[发明专利]提高配方试验效率的方法

说明书

本发明提供了提高配方试验效率的方法。具体地，本发明方法包括步骤：(1)基于待测试的配方，确定所述配方所对应的N种单元组分，并且制备对应于所述N种单元组分的N种色母粒；(2)使用(1)中N种色母粒，分别制备对应于各自色母粒的3D打印耗材；(3)使用(2)中N种3D打印耗材，通过3D打印制备M个配方样条，其中M为≥2的正整数；(4)对(3)中的配方样条进行性能测试，从而确定性能满足预定要求的配方样条，作为选出的配方样条；和(5)对于上一步骤中所述的选出的配方样条，得出与所述配方样条相对应的配方中各单元组元的比例，从而确定所述配方。本发明方法适用面广，成本低，易于操作和大规模推广。

技术领域

本发明涉及新材料研发领域，具体涉及一种利用FDM打印机提高配方试验效率的方法。

背景技术

材料性能由配方和制造工艺决定，配方对材料的物理性能有决定性的作用。早期的配方研究，多采用正交试验，一个配方的确定需要反复的试验，耗费不少人力和物力，效率较低。为提高配方研究效率，有研究人员基于喷墨打印的原理，将主要组分分别制成陶瓷墨水，它对应于彩色打印中不同颜色的墨水，再利用三原色叠加的原理，可以打印出不同的颜色样条，也就对应于不同的配方，确定最优性能后，根据“颜色”反求出配方中各组分的比例。

该方法虽然在氧化物陶瓷配方研究，特别是色釉研究中能显著缩短研发周期，提高研发效率，但也存在一些缺点。首先有很多活泼材料，如金属粉末等不方便制备成“墨水”，其次，不同墨水的沉降特性不一样，不同厂家之间的墨水通用性较差，容易因沉降不均导致配方出现误差，还有，普通喷墨打印一般只有3色墨水，也就限制了一个配方中只能有3个组元，对于多元体系材料的研究，该方法还有缺陷。

增材制造技术(也称“3D打印”)是基于计算机三维CAD模型，采用逐层堆积的方式直接制造三维物理实体的方法。与传统加工技术相比，增材制造可降低加工成本20％-40％以上，缩短产品研发周期约80％。

熔融沉积快速原型制造(FDM)是一种将各种热熔性的丝状/粉体材料加热熔化挤出成型技术，它具有设备简单、工艺干净、运行成本低且不产生垃圾，可以快速构建中空零件等优点。

目前，已有能同时使用5种颜色耗材进行全彩混色的FDM打印机。将配方中的组分与PLA或者ABS等母粒利用双螺杆挤出机进行机械混合后，再利用单螺杆挤出机制备成3d打印用的耗材，然后利用彩色打印机进行打印。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高配方试验效率的方法，该方法包括制备色母粒、制备3D打印耗材、打印配方样条、配方样条性能测试和配方确定5个步骤。

在本发明的第一方面，提供了一种提高配方试验效率的方法，包括步骤：

(1)基于待测试的配方，确定所述配方所对应的N种单元组分，并且制备对应于所述N种单元组分的N种色母粒，其中所述每一种色母粒是通过将一种单元组分与3D打印耗材母粒混合而制得，其中N为2-10的正整数；

(2)使用(1)中N种色母粒，分别制备对应于各自色母粒的3D打印耗材；

(3)使用(2)中N种3D打印耗材，通过3D打印制备M个配方样条，其中M为≥2的正整数；

(4)对(3)中的配方样条进行性能测试，从而确定性能满足预定要求的配方样条，作为选出的配方样条；和

(5)对于上一步骤中所述的选出的配方样条，得出与所述配方样条相对应的配方中各单元组元的比例，从而确定所述配方。

在另一优选例中，所述的单元组分具有不同的颜色。

在另一优选例中，所述的单元组分选自下组：金属、盐、塑料、陶瓷、玻璃、或其组合。

在另一优选例中，在步骤(3)中，还包括：为配方样条设置编号，并记录配方样条的颜色和/或配方样条中各单元组分的比例。