一种激光熔融辅助纳米墨水实现高熔点材料3D打印的方法

摘要

本发明公开了一种将陶瓷、金属、半导体、玻璃等高熔点材料制备为纳米墨水，然后3D打印，并在打印过程中使用激光加热烧结，获得陶瓷、金属、半导体等复合3D器件的方法。该方法首先将制备器件所需原材料加工为1-500nm的纳米颗粒，再将颗粒制备成喷墨打印墨水，然后利用改装的普通喷墨打印机进行3D打印，并在打印过程中采用激光加热烧结，实现纳米颗粒的熔融、烧结成型。本发明可以直接制备任意复杂形状的微米级精度器件，利用纳米颗粒的高表面能，降低烧结温度，实现高致密度，获得优越的性能。本发明适用于制造汽车金属陶瓷复合活塞、航空发动机尾管、手表等精密仪器的陶瓷轴承、陶瓷金属复合精密零部件，电路板直接打印等。

主权项

一种3D器件的打印方法，包括如下步骤：(1)将用于3D器件打印的材料制备成纳米颗粒；(2)将步骤(1)的纳米颗粒制备为适合3D喷墨打印机用的纳米颗粒墨水；(3)根据3D器件的形状和性能要求，进行三维建模并将三维图形分割为若干层二维图形，计算出3D器件在每一层二维图形上的形状及材料组成，设计出打印路径，同时根据纳米颗粒的成分和直径，计算出熔融、烧结温度和时间；(4)将步骤(2)制备的墨水装入带有激光烧结功能的3D喷墨打印机，随后进行打印、烧结，逐层叠加，实现3D器件的打印，其中，所述的打印、烧结过程以如下方式进行：3D喷墨打印机根据步骤(3)获得的打印路径进行每一层二维图形的打印，打印时用激光预热待打印区域并加热刚刚打印的区域，加热刚刚打印的区域使得墨水中除纳米颗粒以外的物质挥发，并使得纳米颗粒熔融、烧结成型，打印、烧结后进行下一层二维图形的打印，最终形成3D器件。