平面雙軸驅(qū)動機構(gòu)的帶動下作平面定點移動。
實施例4
本發(fā)明的后固化3D打印成型方法包括以下步驟：
一）覆膜砂預處理
a）在帶攪拌機的密閉容器內(nèi)依次加入無水乙醇和酚醛樹脂，并在50℃下對混合物持續(xù)攪拌并使酚醛樹脂的醇溶液達到飽和狀態(tài)；
b）在另一帶攪拌機的密閉容器內(nèi)依次加入原砂和a步驟所得混合物，保持容器內(nèi)溫度為50℃，攪拌15分鐘后靜止放置；
c）使b步驟的容器自然冷卻至常溫，并打開容器，待乙醇完全揮發(fā)后即可得外表面包裹酚醛樹脂膜的覆膜砂；
二）打印工藝
d）模型輸入：把三維制圖軟件繪制的模型輸入成型機中，成型機對模型輪廓自動識別成型層次及每層的成型路徑；
e）覆膜砂進料及鋪設(shè)：常溫下打開覆膜砂進料口，使c步驟所得覆膜砂進入鋪設(shè)裝置的前端，并通過鋪設(shè)裝置的移動使覆膜砂在工作臺上鋪平；
f）溶解劑進料：常溫下利用抽吸作用把儲存器中的溶解劑輸送至與工作臺位置相對應的噴嘴處，并暫存于噴嘴腔內(nèi)；
g）溶解劑噴涂：使噴嘴移動，當噴嘴經(jīng)過成型路徑上時，噴嘴打開并把溶解劑噴涂至覆膜砂上，在一層的成型路徑移動完成后，噴嘴關(guān)閉；
h）覆膜砂鋪設(shè)裝置復位，工作臺在豎直方向上下降一層；
i）重復上述e至h步驟直至工件成型完畢；
j）把工件周圍松散的覆膜砂去除，并把工件放置于加熱箱內(nèi)以30℃/分的速度加熱至140℃，再以8℃/分的速度加熱至180℃，并保溫2小時，最后使工件在加熱箱內(nèi)自然冷卻至常溫即可。
溶解劑為去離子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化銨的混合物，上述組分按質(zhì)量份數(shù)算分別為：去離子水100份、聚乙二醇15份、聚乙烯吡咯烷酮12份、十六烷基三甲基溴化銨1.5份。
溶解劑分成三份，再分別往三份溶解劑中加入紅色、黃色和藍色的水溶顏料，然后分別灌裝至三個互不連通的帶抽吸泵儲存器內(nèi)，并以供料管使儲存器和噴嘴連通。而g步驟溶解劑噴涂完成后，噴嘴再次沿成型路徑逆向移動并進行噴涂，再進入h步驟，逆向移動時噴涂的噴涂量為g步驟噴涂量的40%。此外，g步驟溶解劑噴涂時，工作臺上方的空間溫度提升至60℃。同時，噴嘴設(shè)于工作臺的上方，并可在平面雙軸驅(qū)動機構(gòu)的帶動下作平面定點移動。
實施例5
本發(fā)明的后固化3D打印成型方法包括以下步驟：
一）覆膜砂預處理
a）在帶攪拌機的密閉容器內(nèi)依次加入無水乙醇和酚醛樹脂，并在58℃下對混合物持續(xù)攪拌并使酚醛樹脂的醇溶液達到飽和狀態(tài)；
b）在另一帶攪拌機的密閉容器內(nèi)依次加入原砂和a步驟所得混合物，保持容器內(nèi)溫度為59℃，攪拌18分鐘后靜止放置；
c）使b步驟的容器自然冷卻至常溫，并打開容器，待乙醇完全揮發(fā)后即可得外表面包裹酚醛樹脂膜的覆膜砂；
二）打印工藝
d）模型輸入：把三維制圖軟件繪制的模型輸入成型機中，成型機對模型輪廓自動識別成型層次及每層的成型路徑；
e）覆膜砂進料及鋪設(shè)：常溫下打開覆膜砂進料口，使c步驟所得覆膜砂進入鋪設(shè)裝置的前端，并通過鋪設(shè)裝置的移動使覆膜砂在工作臺上鋪平；
f）溶解劑進料：常溫下利用抽吸作用把儲存器中的溶解劑輸送至與工作臺位置相對應的噴嘴處，并暫存于噴嘴腔內(nèi)；
g）溶解劑噴涂：使噴嘴移動，當噴嘴經(jīng)過成型路徑上時，噴嘴打開并把溶解劑噴涂至覆膜砂上，在一層的成型路徑移動完成后，噴嘴關(guān)閉；
h）覆膜砂鋪設(shè)裝置復位，工作臺在豎直方向上下降一層；
i）重復上述e至h步驟直至工件成型完畢；
j）把工件周圍松散的覆膜砂去除，并把工件放置于加熱箱內(nèi)以35℃/分的速度加熱至145℃，再以9℃/分的速度加熱至185℃，并保溫2.5小時，最后使工件在加熱箱內(nèi)自然冷卻至常溫即可。
溶解劑為去離子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化銨的混合物，上述組分按質(zhì)量份數(shù)算分別為：去離子水100份、聚乙二醇18份、聚乙烯吡咯烷酮13份、十六烷基三甲基溴化銨1.8份。
溶解劑分成三份，再分別往三份溶解劑中加入紅色、黃色和藍色的水溶顏料，然后分別灌裝至三個互不連通的帶抽吸泵儲存器內(nèi)，并以供料管使儲存器和噴嘴連通。而g步驟溶解劑噴涂完成后，噴嘴再次沿成型路徑逆向移動并進行噴涂，再進入h步驟，逆向移動時噴涂的噴涂量為g步驟噴涂量的45%。此外，g步驟溶解劑噴涂時，工作臺上方的空間溫度提升至65℃。同時，噴嘴設(shè)于工作臺的上方，并可在平面雙軸驅(qū)動機構(gòu)的帶動下作平面定點移動。