[发明专利]一种桌面级陶瓷制品3D打印成型方法

说明书

本发明属于陶瓷制品3D打印技术领域，具体涉及一种桌面级陶瓷制品3D打印成型方法，在桌面级复合材料3D打印装置上实现的，其工艺过程包括制备原料、打印坯体、溶剂脱脂和制备成品共四个步骤，首先制备出用于打印的氧化铝或氧化锆等复合材料颗粒，再采用喂料挤出式3D打印机进行陶瓷制品坯体的低温3D打印，然后对陶瓷制品坯体进行脱脂‑烧结一体化工艺处理得到成型的陶瓷制品，解决了陶瓷复合材料3D打印行业的技术难题；其原理科学可靠，打印制造成本低，成型方法实用简便，制备效率高，陶瓷制品的精度高，质量好，适用于陶瓷制品的批量化和个性化生产，应用前景广阔，使用环境友好。

技术领域：

本发明属于陶瓷制品3D打印技术领域，具体涉及一种桌面级陶瓷制品3D打印成型方法，采用陶瓷复合材料为原料利用3D打印技术打印陶瓷复合材料坯体。

背景技术：

具有数字制造、三维制造、堆积制造、直接制造和快速制造等优点的3D打印技术作为第三次工业革命的代表性技术之一，越来越受到工业界和投资界的关注；中国专利201710076104.4公开的一种用于高分子温控形状记忆树脂材料的3D打印方法包括以下步骤：(1)准备工作：首先确定打印高分子温控形状记忆树脂材料的3D打印参数为填充密度15-55％，打印速度15-65mm/s，喷头温度80-200℃，热床温度18-48℃，直径1.0-1.98mm，挤出量100％，然后预热3D打印机喷头和热床；(2)打印：当3D打印机喷头和热床温度达到设置的要求后，根据所述3D打印参数进行打印；中国专利201710088220.8公开的一种陶瓷金属异质结构3D打印成型制造方法包括以下步骤：一、三维模型建立；二、Si3N4陶瓷料浆的制备；三、Ti金属料浆的制备；四、引发剂的制备；五、输送浆料及打印；六、逐层打印；七、烧结，得到陶瓷金属异质结构件；中国专利201410840236.6公开的一种陶瓷3D打印成型的方法包括以下步骤：(1)构建目标零件的三维模型；(2)分层处理，将分层数据导入制造程序中；(3)制备陶瓷浆料；(4)将配制的陶瓷浆料加入到3D打印机中制得陶瓷快速成型的坯体；(5)将坯体在固化温度下固化10～60min后，置于烘箱中干燥；(6)将干燥后的坯体进行脱蜡、烧结制得目标零件；上述专利方法采用的FDM型3D打印机一般为线型耗材机器，限制了3D打印技术的发展和应用，尤其限制了陶瓷3D打印设备的研发及耗材的制备，目前，国内外对粘土陶瓷的研究较多，其采用的成型方法为喷墨式3D打印方法，喷墨式3D打印设备存在结构复杂和成型精度低的问题；但是在氧化铝和氧化锆等陶瓷材料3D打印技术方面还处于起步阶段，氧化铝和氧化锆陶瓷基于其高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢的优点被广泛应用于结构陶瓷领域：传统的氧化锆和氧化铝等陶瓷材料主要采取注射成型的方法进行加工制造，然而，对于一些小批量生产或者异形产品(难以脱模)不适用于传统方法进行加工，传统注射成型的方法需要开模，成本较高，在一定程度上限制了氧化锆和氧化铝等陶瓷材料的应用及发展。因此，研发一种桌面级陶瓷制品3D打印成型方法，利用3D打印技术快速打印复合材料制品，很有科学和应用价性，也具有良好的社会和应用前景。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种桌面级陶瓷制品3D打印成型方法，利用3D打印技术快速打印陶瓷复合材料坯体，解决目前陶瓷复合材料3D打印的关键性技术难题。

为了实现上述目的，本发明涉及的桌面级陶瓷制品3D打印成型方法是在桌面级复合材料3D打印装置上实现的，其工艺过程包括制备原料、打印坯体、溶剂脱脂和制备成品共四个步骤：

(1)制备原料：将设定质量份数的陶瓷粉末和粘接剂混合制备得到用于陶瓷坯体3D打印用的混合物料颗粒，完成原料的制备；

(2)打印坯体：开启计算机和复合材料3D打印装置，将计算机中需要打印的文件利用分层软件处理之后导入到复合材料3D打印装置中，将料筒和喷头温度加热到170-190℃，温度为40-50℃的三维运动平台按照计算机设定的运动轨迹在Z方向控制电机、Y方向控制电机和X方向控制电机移动以承接从喷嘴中挤出的陶瓷复合材料溶体，获得陶瓷制品坯体，完成坯体的打印；