本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)，尤其涉及一種3D打印材料及利用該3D打印材料成型制品的方法。
背景技術(shù)：
：金屬粉末注塑成型(MIM)與塑料注塑成型工藝接近，同屬于模具成型；然而，模具成本高昂，隨著市場產(chǎn)品的多種少量的訂貨方式，高昂的模具費很難幫助企業(yè)攤開成本，達到有效的經(jīng)濟效益。隨著科技的發(fā)展，3D打印技術(shù)應(yīng)運而生，3D打印是一種快速成型方式，使用塑料或金屬粉末，通過堆疊累積的方式進行產(chǎn)品構(gòu)造。與MIM、雕刻消減成型方式不同，3D打印技術(shù)是一種直接制造方式。在航空、醫(yī)療器械、人體器官修補等高價值應(yīng)用有這廣闊市場空間。但一直以來3D金屬打印因其特殊性只有直接激光燒結(jié)(DMLS)方式進行成型技術(shù)比較成熟，DMLS對材料的要求極高，要求其粉末直徑在20μm左右，球型粉末要求在90％以上，直徑分布范圍窄，堆積密度大，流動性能好，由于DMLS對材料要求苛刻，使得DMLS耗材成本居高不下。因此，需要提供一種新的3D打印材料及利用該3D打印材料成型制品的方法，成品率高、成本低廉、工藝簡單。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的一個目的在于提供一種3D打印材料，成本低廉、制造工藝簡單。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種利用3D打印材料成型制品的方法，成品率高、成本低廉、工藝簡單。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種3D打印材料，按照體積分?jǐn)?shù)計，包括金屬粉末70％～80％及不與所述金屬粉末發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的粘合劑20％～30％。較佳地，所述金屬粉末的粒徑在2μm～15μm之間，所述金屬粉末為SUS304、SUS316、SUS420、SUS400C、SUS17-4PH、Ti或Kovar的金屬粉末。較佳地，所述粘結(jié)劑為石蠟、巴西棕櫚蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯、硬脂酸、聚苯乙烯、苯胺、甲基纖維素、硼酸、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-醋酸乙烯酯及聚乙二醇中的至少一種。本發(fā)明還提供利用上述3D打印材料成型制品的一種方法，包括步驟：(1)制備3D打印材料：將金屬粉末和粘合劑按照體積比為70:30～80:20的比例混合成混合料，將所述混合料擠出造粒，然后進行拉絲制得線條；(2)3D打?。篎DM三維打印機利用所述線條作為3D打印材料打印成型一制品。較佳地，所述方法還包括將打印成型的所述制品進行脫脂，脫脂方式為熱脫脂、溶劑脫脂、蒸發(fā)脫脂、升華脫脂或催化脫脂。較佳地，所述方法還包括將脫脂后的所述制品進行燒結(jié)。較佳地，所述方法還包括將燒結(jié)后的所述制品進行后處理，后處理方式有表面處理或熱處理。較佳地，所述金屬粉末與所述粘合劑通過高速混合機混合，混合溫度為50℃～60℃，混合時間為25min～50min。較佳地，所述混合料的擠出造粒采用單螺桿擠出機，所述單螺桿擠出機的螺桿的長徑比至少為25:1。較佳地，通過拉絲機進行拉絲制得線條，所述拉絲機為單螺桿精密擠出機。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的3D打印材料對金屬粉末的直徑分布范圍要求廣，球形粉末要求低，利用FDM三維打印機也無需使用模具，使得成本低廉，是一種快速、價格低廉的金屬直接成型技術(shù)。附圖說明圖1為本發(fā)明利用3D打印材料成型制品的流程示意圖。圖2為本發(fā)明3D打印的制品示意圖。具體實施方式下面將參考附圖闡述本發(fā)明幾個不同的最佳實施例，其中不同圖中相同的標(biāo)號代表相同的部件。下面結(jié)合附圖，詳細闡述本發(fā)明的實施例。本發(fā)明實質(zhì)在提供一種3D打印材料及利用3D打印材料成型制品的方法，成品率高、成本低廉、制造工藝簡單。如圖1所示，首先制備3D打印材料：將金屬粉末和粘合劑按照體積比為70:30～80:20的比例混合成混合料，將混合料擠出造粒，然后進行拉絲制得線條。具體地，金屬粉末的粒徑在2μm～15μm之間，金屬粉末為SUS304、SUS316、SUS420、SUS400C、SUS17-4PH、Ti或Kovar的金屬粉末。