[发明专利]一种基于3D打印和注射成型的制造方法

说明书

本发明公开了一种基于3D打印和注射成型的制造方法，对3D打印制件进行结构设计，并完成3D打印制件的加工；将3D打印制件预热后放入注射模具相应位置内；将热塑性聚合物原料充入注射模具内，经过冷却后定型，3D打印制件与后注射充入的聚合物原料形成均一的组合制件；将所得的组合制件进行翘曲及应力分布的后处理，即得。本发明能够获得力学性能、传导性能或其它使用性能的一个方面或多个方面超过普通注射制品的组合制件，且制造工艺的重复性好、可实施性强，适合于批量化生产。

技术领域

本发明涉及一种成型方法，特别是涉及一种基于3D打印和注射成型的制造方法。

背景技术

三维打印技术又被称作增材制造技术，简称3D打印，它基于离散/堆积的思想，通过计算机软件将制品的CAD三维模型沿某一方向分层切片处理，得到每层截面轮廓的加工信息，经三维打印机分层加工，层层叠加，快速、精确地将设计概念转变为具有一定功能的原型或直接制造零件。由于可以快速得到设计产品原型、突破传统制造中难加工部件等优点，三维打印技术越来越成为诸多行业领域关注的焦点，其应用也在不断拓展。

然而，目前3D打印制件的生产效率往往较低，特别是，用3D打印来加工类似注射成型制件时，仍然不具备大规模生产的可能性；同时，3D打印制件的力学性能稳定性相对较低，这给其应用于加工大型零部件增加了一些限制。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于3D打印和注射成型的制造方法，能够获得力学性能、传导性能或其它使用性能的一个方面或多个方面超过普通注射制品的组合制件，且制造工艺的重复性好、可实施性强，适合于批量化生产。

技术方案：本发明所述的一种基于3D打印和注射成型的制造方法，包括以下步骤：

(1)对3D打印制件进行结构设计，并完成3D打印制件的加工；

(2)将3D打印制件预热后放入注射模具相应位置内；(3)将热塑性聚合物原料充入注射模具内，经过冷却后，3D打印制件与后注射充

入的聚合物原料形成均一的组合制件；(4)将所得的组合制件进行翘由及应力分布的后处理，即得。本发明根据待加工注射制品的特点与应用目的而特别设计加工出的3D打印制件作

为注射制品的模内嵌件并最终形成3D打印制件与注射熔体浑然一体的制品加工方法。其中，上述步骤(1)中，制件的使用目标包括力学性能、电学性能等的提升等；根

据欲加工的注射制件的结构进行分析，确定其特点及使用目标，并进而确定3D打印制件的嵌入位置、尺寸和形状特征，开展3D打印制件的结构设计。

进一步地，3D打印制件的结构设计包括自身结构增强部分、模内安放部分和熔体流动调控部分；其中，自身结构增强部分主要保证打印件自身的强度，作为优选，自身增强部分保证在注射模腔内承受0～50MPa压力时不发生变形，模内安放部分主要是为了放置模具内时能够便于安放，保证模具开合时其位置国定，比模具型腔相应位置的尺寸大0.5％～2％之间，熔体流动调控部分是3D打印制件的功能部分，主要是与熔体在注射过程中的流动方向保持一致，作为优选，熔体流动调控部分与熔体在模具内的流动方向相互平行，从而表现出一种类似细长流道的效果。。

其中，安放部分的尺寸大于模具型腔对应位置尺寸是为了保证3D打印件放置于模具内的国定，同时在略受力时即可以放于模内。尺寸过小则国定不牢靠，尺寸过大则不便于安放。熔体流动调控部分的设计原理在于：通过熔体在所指定方向上的受限流动，提高了流动诱导作用，进而对充入熔体的力学性能有提升效果。另外，通过提高后充入熔体与提前安放的嵌件之间的界面结合作用来提升最终产品的综合性能。

优选地，3D打印件的熔体流动调控部分为细长流道，或在细长流道内壁表面设有微沟整形式；这种微沟整通常的做法是直接在3D打印件上设计并打印，但这会给相应的打印控制增添了麻烦。本申请中的作为一个改进方法，其微沟整则是通过在打印过程中修改原始代码并获得较多位置随机的停留点而得到的。