一種用于三維打印的光固化材料及其應用方法技術

本發明專利技術公開了一種用于三維打印的光固化材料，由無機粉末和含可固化成分有機液體組成，所述無機粉末占總重量60%-99.9%，所述含可固化成分有機液體占總重量0.1-40%；所述無機粉末材料為陶瓷粉末或金屬粉末或陶瓷與金屬復合粉末。本發明專利技術還公開了光固化材料的應用方法。本發明專利技術為三維打印技術提供了更多的打印材料選擇空間，并可以實現利用三維打印技術制備同一平面由一種或多種陶瓷材料，或是金屬材料，或是陶瓷與金屬共存的三維立體結構。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種用于三維打印的光固化材料，由無機粉末和含可固化成分有機液體組成，所述無機粉末占總重量60%-99.9%，所述含可固化成分有機液體占總重量0.1-40%；所述無機粉末材料為陶瓷粉末或金屬粉末或陶瓷與金屬復合粉末。本專利技術還公開了光固化材料的應用方法。本專利技術為三維打印技術提供了更多的打印材料選擇空間，并可以實現利用三維打印技術制備同一平面由一種或多種陶瓷材料，或是金屬材料，或是陶瓷與金屬共存的三維立體結構。【專利說明】
本專利技術屬于三維打印制造領域，具體涉及。
技術介紹
三維打印技術近年來迅速發展并且成為研究熱點，其原理是將三維物象通過連續的物理層創建出來，其過程如同打印機的打印過程，通過將粉料逐點打印成層，然后逐層疊加成三維實體的制備過程，具有精度高、速度快的特點，其最大的特點是從設計到成型一步到位，并且能夠制備結構更為精密復雜的產品。因此，三維打印技術自面世以來迅速成為研究熱點，其應用范圍也迅速擴張到產品原型設計、精密零部件、建筑模型、醫療手術、藝術品等多個行業，并迅速發展了多種打印方式與打印材料。但是現有的打印技術與打印材料，只支持在同一平面上打印一種陶瓷或是金屬或是有機材料。其原因是不同三維打印技術的打印原理決定了在同一平面上只能完成一種材料的打印。如對于現有的金屬或是陶瓷打印的三維打印技術，基本都是采用鋪撒一層打印材料的粉末，然后按程序進行每一層圖形的激光燒結或是有機粘接，完成打印的一層往下下沉后再鋪撒新的一層打印材料粉末，依次循環因而難以在同一平面上完成不同材料的打印。而對于有機溶液的三維打印技術，如立體光刻成型技術，其原理是激光束在計算機的控制下根據分層數據連續掃描液態光敏樹脂表面，一層固化后工作臺下移一個精確距離，掃描下一層，依次循環，也只能完成一種有機材料的三維打印。目前還沒有那一種三維打印方式能很好的支持在同一個平面上同時打印不同成分的陶瓷材料或是金屬材料，以及陶瓷材料與金屬材料的混打，從而形成一個由不同陶瓷成分或金屬成分或是陶瓷與金屬共存的三維立體結構。
技術實現思路
專利技術目的:為了克服現有技術中存在的不足，本專利技術提供一種能夠實現利用光固化三維打印技術制備同一平面由一種或多種陶瓷材料，或是金屬材料，或是陶瓷與金屬共存的三維立體結構的光固化材料及其應用方法。 技術方案:為解決上述技術問題，本專利技術提供的一種用于三維打印的光固化材料，由無機粉末和有機液體組成，所述無機粉末占總重量60%-99.9%,所述有機液體占總重量 0.1-40% ;所述無機粉末材料為陶瓷粉末和金屬粉末。 進一步地，所述有機液體為可光固化的樹脂或是含有光固化樹脂的有機混合溶液。 進一步地，所述可光固化的樹脂為環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、純丙烯酸酯、有機硅低聚物、光固化聚丁二烯低聚物、有機-無機雜化樹脂中的一種或者多種。 進一步地，所述陶瓷粉末為氧化鋁、氮化鋁、碳化硅、氧化鈹、粘土、碳酸鈣、氧化釔、氧化鎂、氧化硅、氧化鈣、滑石、氧化鉛、氧化鋇、氧化鉍的一種或者多種。 進一步地，所述金屬粉末為金、銀、銅、鋁、鎳、鎢、鈦、鈀、鋅中的一種或者多種。 上述的用于三維打印的光固化材料的應用方法，包括以下步驟:1)將無機粉末材料與含有可固化成分的有機液體進行均勻混合，獲得具有一定流動性，能夠利用光固化原理三維打印設備進行打印固化的混合漿料；2)通過光固化成型原理的三維打印設備將制備的一種或多種打印漿料進行打印并固化成型；所述的固化成型的三維結構可以是一種陶瓷-光固化樹脂漿料打印而成，或是多種陶瓷-光固化樹脂漿料打印而成，或是一種金屬-光固化樹脂漿料打印而成，或是多種金屬-光固化樹脂漿料打印而成，或是一種或多種陶瓷-光固化樹脂漿料與一種或多種金屬-光固化樹脂漿料打印而成。 