一種多孔三維部件的3d打印設備的制造方法
【專利摘要】一種多孔三維部件的3D打印設備，包括盛放漿料的容器、導電噴頭、高壓直流電源、接收基底、電極、紫外光源以及落粉裝置，所述容器通過導管與所述導電噴頭相連，所述導電噴頭與所述高壓直流電源的正極電連接，所述高壓直流電源的負極與所述電極電連接，所述接收基底設置在所述導電噴頭、所述紫外光源以及所述落粉裝置的下方，所述電極與所述導電噴頭相對設置在所述接收基底的下方，所述落粉裝置包括進料筒和連接在所述進料筒下端的落料管。使用該3D打印設備可獲得成型的多孔三維部件，后續(xù)通過去掉孔隙中的粉末就后可得到最終的多孔三維部件產品。
【專利說明】
一種多孔三維部件的3D打印設備
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種多孔三維部件的3D打印設備。
【背景技術】
[0002]3D打印是通過逐層添加材料獲得三維部件的技術。在諸多3D打印成型工藝中，光固化3D打印是一種廣泛受到重視的技術。常見的光固化3D打印是按照一定的掃描路徑使光束照射到液態(tài)光敏樹脂表面，使表面特定區(qū)域內的一層樹脂固化，然后再覆蓋一層新的液態(tài)樹脂，再進行照射固化，以此方式逐層照射疊加，從而獲得三維的制件。這種技術常用于一些精度要求較高的模型、手板、工藝品的制作。但此技術只能用來成型實體的三維樹脂部件，對于一些有特殊要求的如多孔部件則無法實現。
[0003]靜電噴涂技術是利用高壓靜電場使微粒帶電，在靜電力作用下微粒沿著電場作定向運動，吸附在工件表面的一種表面處理方法，常用于噴涂作業(yè)中。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的主要目的在于針對現有技術的不足，提供一種多孔三維部件的3D打印設備。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0006]—種多孔三維部件的3D打印設備，包括盛放漿料的容器、導電噴頭、高壓直流電源、接收基底、電極、紫外光源以及落粉裝置，所述容器通過導管與所述導電噴頭相連，所述導電噴頭與所述高壓直流電源的正極電連接，所述高壓直流電源的負極與所述電極電連接，所述接收基底設置在所述導電噴頭、所述紫外光源以及所述落粉裝置的下方，所述電極與所述導電噴頭相對設置在所述接收基底的下方，所述落粉裝置包括進料筒和連接在所述進料筒下端的落料管。
[0007]進一步地:
[0008]所述導電噴頭為不銹鋼針頭。
[0009]所述電極為針狀或柱狀的電極。
[0010]還包括第一運動控制裝置，所述容器、所述紫外光源和所述落粉裝置安裝在上固定板上，所述電極安裝在電極固定板上，所述上固定板上通過連接桿與所述電極固定板固定連接，并耦合到所述第一運動控制裝置，所述上固定板與所述電極固定板在所述第一運動控制裝置的驅動下可沿X軸、Y軸、Z軸方向同步運動，其中X軸、Y軸方向定義水平面，Z軸方向定義豎直方向。
[0011 ]還包括第二運動控制裝置，所述接收基底耦合到所述第二運動控制裝置，所述接收基底在所述第二運動控制裝置的驅動下可沿X軸、Y軸、Z軸方向運動，其中X軸、Y軸方向定義水平面，Z軸方向定義豎直方向。
[0012]本實用新型的有益效果:
[0013]本實用新型提供了一種3D打印設備，該3D打印設備可以用來制作多孔的三維部件。工作時，在接收基底上鋪一層可溶性高分子粉末，利用靜電噴涂的原理，往接收基底上按照設定的程序噴射含液態(tài)光敏樹脂和高分子液體添加劑的成型用漿料，形成一層圖案，照射紫外光進行固化。在已經固化的樹脂上再鋪設一層可溶性高分子粉末，然后再進行噴射漿料、固化，以此方式層層疊加、獲得具有若干孔隙(此時孔隙內還填充了可溶性高分子粉末)的多孔三維部件。完成之后，可再用溶劑或溶劑的蒸氣進行清洗，從而將三維部件中的高分子粉末溶解，形成孔洞，由此獲得最終的多孔三維部件產品。本實用新型可成型多種樹脂材料的三維多孔部件，無需加熱系統(tǒng)就能實現三維多孔部件的3D打印制作，而且孔隙的大小易于控制，成型后的孔隙分布均勻，材料適用面廣，本實用新型尤其適合于微小三維多孔部件的成型。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型多孔三維部件的3D打印設備一種實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]以下對本實用新型的實施方式作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實用新型的范圍及其應用。
