封闭多材料特种工程塑料增材制造方法及装置

摘要

本发明涉及一种封闭多材料特种工程塑料增材制造方法及装置，属于特种工程材料增材制造技术领域。三轴运动平台组件安装在保温室组件的内部，特种工程塑料供丝卷组件安装在保温室组件的后面板上，喷头组件安装在保温室组件内部的顶部。实现特种工程塑料3D打印过程中温差小、变形小，使得高熔点特种工程塑料成形结晶度高、机械强度高、表面粗糙度小的复杂结构零件。本发明克服了传统高温打印特种工程材料变形大、成形件机械强度差、尺寸精度低的限制；避免采用选择性激光烧结3D打印技术在粉末成形过程中产生翘曲变形的缺陷；解决了医疗领域用于的人工骨3D打印表面粗糙度大等问题，具有良好的医疗和工业应用前景。

主权项

一种封闭多材料特种工程塑料增材制造方法，其特征在于，包括下列步骤：1)开始打印前，先选择与特种工程塑料性质相近的特种工程塑料做为支撑材料，支撑材料选取材料收缩率比主体材料收缩率小0.4％—0.7％；2)进行打印机三轴运动平台的热床调平，然后加热保温室到140℃，再将保温室保温10min后，将保温室内的空气排出；3)获取零件的三维模型，并将三维零件分成若干二维层面，再切片分层为STL格式文件，针对不同特种工程塑料来选择合适填充率，然后根据材料的不同设置每层的打印厚度为0.02mm—0.2mm、打印速度为30mm/s—50mm/s、支撑结构和打印主体结构的编程源代码结合；4)利用控制软件加热双喷头，当双喷头加热到特种工程塑料或者特种工程塑料支撑材料所需温度时，开始送丝，到喷头喷出丝后，停止材料进丝；5)继续加热保温室到特种工程材料的结晶温度，然后利用温度检测装置，检测保温室是否加热到特种工程材料的结晶温度150℃～300℃，该温度可防止特种工程塑料打印件在冷却过程发生翘曲变形；6)打印第一层特种工程塑料时，需要通过基板对第一层打印的材料加热，加热温度区间为特种工程材料热变形温度区间，为174℃～300℃；7)喷头被加热到特种工程塑料打印所需温度后，根据喷头加热情况，喷头温度一旦超过所需温度，开启散热风扇，同时开启油冷系统，停止加热喷头，直到温度低于特种工程塑料打印所需温度时关闭油冷系统，然后再对喷头进行加热，随后三轴运动平台在控制卡的作用下沿着预定轨迹的运动，特种工程塑料材料开始融化挤出，开始第一层的打印工作并预留好支撑材料的打印位置，打印完成以后，对喷头进行油冷，维保持喷头在一定温度下等待下次工作；8)当需要打印支撑材料时，加热支撑材料喷头，并将其移动到相应打印位置，当温度加热到支撑材料所需打印温度的时候，三轴运动平台开始运动，开始进丝，打印支撑部分；9)然后驱动电机带动高精密丝杠运动，带动Z轴平台下降一个打印层厚，层厚为0.02mm—0.2mm，开始下一层的打印，相对应的打印材料和支撑材料的收缩率差值为0.4％—0.7％和填充率为13％—20％；10)重复步骤7)，8)，9)，完成零件的打印，并去除支撑材料。