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2、3/08(2006.01) C08K 5/098(2006.01) C08K 5/132(2006.01) C08K 5/134(2006.01) B33Y 70/00(2015.01) (54)发明名称 一种精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专 用蜡线D打印材料领域, 公开了一种精 密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线及其 制备方法和应用。 该蜡线包括以下原料: 石油蜡、 PE蜡、 添加树脂、 增韧剂、 脱模剂、 紫外线吸收剂、 抗氧剂。 配方简单, 以石油蜡为原料更适合大量 生产, 材料质量稳定有保证。 且可采用反应釜和 密炼机制备, 拓宽生产设备。。
3、 本发明制备的精密 铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线熔点、 收 缩率低、 弹性好, 材料可回收再利用, 可直接、 快 速准确的打造高质量的铸件模型, 简化蜡模制造 工序, 缩短周期, 提高工作效率, 降低成本, 具有 广阔的市场前景以及市场竞争力。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 108178931 A 2018.06.19 CN 108178931 A 1.一种精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线, 其特征在于包括以下质量分数的 组分: 各组分的质量分数之和为100。 2.根据权利要求1所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线, 其特征在于: 所述的石油蜡为70#微。
4、晶蜡、 80#微晶蜡、 85#微晶蜡、 682微晶蜡、 54#全精炼石蜡、 58#全 精炼石蜡、 62#全精炼石蜡、 62#半精炼石蜡、 64#全精炼石蜡, 64#半精炼石蜡、 66#全精炼石 蜡, 66#半精炼石蜡中的一种或多种的组合。 3.根据权利要求1所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线, 其特征在于: 所述的添加树脂为C5石油树脂、 C5加氢石油树脂、 C9石油树脂、 C9加氢石油树脂、 萜烯 树脂、 氯化芳香石油树脂、 松香树脂中的一种或多种的组合。 4.根据权利要求1所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线, 其特征在于: 所述的增韧剂为分子量2000-5000的低。
5、分子聚丙烯、 分子量500-5000的低分子聚乙烯、 聚异丁烯、 乙烯-丙烯共聚物、 EVA树脂、 氯化聚乙烯、 聚苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、 APAO、 三元乙丙橡胶、 乙烯-辛烯嵌段共聚物、 AFFINITY聚烯烃塑性树脂中的一种或它们的组合。 5.根据权利要求1所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线, 其特征在于: 所述的脱模剂为硬脂酸锌。 6.根据权利要求1所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线, 其特征在于: 所述的紫外线、 抗氧剂300其 中的一种或一种以上; 所述的紫外线吸收剂为紫外线、 紫外线、 紫外线其 中的一种或一种以上。 7.一种根据权利要求16任一项所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线 的制备方法, 其特征在于包括以下步骤: 将石油蜡加入到反应釜中, 90-100搅拌, 待蜡均溶解后得到蜡液A; 然后向蜡液A中加 入PE蜡、 添加树脂、 增韧剂、 脱模剂、 紫外线吸收剂、 抗氧剂, 继续保温搅拌, 全部熔融后再继 续保温搅拌30min-1h得到蜡液B; 将蜡液B放出冷却, 用粉碎机粉碎, 或者用钢带选料成型技 术造粒, 得到基料C; 将基料C投入到线材螺杆挤出机中挤出成蜡线, 卷收得精密铸造熔融沉 积成型3D打印精模专。
