[发明专利]一种3D打印金属材料及制备方法

说明书

本发明提供一种3D打印金属材料，包括硼0.005％‑0.05％；锑0.01％‑0.3％；镁0.01％‑0.1％；铜0.005％‑0.1％；钛0.001％‑0.05％；银0.0001％‑0.1％；余量为同比例的铝和锌。本发明还提供一种3D打印金属材料的制备方法。本发明以铝锌为基体，添加硼、锑、镁、铜、钛、银等材料，可实现低温的桌面式打印，耗能少，且材料本身不含有塑料，具有较好的金属性，强度高，导电性能良好，且耐腐蚀可重复利用。避免了目前现有的3D打印的材料，打印过程耗能巨大，材料不耐腐蚀、不能重复利用，导电性不佳，机械强度不足的问题。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体地说，涉及一种3D打印金属材料 及制备方法。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它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。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工 业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有 使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、 工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信 息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓 的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普 通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、 砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后， 通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝 图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一 种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物 等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理， 因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印 技术。

3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的 方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼 龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

FDM是“Fused Deposition Modeling”的简写形式，即为熔融沉积成型。 搞懂FDM成型技术，首先我们需要转变思维。通常2D打印是在一张纸上 (一个平面上)完成打印，而3D打印是完成一个立体模型的打印。FDM， 通俗来讲就是利用高温将材料融化成液态，通过打印头挤出后固化，最后 在立体空间上排列形成立体实物。

熔融沉积成型的原理如下：加热喷头在计算机的控制下，根据产品零 件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动，热塑性丝状材料由供丝机构送至热 熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的 涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层 截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层 画出截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。

FDM是目前3D打印机使用较广的技术，同时FDM成型技术已被 Stratasys公司注册专利。基于FDM成型技术的机型在中国甚至世界3D打 印机市场占有较大的比例。较为著名的FDM 3D打印机有MakerBot Replicator系列、3D Systems的Cube系列、太尔时代UP系列、弘瑞3D打 印机等。

当然，作为成型技术的FDM同其它成型技术相比有其固有的优缺点。 优点：成型精度高、打印模型硬度好、多种颜色。缺点：成型物体表面粗 糙。

现有的3D打印的材料均为粉末状，粉末在生产环节中对于制备的工艺 的要求相对复杂且辅料、辅材用量较多，例如需要氩气、氮气、激光等配 合进行使用，且生产时要在高温环境下进行密封式甚至真空环境下进行制 备，制备条件要求苛刻，成品率低，电力消耗巨大。