[发明专利]一种3D打印用喂料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种3D打印用喂料及其制备方法和应用，所述喂料为高分子粘结剂包裹的金属粉体，呈线状。所述线状喂料经由3D打印机打印出预设形状的生坯后，依次经过脱脂、烧结，可得到结构复杂、精度高的金属产品。与现有技术相比，本发明将所述线状喂料应用到3D打印中，能够避免对原料的浪费；可以通过选择喂料的不同线径以及控制加热温度来控制产品表面的精度，提高产品的质量；同时可利用简单的热电偶进行熔融处理，不需要复杂且昂贵的激光加热设备，降低了生产成本。本发明将粉末注射成型技术和3D打印技术相结合，可以快速打印制作复杂的产品，缩短开发流程，实现量产普及化。具有良好的经济效益和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及金属料体制备领域，具体涉及一种3D打印用喂料及其制备方法和应用。

背景技术

3D打印(3D printing)技术又称三维打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。诸如灯罩、身体器官、珠宝、根据球员脚型定制的足球靴、赛车零件、固态电池以及为个人定制的手机、小提琴等产品都可以用该技术制造出来。

3D打印技术实际上是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。目前市场上的快速成型技术分为3DP技术、SLA(全称Service-Level Agreement)立体光固化技术、SLS(全称Selective Laser Sintering)选择性激光烧结技术、DMLS(全称Direct Metal Laser-Sintering)直接金属激光烧结技术及FDM(全称Fused Deposition Modeling)熔融层积成型技术等。

3D打印技术最早应用在塑料材料上。FDM熔融层积成型技术是目前主要方式，它是将热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)继续成型，直至形成整个实体造型。其成型材料种类多，成型件精度较高、价格便宜，主要适用于成型小塑料件。然而这种方式产生的塑料产品强度低并不能满足客户的要求。为了增加产品的强度，改善产品的性能，DMLS技术采用合金材料为原料，利用金属激光烧结将原料熔融后进行3D打印。其具有高精度、高强度，速度快，成品表面光滑等特点，一般应用于航空航天以及工业用配件制造行业，可用于高阶模具设计等。但激光烧结设备复杂，制备过程能耗高，综合考虑产品分辨率、设备费用、产品外观要求及量产能力等因素，目前其无法大量普及应用。

粉末注射成型技术(PIM)具有精度高、组织均匀、性能优异以及生产成本低等特点，近年来得到了快速发展。在烧结过程中，产品有10-30％的收缩特性，所以最终产品的表面粗糙度及精度较DMLS技术要好很多。因此如果可以将粉末注射成型技术和3D打印结合，则能有效整合两种技术的优点，提高产品的质量，降低生产成本，同时实现产品的普及。