7、用蜡线; 或者, 权利要求书 1/2 页 2 CN 108178931 A 2 将石油蜡、 PE蜡加入到密炼机中, 85-95温度范围内密炼5-10min得到蜡液A; 然后将 添加树脂、 增韧剂、 脱模剂、 紫外线吸收剂、 抗氧剂加入到密炼机中, 继续保温密炼15- 25min, 待原料全部溶解后静置10-20min得到蜡液B, 排放气泡得到基料C; 将基料C注入到线 材螺杆挤出机中挤出成蜡线, 卷收得精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线的制备方法, 其 特征在于: 所述的线材螺杆挤出机的共混挤出条件为: 螺杆1段温度控制。
8、为50-60, 2段温度控 制为55-60, 3段控制温度为55-65, 4段控制温度为60-70, 5段和6段控制温度 为60-72, 模头温度控制为60-70, 线材螺杆挤出机主机转速在10.0rpm-13rpm范围 内, 喂料速度为在5.0rpm-8.0rpm。 9.根据权利要求16任一项所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线D打印机中的应用。 权利要求书 2/2 页 3 CN 108178931 A 3 一种精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线及其制备 方法 技术领域 0001 本发明属于3D打印材料领域, 特别涉及一种精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专 。
9、用蜡线及其制备方法和应用。 背景技术 0002 3D打印技术是根据目标利用计算机进行三维数字化设计立体模型, 再将建成的立 体模型进行切片处理, 然后指导特定的打印设备将特定3D打印材料按照目标文件中截面信 息逐层叠加打印, 最后将数字模型变成实物, 目前3D打印材料形态包括液体状、 粉状、 片状 和条状。 0003 3D打印技术是制造业转型升级的核心技术之一, 同其他行业一样, 在精密铸造领 域中也有很多企业采用3D打印技术, 目前选择性激光融化(Selective Laser Melting, SLM)、 立体光刻(Stereo Lithigraphy Apparatus,SLA)、 选择。
10、性激光烧结(Selective Laser Sintering、 三维打印与胶粘(Three Dimensional Printing and Gluing, 3DP)等3D 打印技术正在不断与铸造工业融合, 以期开创出更新的制造模式。 熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)是3D打印技术的重要技术之一, 熔融沉积成型工艺材料主要是 便于熔融的低熔点丝状材料, 主要是蜡丝、 聚烯烃树脂、 聚酰胺丝、 ABS塑料丝等高分子材 料。 0004 传统铸造行业使用的铸件制造法主要为失蜡法, 其经过铸造蜡做模、 涂敷耐火材 料并固化成型壳、 失蜡、 注入金属溶液铸件、。
11、 脱壳处理等几个主要步骤。 但是对于复杂大型 的铸件, 需要制作分部的多个蜡型模, 然后将蜡模粘接到已经预制的蜡棒上组成蜡组树, 过 程更加复杂且需要更加精细。 对于一些具有薄壁部位的铸件, 如飞机螺旋桨、 扇叶等航天精 密铸件, 因为薄厚部位蜡模收缩率不同, 对铸造蜡要求更高, 同时在铸件过程中蜡模出现缺 陷时还另外要修补蜡模。 0005 根据传统失蜡铸造工艺, 应用熔融沉积成型3D打印技术使用专用蜡线材料可实现 铸件蜡模一次性成型, 3D打印应用于铸造行业起步较晚, 当前市场上缺乏FDM打印机所需要 的专用蜡线材料, 但是随着传统铸造行业生存压力的增加, 以及熔模铸造法在制作航天航 空等精。
12、密构件模型过程中的困难, 铸造企业不断探索转型升级的路径和方法, 3D打印对于 设计制造一体化、 提高效率、 降低成本等逐渐受到越来越多人的青睐, 其市场越来越大, 因 此有必要制造出熔融沉积成型3D打印机专用的蜡线D打印熔融铸造蜡领域精密 铸造蜡模的市场空白。 发明内容 0006 为了克服上述现有技术的缺点与不足, 本发明的首要目的在于提供一种环保、 性 能好的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线 本发明另一目的在于提供上述精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线 本发明再一目的在。
