[发明专利]一种对3D打印成型件进行强化处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对成型件进行结构强化的技术，特别涉及一种对采用FDM（熔融沉积成型）桌面级3D打印得到的成型件的结构进行强化处理的方法。

背景技术

3D打印技术是一种快速成型方法，现在广泛应用在机电行业，由于成型件自身机械强度的弱点，仅仅作为设计造型的初级层面，尚不可用来实际使用。采用熔融沉积成型（FDM）工艺，由桌面级3D打印机加工得到的PAL、ABS成型部件，存在着机械强度差、质地疏松的不足，因此，其应用范围受到较多限止。

鉴于目前3D打印机熔融沉积的成型件的成形原理，表面质地较为致密，但内部成蜂窝状结构，造成成型件机械强度差，容易断裂、弯曲、变形，其实际应用具有一定的局限性，在较多领域受到了很大的限制。

为了提高成型件的机械性能，现有技术加固3D打印零件的若干种方式中，包括一些仅对成型件表面进行加固，并没有改善结构件内部的机械结构。虽然可采用加密填充的方法，但是成形时间很长，影响加工周期；如选择100%的填充（Fill）方式，这种3D打印方式会造成成形时间很长,100%填充的加工时间是20%填充的4～5倍。另外，当高于75％的填充率很可能会影响成型件外表面，带来了成型件的尺寸变形。加固技术还包括在设计成型件时留有环氧树脂的浇注小孔,待成形后注入环氧树脂，但这种加固方法并没有真正改善成型件内部的结构。

现有技术无论是加孔填充，还是表面涂覆，均未改善原成型件的内部结构，仅仅是给塑料打印件穿上一件树脂“马甲”，尚未真正改善成型件结构的抗压、抗折等机械性能。

提供一种对3D打印零件进行有效的加固处理方法，以保障零件密度增强，使3D成型件不易摔坏，并能按需求承受更大的机械压力，将有利于进一步拓展3D成型技术的应用范围。

发明内容

本发明针对现有熔融沉积成型桌面级3D打印机加工得到的成型件存在的致密性差，结构强度低的不足，提供一种生产成本低、周期短，能有效提高3D打印成型件结构强度的方法。

实现本发明目的的技术方案是提供一种对3D打印成型件进行强化处理的方法，将3D打印成型件置于盛有液态的热固型树脂的容器中,再将容器放入真空罐中，抽真空至真空度为-2KPa～-10Kpa，保持10～15分钟后取出容器，再将得到的成型件滤干后进行固化处理，得到一种加固的3D打印成型件。

本发明所述的3D打印成型件为采用熔融沉积成型工艺，由桌面级3D打印机加工得到。

所述热固型树脂的固化温度在60～140℃范围内。一个优选的方案是热固型树脂采用环氧树脂/咪唑体系，所述环氧树脂和固化剂咪唑在常温下均为液体。

本发明的原理是：将原20%填充率的成型件置于真空环境中，液态的树脂完全渗透至3D成型件内部，然后采用低温热或微波固化凝固；在固化期结束后，原成型件内部的机械结构形成了致密体，抗压、抗折，表面又由于水状树脂的表面张力，使得原先较为粗糙表面、细纹被填平。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：采用抽真空技术，排除成型件中的空气，使具有加固作用的液态的热固型树脂能渗入到3D打印成型件内部，与原材料形成一体；再采用固化工艺，使渗入成型件的热固型树脂完全由液态变成固态，有效提高了原成型件的整体机械性能；成型件还可进行二次加工，实现了3D打印成型件的可实际应用。本发明提供的技术方案设备简单，生产成本低，周期短，效率高，具有推广应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种对3D打印成型件进行强化处理的工作原理示意图；

图中，1、3D打印成型件；2、液态的热固型树脂；3、容器；4、真空罐。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步的阐述。

实施例1

采用熔融沉积成型（FDM）工艺，由桌面级3D打印机加工得到的PAL成型件，对得到的3D打印成型件进行结构强度增强的处理。

参见附图1，它是本实施例提供的对3D打印成型件进行强化处理的工作原理示意图；将3D打印成型件1放入盛有液态的热固型树脂2的容器3中, 热固型树脂的固化温度在60～140℃范围内，如选用环氧树脂/咪唑体系，所用的环氧树脂和固化剂咪唑在常温下均为液体。打印成型件1完全浸没于液态的热固型树脂2中，再将容器3放入真空罐4中,抽取罐中的空气至-0.3大气压，保持15分钟后取出；从容器中取出成型件，滤干后置于加热箱内，按所采用的热固型树脂的固化工艺进行固化处理，自然冷却后，得到加固的3D打印成型件。