[发明专利]一种基于超薄层木塑复合材料的实体制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种产品快速设计制造方法，特指一种基于超薄层木塑复合材料的实体制造 方法。

技术背景：

在制造业中，随着经济的全球化，市场竞争日趋激烈，产品更新换代加快，产品越来越 向多品种、小批量、高精度、低成本的方向发展。

快速原型制造技术1988年诞生于美国，迅速扩展到欧洲和日本，并于九十年代初期引进 我国。快速原型技术可以分为两大类：基于激光技术(激光立体光刻、分层实体制造、激光选 择烧结)和基于微滴技术(熔融沉积制造、三维印刷、实体磨削固化、多相喷射沉积等)。

从材料方面看，目前应用的是树脂、塑料、纸、蜡等较易成形的材料；但由于材料的限 制，这些成型工艺后期的成本和维护费用高昂，使其应用难以进一步拓展，而且快速成型设 备本身也非常昂贵。因此快速成形技术研究的重点是快速成形材料的研究开发及其应用，研 究目标是研发价格低廉、收缩率小、具有不同用途所要求的力学性能、颜色、导电性、耐腐 蚀性等的功能材料。

我国研究学者还提出了以石蜡、水、石膏等混合物作为快速成形的原材料，并取得了有 效的进展，但没有涉及基于木塑复合材料进行快速成型的方法。木塑复合材料是一类新型复 合材料，指利用塑料和木质材料等主要成分，经挤压、注射成型等塑料加工工艺，生产出板 材或型材。

本发明针对快速原型制造设备和材料的现有缺陷，提出了一种基于超薄层木塑复合材料 的实体制造方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于超薄层木塑复合材料的实体制造方 法，包括以下步骤：

(1)通过计算机辅助设计CAD(Computeraideddesign)软件构造所要生产的三维实体数 据模型；

(2)将三维实体数据模型转化成立体光刻文件STL(StereoLithographyfile)格式的图形 文件；

(3)根据被加工的三维实体数据模型的特征和精度，选择合适的成型方向，在成型高度方 向上对STL图形文件进行切割，并提取每个切割所得切层截面的信息，每相互两个切割面的 间距d＝0.08mm～1mm，间隔d越小，成形精度越高；

(4)将切层截面信息编写成数控NC(Numericalcontrol)加工程序；

(5)利用粉碎机将锯屑、稻壳、秸秆等纤维或者几种纤维的混合物，粉碎成粒径在15～30μm 的木质纤维；

(6)按如下质量比例进行混合：22～28％聚氯乙烯、52％～65％木质纤维、1.5％～2％TCPP 阻燃剂、1％～1.5％高分子型抗静电剂、1.5％～2％由橡胶与马来酸酐的共聚物组成的相容剂、 1.5％～3％玻璃纤维增强剂、8％～15％聚醋酸乙烯树脂胶粘合剂，得到木塑混合体，再利用 50～100KW功率的平行同向双螺杆对木塑混合体进行挤压，得到木塑复合材料；

(7)将木塑复合材料压制模具固定在模压机上，为了便于后续切割处理，木塑复合材料压 制模具内部型腔最大尺寸L_max和切层截面最大尺寸S_max存在以下关系，L_max＝S_max+(6～10mm)； 为了保证压合力和尺寸精度，木塑复合材料压制模具的上模和下模贴合后的型腔高度H和两 切割面间距d存在以下关系，H＝d-(0.001～0.002mm)；挤出的木塑复合材料直接充盈到方形 的木塑复合材料压制模具中，等待5～10秒后，采用50～100吨的四柱型模压机对木塑复合材 料进行压合，得到木塑复合材料薄板；

(8)根据步骤(4)中得到的NC加工程序，激光切割机对木塑复合材料薄板外轮廓进行 切割，得到和步骤(3)中切层截面形状一致的木塑复合材料薄板；

(9)将加工好的各层木塑复合材料薄板粘合，由底部向上逐层叠加，得到所需要的实体模 型后，在进行后续边缘打磨或涂料等加工，提高三维实体加工精度和表面质量。

本发明的进一步改进在于：可以根据所造型的实体的需要加入导电剂、色粉等功能材料， 得到带有颜色和导电性能的木塑复合材料。

本发明的进一步改进在于：可以采用滚压法得到木塑复合材料薄板，两压辊的间距比两 切割面间距d小0.001～0.002mm。