[0016]如圖1所示，在一種實施例中，一種多孔三維部件的3D打印設備，包括盛放漿料的容器3、導電噴頭、高壓直流電源、接收基底、電極、紫外光源2以及落粉裝置，所述容器3通過導管7與所述導電噴頭8相連，所述導電噴頭8與所述高壓直流電源10的正極電連接，所述高壓直流電源10的負極與所述電極14電連接，所述接收基底12設置在所述導電噴頭8、所述紫外光源2以及所述落粉裝置的下方，所述電極14與所述導電噴頭8相對設置在所述接收基底12的下方。落粉裝置包括進料筒4和連接在所述進料筒4下端的落料管9。
[0017]在一種優(yōu)選的實施例中，所述導電噴頭8為不銹鋼針頭。所述電極14為針狀或柱狀的電極14。
[0018]在一種優(yōu)選的實施例中，3D打印設備還包括第一運動控制裝置I，所述容器3、所述紫外光源2和所述落粉裝置安裝在上固定板5上，所述電極14安裝在電極固定板15上，所述上固定板5上通過連接桿13與所述電極固定板15固定連接，并耦合到所述第一運動控制裝置I，所述上固定板5與所述電極固定板15在所述第一運動控制裝置I的驅動下可沿X軸、Y軸、Z軸方向同步運動，其中X軸、Y軸方向定義水平面，Z軸方向定義豎直方向。
[0019]在一種優(yōu)選的實施例中，3D打印設備還包括第二運動控制裝置11，所述接收基底12耦合到所述第二運動控制裝置11，所述接收基底12在所述第二運動控制裝置11的驅動下可沿X軸、Y軸、Z軸方向運動，其中X軸、Y軸方向定義水平面，Z軸方向定義豎直方向。
[0020]第一運動控制裝置I和第二運動控制裝置11可以固定在框架6上。
[0021]多孔三維部件的制作成型過程如下:首先落粉裝置落粉在接收基底上，使其覆蓋一層高分子粉末，層厚為30-200微米，高分子粉末為聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、纖維素中的一種或幾種。利用靜電噴涂的原理和設備，使成型用漿料接入一個高壓靜電場中，在電場力的牽引下通過針狀噴頭以微液滴的形態(tài)連續(xù)噴出，按照設定的程序移動噴頭，使微液滴沉積到接收基板上形成一層圖案。其中，接收基底12可通過第一運動控制裝置I驅動沿X，Y，Z軸運動。紫外光源2，容器3、落粉裝置、電極固定板15可通過第二運動控制裝置11驅動沿X，Y，Z軸同步運動，確保導電噴頭8與電極14始終在一條軸線上。然后照射紫外光對漿料進行固化。在已經固化的漿料上再鋪設或灑落一層高分子粉末，然后再次進行噴射漿料、固化，以此方式層層疊加，從而獲得三維的部件。完成之后再用溶劑或溶劑的蒸氣進行清洗，將三維部件中的高分子粉末溶解，形成孔隙，由此獲得多孔的三維部件。
[0022]一種多孔三維部件的3D打印制作方法，包括以下步驟:
[0023]準備包含液態(tài)光敏樹脂和高分子液體添加劑的成型用漿料，所述高分子液體添加劑含有粘結劑成分并提供導電體，所述液態(tài)光敏樹脂可用紫外光照射固化；
[0024]在接收基底表面覆蓋一層可溶性高分子粉末，粉末覆蓋方式可以采用鋪粉或落粉等方式；
[0025]采用靜電噴涂方式按照設定的程序向所述接收基底上噴射漿料形成一層圖案；
[0026]對所述接收基底上的漿料圖案照射紫外光進行固化；
[0027]在固化后的漿料圖案上再覆蓋一層可溶性高分子粉末，然后再次進行漿料的噴射、固化，以此方式層層疊加，從而獲得成型的三維部件；
[0028]對成型的三維部件用溶劑和/或溶劑的蒸氣進行清洗，將三維部件中的可溶性高分子粉末溶解，形成孔隙，由此獲得多孔三維部件。
[0029]在一種優(yōu)選的實施例中，所述液態(tài)光敏樹脂包括UV環(huán)氧丙烯酸酯、UV聚氨酯丙烯酸酯、UV不飽和聚酯、UV聚酯丙烯酸酯、UV聚醚丙烯酯、UV純丙烯酸樹脂、UV環(huán)氧樹脂、UV有機硅低聚物中的一種或多種。
[0030]在一種優(yōu)選的實施例中，所述高分子液體添加劑包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、纖維素中的一種或多種溶解于水、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、甲醇、乙醇、或丙酮溶劑中所得的溶液。
