[发明专利]一种基于超薄层木塑复合材料的实体制造方法

摘要

本发明涉及一种产品快速设计制造方法，提出了一种利用木塑复合材料建立三维立体造型的方法，本发明使用的木塑复合材料主要是由聚苯乙烯或添加了热稳定的聚氯乙烯、木质纤维、阻燃剂、抗静电剂、相容剂、增强剂等混合而成，再通过模压机或滚压机制成薄板；本发明使用计算机三维辅助设计软件建立三维实体对象且将此实体对象构建成为三维计算机图形文件，再将档案保存为STL切层格式档，通过激光切割等快速切割方法加工各层薄板形状，最后将加工成形的板料胶合成三维实体。本发明将快速原型技术所能加工的材料从树脂、塑料、纸、蜡、金属等扩展到木塑复合材料，不仅大大降低了加工成本，同时也缩短了生产周期。

主权项

一种基于超薄层木塑复合材料的实体制造方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)通过计算机辅助设计CAD(Computer aided design)软件构造所要生产的三维实体数据模型；(2)将三维实体数据模型转化成立体光刻文件STL(Stereo Lithography file)格式的图形文件；(3)根据被加工的三维实体数据模型的特征和精度，选择合适的成型方向，在成型高度方向上对STL图形文件进行切割，并提取每个切割所得切层截面的信息，每相互两个切割面的间距d＝0.08mm～1mm，间隔d越小，成形精度越高；(4)将切层截面信息编写成数控NC(Numerical control)加工程序；(5)利用粉碎机将锯屑、稻壳、秸秆纤维或者几种纤维的混合物，粉碎成粒径在15～30μm的木质纤维；(6)按如下质量比例进行混合：22～28％聚氯乙烯、52％～65％木质纤维、1.5％～2％TCPP阻燃剂、1％～1.5％高分子型抗静电剂、1.5％～2％由橡胶与马来酸酐共聚物组成的相容剂、1.5％～3％玻璃纤维增强剂、8％～15％聚醋酸乙烯树脂胶粘合剂，得到木塑混合体，再利用50～100KW功率的平行同向双螺杆对木塑混合体进行挤压，得到木塑复合材料；(7)将木塑复合材料压制模具固定在模压机上，为了便于后续切割处理，木塑复合材料压制模具内部型腔最大尺寸L_max和切层截面最大尺寸S_max存在以下关系，L_max＝S_max+(6～10mm)；为了保证压合力和尺寸精度，木塑复合材料压制模具的上模和下模贴合后的型腔高度H和两切割面间距d存在以下关系，H＝d‑(0.001～0.002mm)；挤出的木塑复合材料直接充盈到方形的木塑复合材料压制模具中，等待5～10秒后，采用50～100吨的四柱型模压机对木塑复合材料进行压合，得到木塑复合材料薄板；(8)根据步骤(4)中得到的NC加工程序，激光切割机对木塑复合材料薄板外轮廓进行切割，得到和步骤(3)中切层截面形状一致的木塑复合材料薄板；(9)将加工好的各层木塑复合材料薄板粘合，由底部向上逐层叠加，得到所需要的实体模型后，在进行后续边缘打磨或涂料加工后，提高三维实体加工精度和表面质量。