UV光固化粘结剂3DP法三维打印及粘结剂的特性

为了实现低成本三维打印制备金属、陶瓷零件,研究了喷射UV光固化粘结剂的3DP法,介绍了该3DP法三维打印制备金属、陶瓷零件的完整工艺流程,研究了所采用的UV光固化粘结剂的有关特性。结果表明,紫外光照强度在750~1500 m W/cm2内对粘结剂的固化情况影响不大,峰值固化时间都在4~5 s,总固化时间在21~22 s。粘结剂加热到约230℃时完全固化,约340℃时开始分解,约460℃时分解完全。固化后的粘结剂及其烧损后的残留物中主要含C、H和O三种元素。所得到的研究结果可为整个工艺过程有关参数的选择和最终制件成分的控制提供依据。

光固化粘结剂3DP法三维打印金属制件

为了开发低成本的金属制件3D打印方法,以UV光固化胶为粘结剂,采用3DP法三维打印技术打印了316L不锈钢试样生坯,并将打印坯脱粘后分别在1325℃、1350℃、1375℃下真空烧结,研究了烧结温度对烧结试样的尺寸收缩、密度、力学性能、拉伸断口形貌和粘结剂残留的影响。结果表明,随着烧结温度的增加,试样收缩增大,密度、维氏硬度和抗拉强度均有提高,粘结剂残留量减少;拉伸断口显示,随着烧结温度的增加,烧结程度逐渐增强,因而使得试样收缩、密度和力学性能呈现上述变化。

3DP法金属三维打印工艺参数对打印坯尺寸精度的影响

以UV光固化胶为粘结剂,使用DOGO 580A型三维打印设备台,采用3DP法进行316L不锈钢生坯的打印,利用正交试验法,研究铺粉层厚、点胶时间、喷头温度和铺粉辊子移动速度对打印坯尺寸精度的影响,并对正交试验结果进行极差分析和方差分析.结果表明,对于使用DOGO580A型打印机制备的制件,采用铺粉层厚0.10mm、点胶时间0.30ms、喷头温度45℃、铺粉辊子移动速度10cm/min的工艺参数组合制备的打印坯尺寸精度最好.

3DP法三维打印技术制备骨科植入物的发展现状

由于3DP法三维打印技术具有成形速度快、成本低、材料选择范围广等优点,近年来在许多领域已表现出很大的潜力,尤其是在医学领域。叙述了3DP法的工艺原理、优缺点、植入物结构建模过程。介绍了该技术制备的植入物类型、所用材料及其烧结、热处理,最后对该技术在制备植入物方面的发展做出展望。

水基粘结剂3DP法三维打印多孔316L不锈钢的研究

在316L不锈钢粉末中混入粘性粉末聚乙烯醇(PVA)和淀粉,向混合粉末喷射水基溶液,采用3DP法三维打印技术制备出生坯;并进行真空脱粘和烧结,然后获得了多孔不锈钢打印制件。研究了混合粉末中PVA含量及烧结温度对打印制件尺寸收缩、孔隙率、力学性能、拉伸断口形貌和碳含量的影响。结果表明,随着PVA含量的增加,打印制件的收缩率、孔隙率和碳含量均增加,而力学性能不是简单地递增或递减;随着烧结温度的升高,打印制件的收缩率、力学性能均增大,孔隙率降低,碳含量减少,拉伸断口形貌呈现出粉末颗粒冶金结合更紧密的现象。最后将打印制件的性能与块体022Cr17Ni12Mo2(316L)不锈钢、医用植入材料所要求的相应参数值进行了比较。

3DP法三维打印金属多孔结构基本打印单元的研究

介绍了3DP法三维打印多孔结构的打印方式,开展了3DP法三维打印试验,研究供胶压力、喷头驱动电压、点胶时间、喷头温度四项喷胶参数对单道喷胶线条的影响,确定3DP法能够成形的多孔结构的单元最小极限尺寸。结果表明,在保证喷胶线条质量及线宽尽可能小的情况下,喷胶参数的合理选取范围为供胶压力18~22kPa、喷胶驱动电压42~48V、点胶时间1.0~1.6ms、喷头温度25℃~35℃,相应得到的单道喷胶线宽约为0.5~1.0mm。能够成形的多孔结构最小骨架尺寸约1.95mm,最小孔隙尺寸约0.75mm。

3DP法三维打印制备超高分子量聚乙烯植入物

以UHMWPE、水溶粘性麦芽糊精和PVA的混合粉末为原料,利用水基粘结剂的粘结作用,以3DP法初步打印制备超高分子量聚乙烯植入物。形成打印坯后,在去粉后进行两次加热操作,并在加热中间安排水浸法脱粘,从而得到打印制件。最后,利用医学CT、MRI等获得的数据,采用Mimics软件进行人体植入物的三维建模,以3DP法制备获得了UHMWPE植入物样件。

高分子材料3DP法三维打印坯的水浸法脱黏研究

以麦芽糊精粉末和聚乙烯醇粉末为黏结剂,采用3DP法三维打印制备得到高分子材料坯件,经过加热预熔合后,采用超声波清洗机进行水浸法脱黏,采用称重法和拉曼光谱分析检测黏结剂去除情况,研究了水温、超声振动和浸泡时间对脱黏效果的影响。结果表明,水温越高,脱黏效果越好;有超声振动时,可明显提高脱黏效率;浸泡时间越长,脱黏效果越好。得到本研究试样的两种较为理想的脱黏方案,即40℃水温超声振动下浸泡9 h和50℃水温超声振动下浸泡6 h。

金属3DP法三维打印水基黏结剂体系的研究

为了拓展3DP法三维打印技术的应用,介绍了金属3DP法两种常用的黏结方式,并选择水基黏结剂体系用于不锈钢粉末的3DP打印试验,研究了所采用的聚乙烯醇(PVA)和淀粉两种黏性粉末以及所喷射溶液的有关特性。结果表明,加热到约240℃时,PVA开始分解,加热到约280℃时,淀粉开始分解,加热到约600℃时,两者都基本分解完成。黏性粉末烧损后极少量的残留物中只含C、H和O三种元素。不锈钢粉末中添加10wt%PVA和2wt%淀粉得到的混合粉末具有较好的流动性,能够得到平整光滑的铺粉表面。以80vol%水与20vol%乙醇为溶剂添加少量聚乙烯吡咯烷酮配制得到的喷射溶液,其黏度和表面张力均在3DP技术适用溶液的参考值范围内,得到的打印层无翘曲变形。最后采用该水基黏结剂体系得到了质量较好的打印坯。