[0031]在一種優(yōu)選的實施例中，所述成型用漿料中所述液態(tài)光敏樹脂所占的質量百分比為85-95%，所述高分子液體添加劑所占的質量百分比為5-15%。
[0032]在一種優(yōu)選的實施例中，在所述接收基底上覆蓋的高分子粉末層厚為30-200微米。
[0033]在一種優(yōu)選的實施例中，所述可溶性高分子粉末為水溶性高分子粉末，所述對成型的三維部件用溶劑和/或溶劑的蒸氣進行清洗是用水配合水蒸氣進行清洗。
[0034]制作例1:
[0035]首先制備成型用漿料。配方如下:UV環(huán)氧丙烯酸酯質量百分比90%，聚氧化乙烯水溶液質量百分比10%。將上述成分混合攪拌均勻，制成成型用漿料。選擇內徑為0.06毫米的不銹鋼針頭作為噴頭，接入高壓直流電源10裝置。金屬針狀噴頭與一個高壓直流電源10的正極相連接。在噴頭下方設置一個絕緣的接收基底12，接收基底12上預先鋪設一層聚乙烯醇(分子量98000)粉末，層厚為50微米。下方有一個針狀或柱狀的電極14并與高壓直流電源10的負極相連。漿料儲存在一個容器3之中，并通過導管與噴頭相連。將需成型部件的三維圖檔進行切片分層，生產每一層部件的輪廓，以此作為噴頭移動路徑。開啟高壓直流電源10，設定電壓為30KV，噴頭與針狀電極14之間形成一個電場，針頭尖端至接收基底12的距離為15cm。漿料在高壓電場的靜電引力作用下，通過針狀噴頭形成液滴向負極運動從而沉積到接收基底12上形成一層圖案。然后對接收基底12照射紫外光，使沉積的漿料固化。下一步在已經固化的樹脂上再撒落一層聚乙烯醇粉末，然后再進行噴射、固化，以此方式層層疊加，從而獲得三維的部件。完成之后再用純凈水進行多次清洗，將三維部件中的聚乙烯醇粉末溶解，形成孔隙，由此獲得多孔的三維部件。其中孔隙大小在100微米到800微米之間。
[0036]制作例2:
[0037]成型用漿料成分:UV聚氨酯丙烯酸酯質量百分比88%，聚乙烯吡咯烷酮水溶液質量百分比12%。接收基底12上預先鋪設一層聚丙烯酸(分子量100000)粉末，層厚為40微米。高壓直流電源10設定電壓為25KV，噴頭與針狀電極14之間形成一個電場，針頭尖端至接收基底12的距離為12cm。成型工藝與實施例1相同。3D打印完成后，用純凈水配合水蒸氣對打印部件進行多次清洗，將三維部件中的聚丙烯酸粉末溶解，形成孔隙，由此獲得多孔的三維部件。其中孔隙大小在120微米到1000微米之間。
[0038]以上內容是結合具體/優(yōu)選的實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，其還可以對這些已描述的實施方式做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種多孔三維部件的3D打印設備，其特征在于，包括盛放漿料的容器、導電噴頭、高壓直流電源、接收基底、電極、紫外光源以及落粉裝置，所述容器通過導管與所述導電噴頭相連，所述導電噴頭與所述高壓直流電源的正極電連接，所述高壓直流電源的負極與所述電極電連接，所述接收基底設置在所述導電噴頭、所述紫外光源以及所述落粉裝置的下方，所述電極與所述導電噴頭相對設置在所述接收基底的下方，所述落粉裝置包括進料筒和連接在所述進料筒下端的落料管。2.如權利要求1所述的3D打印設備，其特征在于，所述導電噴頭為不銹鋼針頭。3.如權利要求1所述的3D打印設備，其特征在于，所述電極為針狀或柱狀的電極。4.如權利要求1所述的3D打印設備，其特征在于，還包括第一運動控制裝置，所述容器、所述紫外光源和所述落粉裝置安裝在上固定板上，所述電極安裝在電極固定板上，所述上固定板上通過連接桿與所述電極固定板固定連接，并耦合到所述第一運動控制裝置，所述上固定板與所述電極固定板在所述第一運動控制裝置的驅動下能夠沿X軸、Y軸、Z軸方向同步運動，其中X軸、Y軸方向定義水平面，Z軸方向定義豎直方向。5.如權利要求1至4任一項所述的3D打印設備，其特征在于，還包括第二運動控制裝置，所述接收基底耦合到所述第二運動控制裝置，所述接收基底在所述第二運動控制裝置的驅動下能夠沿X軸、Y軸、Z軸方向運動，其中X軸、Y軸方向定義水平面，Z軸方向定義豎直方向。
【文檔編號】B29C67/00GK205553228SQ201620148429
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月26日
【發(fā)明人】閆國棟, 王長明, 龐前列, 呂凝磊, 葉春生, 趙火平
【申請人】東莞勁勝精密組件股份有限公司