3)最后通過排膠處理，高溫燒結工藝除去有機成分，獲得所需結構與成分的陶瓷、金屬，或是陶瓷金屬混合的三維結構產品。所述三維結構產品由一種或多種陶瓷成分組成的，或是一種或多種金屬成分組成，或是一種或多種陶瓷成分與一種或多種金屬成分共同組成。一般的三維打印過程不存在排膠處理過程，為本專利技術特有處理工藝，具體過程是打印后的樣品中含有無機成分與有機成分，將樣品加熱到高溫進行排膠處理，樣品中的有機成分可以分解燒蝕，只保留所需的無機成分。 進一步地，所述高溫燒結工藝包括空氣氣氛、氧化氣氛、還原氣氛或者真空環境下紅彡口 ? 進一步地，所述陶瓷粉末為氧化鋁、氮化鋁、碳化硅、氧化鈹、粘土、碳酸鈣、氧化釔、氧化鎂、氧化硅、氧化鈣、滑石、氧化鉛、氧化鋇、氧化鉍的一種或者多種。 進一步地，所述金屬粉末為金、銀、銅、鋁、鎳、鎢、鈦、鈀、鋅中的一種或者多種。 進一步地，所述可光固化的樹脂為環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、純丙烯酸酯、有機硅低聚物、光固化聚丁二烯低聚物、有機-無機雜化樹脂中的一種或者多種。 本專利技術的原理為:利用無機粉末(可以是陶瓷粉末或是金屬粉末)與光固化樹脂合成具有流動性的復合漿料，該漿料在紫外光照射下能夠固化成型，利用紫外固化三維打印設備進行打印，由于該類型設備擁有多噴頭可實現不同材料的噴打，因此可以在不同平面上打印含有不同種類無機成分的無機-有機復合漿料，在邊打印邊固化后，將成型的無機-有機復合坯在高溫下熱處理，有機成分在600°C前可以完全分解，坯體只剩下設計所需的無機成分。再將這些無機成分組成的坯體在更高溫度下熱處理，可以使這些無機成分(陶瓷或金屬)燒結從而致密化，獲得設計所需的成品。該方案吸收了紫外固化成型三維打印技術能夠同時打印多種材料的優勢，提供了一套制備無機-有機復合打印漿料，以及打印固化成型后后續的排膠、燒結工藝，形成了利用光固化成型三維打印制備能夠陶瓷、金屬、陶瓷與金屬共存的系統解決方案。 本專利技術中的三維打印的光固化材料，能夠使光固化類型三維打印設備制備陶瓷、金屬以及陶瓷與金屬的混合三維結構產品，并使三維打印技術能夠實現同一平面上打印多種陶瓷材料、金屬材料或是陶瓷材料與金屬材料的混合。所述三維打印的光固化材料及其應用方法豐富了三維打印材料，拓寬了三維打印制備領域。 有益效果:本專利技術相對于現有技術而言，能夠為三維打印技術提供了更多的打印材料選擇空間，并可以實現利用三維打印技術制備同一平面由一種或多種陶瓷材料，或是金屬材料，或是陶瓷與金屬共存的三維立體結構。 【具體實施方式】 下面根據具體實施例對本專利技術作更進一步的說明。 實施例1:一種用于三維打印的光固化材料的應用:1)取質量比為60%氧化鋁粉體和40%的丙烯酸酯，將兩者進行混合均勻得到一定粘度的漿料；2)利用具有光固化功能的三維打印設備將配好的漿料打印并固化成三維結構；3)將固化成型的樣品在200-600°C進行排膠處理，除去有機成分，并在1500-1800°C進行燒結處理，獲得所需成分、形狀的氧化鋁陶瓷。 實施例2:一種用于三維打印的光固化材料的應用:1)取質量比為99.9%氮化鋁粉體和0.1%的丙烯酸酯，將兩者進行混合均勻得到一定粘度的漿料；2)利用具有光固化功能的三維打印設備將配好的漿料打印并固化成三維結構；3)將固化成型的樣品在200-600°本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于三維打印的光固化材料，其特征在于：由無機粉末和含可固化成分有機液體組成，所述無機粉末占總重量60%?99.9%，所述含可固化成分有機液體占總重量0.1?40%；所述無機粉末材料為陶瓷粉末或金屬粉末或陶瓷與金屬復合粉末。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳寰貝，李永彬，夏慶水，戴洲，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第五十五研究所，
類型：發明
國別省市：江蘇;32