粘結(jié)劑為不與金屬粉末發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的小分子有機物或高分子聚合物，且易于后續(xù)的脫脂、燒結(jié)(后面將詳述)，于本實施例中，粘結(jié)劑為石蠟、巴西棕櫚蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯、硬脂酸、聚苯乙烯、苯胺、甲基纖維素、硼酸、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-醋酸乙烯酯及聚乙二醇中的至少一種。金屬粉末與粘合劑通過高速混合機混合，混合溫度為50℃～60℃，混合時間為25min～50min，確?；旌狭蠠o結(jié)團、無分層、均勻?；旌狭系臄D出造粒采用單螺桿擠出機，單螺桿擠出機的螺桿的長徑比至少為25:1，溫度設(shè)置一般以65℃為溫度起點，逐區(qū)遞增，最高溫度以不超過200℃為宜，最后一個溫度區(qū)與?？跍囟仍?70℃左右，該溫度應(yīng)高于粘合劑的熔融溫度?；旌狭献阅？跀D出后冷卻，冷卻為風(fēng)床冷卻，并經(jīng)過切粒機造粒。最后通過拉絲機進行拉絲制得線條，該線條即為3D打印材料，拉絲機為單螺桿精密擠出機，拉絲機的模口有1.75mm、3.00mm兩個規(guī)格，視FDM三維打印機的擠出規(guī)格而定。線條出?？诤蠼?jīng)過水槽冷卻、牽引、漲力儲線和收卷，最后成為卷狀焊條。適當(dāng)?shù)乃鬯疁乜梢源_保線條的圓度，尺寸穩(wěn)定，水槽水溫為45℃～65℃,具體根據(jù)出現(xiàn)速度而定。因金屬粉末焊條制品所含金屬粉末比例較多，收卷卷筒采用大直徑卷筒：Φ150mm以上。制得3D打印材料后進行3D打?。篎DM三維打印機利用線條作為3D打印材料打印成型一制品。具體地，F(xiàn)DM三維打印機的噴嘴溫度設(shè)為175～190℃，比粘結(jié)劑融化溫度高5～10℃為佳，熱床溫度為65～85℃，接近粘結(jié)劑的熱變形溫度為佳。FDM三維打印機以CAD等制圖軟件輸出的STL文件進行FDM3D打印，得到制品粗坯。然后將粗坯依次進行脫脂、燒結(jié)及后處理。具體地，脫脂方式為熱脫脂、溶劑脫脂、蒸發(fā)脫脂、升華脫脂或催化脫脂。以熱脫脂為例，將粗坯放到脫脂爐里面，通入惰性氣體，程序升溫至700～900℃，該溫度比粘結(jié)劑的裂解溫度高10～30℃；在最高溫度保溫1小時左右，具體根據(jù)粗坯的壁厚而定，壁厚越厚，保溫時間越長，相同的粘合劑保溫的溫度則一致。然后開啟冷卻裝置，將爐體冷卻至室溫。整個過程一直在惰性氣體的保護氣氛，防止制品熱氧化。脫脂后質(zhì)量大概會減少7～10％左右。脫脂的目的是：除去坯體中的高分子材料，并預(yù)燒結(jié)，產(chǎn)品定型。對于燒結(jié)工藝：根據(jù)不同的金屬粉末屬性，選擇不同的燒結(jié)曲線，采用設(shè)備為高真空燒結(jié)爐，真空度0.1Mpa。為了保證有良好的燒結(jié)效果、低變形率，建議采用緩慢升溫，升溫速率在5～8℃/min左右為佳，溫度到達金屬粉末熔點后，保溫1個小時左右。可根據(jù)制品壁厚來決定保溫時間長短。然后在真空氛圍下冷卻至室溫出爐。將燒結(jié)后的制品進行后處理，后處理方式有表面處理或熱處理。熱處理是為了使金屬內(nèi)部更為縝密，表面處理有拋光，具體選擇根據(jù)制品的表面要求。實施例1原料：選擇市場上可用于金屬粉末成型的304L不銹鋼粉末。粉末直徑為5～15μm。粘合劑采用低密度聚乙烯、石蠟和硬脂酸的混合粘合劑，重量比為低密度聚乙烯50％、石蠟37％、硬脂酸13％，不銹鋼粉與粘合劑的體積比為65:35。混合工藝：采用高速混合機，鍋壁油溫加熱，溫度為55±5℃，在1400rpm下混合30分鐘后，出料。擠出造粒：采用四段控溫的擠出機，螺桿長徑比20：1。溫度設(shè)置為：筒體一段二段三段通道及口模溫度，℃60140155155經(jīng)造粒后顆粒料為圓柱形，直徑3mm、長3mm左右。拉絲工藝：采用五段控溫精密擠出機，螺桿長徑比：20:1。溫度設(shè)置為：筒體一段二段三段通道模口溫度，℃60140150150145水槽溫度：50℃；口模直徑：1.75mm。3D打?。翰捎肍DM三維打印機，噴嘴溫度設(shè)置為160℃，熱床溫度設(shè)置為55℃。制品薄處厚度a為2.08mm，厚處厚度b為6.14mm，如圖2所示。脫脂：將制品放入脫脂爐中，通入氬氣，以5℃/min的速度升溫。溫度升至800℃，保溫1小時后，冷卻至室溫。燒結(jié)：將脫脂過的制品放入真空燒結(jié)爐中，真空度為1Mpa，以5℃/min的速度升溫，溫度升至1000±10℃，保溫1小時，通入氬氣冷卻，取出制品。后處理：將制品進行表面拋光。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的3D打印材料對金屬粉末的直徑分布范圍要求廣，球形粉末要求低，利用FDM三維打印機也無需使用模具，使得成本低廉，是一種快速、價格低廉的金屬直接成型技術(shù)。以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3