[发明专利]3D打印成型材料及其打印方法

说明书

本发明涉及3D打印成型材料及其打印方法，该3D打印成型材料包括聚合物，聚合物呈颗粒或粉末状；辐射吸收剂，辐射吸收剂吸收波长为700nm至10μm的辐射；磁性填充剂。该打印方法包括辐射预热、添加助熔剂、辐射熔合的步骤。本发明能够降低辐射吸收剂用量，保持或提高3D打印成型材料的辐射吸收能力。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印成型材料及其打印方法。

背景技术

三维(3D)快速成型，也被称为增材制造，基本原理是通过铺设、打印连续的材料层来产生三维物体，三维快速成型设备或三维打印机通过转换物体的三维计算机模型并产生一系列的截面切片来工作，然后打印每个切片，通过每个切片的重叠从而实现三维物体打印成型。

其中，现有专利申请CN201580079600.4披露了利用热辅助烧结的3D打印技术及打印方法，包括：施加构造材料组合物，构造材料组合物具有聚合物颗粒以及与聚合物颗粒混合的吸收辐射的增材，通过将构造材料组合物暴露于辐射来预热构造材料组合物至低于聚合物颗粒的熔化温度的温度，吸收辐射的增材增加辐射吸收并加速构造材料组合物的预热；选择性地将熔剂施加在构造材料组合物的至少一部分上；将构造材料组合物暴露于辐射，从而至少使与熔剂接触的构造材料组合物的至少一部分中的聚合物颗粒至少部分熔合。该技术中的聚合物颗粒混合有吸收辐射的增材材料，为保证预热升温，增材材料需要较高的添加比例，但增材材料添加比例太高会影响后续熔剂的施加甚至后续辐射成型，并且会影响3D打印形成的物体的机械强度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种保持或提高辐射吸收能力并降低辐射吸收剂用量的3D打印成型材料。

本发明的第二目的是提供一种保持或提高辐射吸收能力并降低辐射吸收剂用量的3D打印成型材料的打印方法。

为达到本发明的第一目的，本发明提供了一种3D打印成型材料，包括：聚合物，聚合物呈颗粒或粉末状；辐射吸收剂，辐射吸收剂吸收波长为700nm至10μm的辐射；以及磁性填充剂。

由上可见，本发明通过改进3D打印成型材料，在打印成型材料中增加磁性填充剂，磁性填充剂能够保持或提高3D打印成型材料的辐射吸收能力，从而降低材料中辐射吸收剂比例，同时提高3D打印成型物体强度，有效提高生成三维物体的速度，提高了成型效率。

进一步的技术方案是，磁性填充剂为钕铁硼磁铁、铝镍钴磁铁、钐钴、铁氧体磁铁、铁钴合金、含氟化铝的透明磁性材料中的至少一种。其中含氟化铝的透明磁性材料可以是铁钴合金与氟化铝混合物，主要是由铁钴合金和绝缘物质氟化铝混合制成，一般为纳米级磁性颗粒，可使用在透明成型材料中，实现打印透明的3D成型物件。

进一步的技术方案是，聚合物、辐射吸收剂和磁性填充剂混合均匀。混合步骤可以采用现有的混合操作使得物料混合均匀，也可以进一步添加一些现有添加剂促进材料分散，也可以对磁性填充剂等进行表面改性处理，从而提高材料的混合均匀性。

进一步的技术方案是，辐射吸收剂与磁性填充剂占3D成型材料总体积的0.1vol％至5vol％，优选0.5vol％至1vol％。当辐射吸收剂与磁性填充剂的用量在上述范围时，所得的3D打印成型材料具有良好的辐射吸收性能，同时能够减少辐射吸收剂的添加对添加助熔剂、辐射熔合步骤以及3D打印成型物体的强度影响。

进一步的技术方案是，磁性填充剂占辐射吸收剂与磁性填充剂总体积的10vol％至70vol％，优选40vol％至60vol％，更优选50vol％。当磁性填充剂的用量在上述范围时，能够保持或提高材料的辐射吸收性能，并且降低辐射吸收剂的用量。