[发明专利]一种桌面级陶瓷制品3D打印成型方法

摘要

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。

主权项

1.一种桌面级陶瓷制品3D打印成型方法，其特征在于在桌面级复合材料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；(3)溶剂脱脂：将步骤(2)打印的陶瓷制品坯体置于汽油中在60‑70℃的条件下进行溶剂脱脂8‑12h，然后将陶瓷制品坯体置于温度为60‑70℃的干燥箱中进行干燥保温处理5‑10h以去除陶瓷制品坯体表面孔隙中的汽油，完成陶瓷制品坯体的溶剂脱脂；(4)制备成品：将步骤(3)处理后的陶瓷制品坯体放置在真空气压脱脂烧结炉中进行脱脂‑烧结一体化工艺处理得到陶瓷制品，脱脂‑烧结一体化工艺处理的持续时间为24‑28h，最高烧结温度为1400‑1700℃，将陶瓷制品置于室温环境下待其自然冷却至室温，得到最终的陶瓷制品，完成成品的制备；所述桌面级复合材料3D打印装置得主体结构包括机架、机头单元和三维运动平台；框架式结构的机架的顶部设置有机头单元，机架的内部设置有矩形板状结构的三维运动平台，机头单元与三维运动平台平行；机架的结构包括Z方向滑轨、Y方向滑轨、X方向滑轨、Z方向控制电机、Y方向控制电机和X方向控制电机；机架的左侧面和右侧面边框内侧分别设置有两根U形槽状结构的Z方向滑轨，在机架的同一侧面边框上的两根Z方向滑轨之间设置有U形槽状结构的Y方向滑轨，两根Y方向滑轨之间设置有U形槽状结构的X方向滑轨，任意两根Z方向滑轨平行，Z方向滑轨与三维运动平台垂直，Y方向滑轨与三维运动平台平行，三维运动平台安装在X方向滑轨的上部，机架的同一侧面边框上的两根Z方向滑轨中的一根Z方向滑轨的底部设置有Z方向控制电机，两根Y方向滑轨中的一根Y方向滑轨的一端设置有Y方向控制电机，X方向滑轨的一端设置有X方向控制电机，Z方向控制电机控制Y方向滑轨在Z方向滑轨中上下滑动，Y方向控制电机控制X方向滑轨在Y方向滑轨中前后滑动，X方向控制电机控制三维运动平台在X方向滑轨中左右滑动；作为核心部件的机头单元的结构包括连接座、喂料口、料筒、法兰盘、输送螺杆、减速器、连杆、电机、流道、喷头、加热圈、转接头、喷嘴接头、罩体、加热棒、锁紧套、加热块、锁紧螺母和喷嘴；中空式矩形结构的连接座的顶部与上宽下窄广口式结构的喂料口螺栓式连接，内空式圆柱形结构的料筒贯穿连接座的中空部分，连接座与料筒之间通过法兰盘固定连接，料筒位于连接座右侧的端部与带有螺纹的输送螺杆连接，输送螺杆的一端伸入料筒内部的长度为240mm，输送螺杆的另一端伸入减速器与减速器机械传动式连接，连接座通过圆柱形结构的连杆与减速器固定连接，减速器与电机机械传动式连接，料筒位于连接座左侧的端部与内部开设流道的矩形结构的喷头连接，连接座与喷头之间的料筒的外侧均匀间隔式包套有3‑5个圆环形结构的加热圈，流道的一端与料筒连接，流道的另一端通过圆弧形结构的转接头与圆柱形结构的喷嘴接头固定连接，矩形结构的罩体与喷头螺栓式连接后将转接头和喷嘴接头包覆在罩体中，喷头与罩体之间设置有圆柱形结构的加热棒，喷嘴接头通过锁紧套与罩体固定连接，喷嘴接头与锁紧套焊接式连接后通过高温密封圈进行密封，喷嘴接头伸出罩体的一段外侧包覆有加热块，喷嘴接头的端部通过锁紧螺母与喷嘴固定连接。