13、于提供上述精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线 本发明的目的通过下述方案实现: 0010 一种精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线, 其包括以下质量分数的组分: 0011 0012 在相应物质满足相应组分含量的同时各组分的总质量分数为100。 0013 所述的石油蜡为70#微晶蜡、 80#微晶蜡、 85#微晶蜡、 682微晶蜡、 54#全精炼石蜡、 58#全精炼石蜡、 62#全精炼石蜡、 62#半精炼石蜡、 64#全精炼石蜡, 64#半精炼石蜡、 66#全精 炼石蜡, 66#半精炼石蜡中的一种或多种的组合。 0014 所述的添加树脂为C5石油树脂、 C5加氢石油树脂。
14、、 C9石油树脂、 C9加氢石油树脂、 萜烯树脂、 氯化芳香石油树脂、 松香树脂中的一种或多种的组合。 0015 所述的增韧剂为低分子聚丙烯(分子量2000-5000)、 低分子聚乙烯(分子量500- 5000)、 聚异丁烯、 乙烯-丙烯共聚物、 EVA树脂、 氯化聚乙烯、 聚苯乙烯-丁二烯热塑性弹性 体、 APAO、 三元乙丙橡胶、 乙烯-辛烯嵌段共聚物、 AFFINITY聚烯烃塑性树脂中的一种或多种 组合。 0016 所述的脱模剂为硬脂酸锌。 0017 所述的紫外线、 抗氧 剂300其中的一种或一种以上。 0018 。
15、所述的紫外线吸收剂可为紫外线、 紫外线、 紫外线其中的一种或一种以上。 0019 一种上述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线的制备方法, 包括以下步 骤: 制备基础蜡粒蜡线 上述的精密铸造熔融沉积3D打印精模专用蜡线的制备方法, 具体包括以下步骤: 0021 将石油蜡加入到反应容器中, 90-100搅拌, 蜡完全熔化得到蜡液A; 然后向蜡 液A中加入PE蜡、 添加树脂、 增韧剂、 脱模剂、 紫外线吸收剂、 抗氧剂, 继续保温搅拌, 全部熔 化后再继续保温搅拌30min-1h得到蜡液B; 将蜡液B放出冷却, 用粉碎机粉碎, 。
16、或者用钢带选 料成型技术造粒, 得到基料C; 将基料C投入到线材螺杆挤出机中挤出成蜡线, 卷收得到精密 铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线。 该制备过程的工艺流程图如图1所示。 0022 或者, 说明书 2/6 页 5 CN 108178931 A 5 0023 将石油蜡、 PE蜡加入到密炼机中, 85-95温度范围内密炼5-10min得到蜡液A; 然 后将添加树脂、 增韧剂、 脱模剂、 紫外线吸收剂、 抗氧剂加入到密炼机中, 继续保温密炼15- 25min, 待原料全部溶解后静置10-20min得到蜡液B, 排放气泡得到基料C; 将基料C注入到线 材螺杆挤出机中挤出成蜡线, 卷收得到精密铸。
17、造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线 所述的线材螺杆挤出机的共混挤出条件为: 螺杆1段温度控制为50-60, 2段温 度控制为55-60, 3段控制温度为55-65, 4段控制温度为60-70, 5段和6段控制 温度为60-72, 模头温度控制为60-70, 线材螺杆挤出机主机转速在10.0rpm-13rpm 范围内, 喂料速度为在5.0rpm-8.0rpm。 0025 上述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线D打印机中 的应用。 0026 本发明相对于现有技术, 具有如下的优点及有益效果: 0027 (1)本发明制备的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线、方简单, 以石油 蜡为原料更适合大量生产, 材料质量稳定有保证。 0028 (2)本发明制备的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线基料可采用反应釜 和密炼机制备, 拓宽生产设备。 0029 (3)本发明制备的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线熔点、 收缩率低、 弹 性好, 材料可回收再利用, 可直接、 快速准确的打造高质量的铸件模型, 简化蜡模制造工序, 缩短周期, 提高工作效率, 降低成本, 具有广阔的市场前景以及市场竞争力。 附图说明 0030 图1为本发明制备方法的工艺流程图。 具体实施方式 0031 下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述, 但本发明的实施方式不限 于。
20、3.8wt)、 硬脂酸锌(4wt)、 紫外线wt), 继续搅拌加热, 全部熔化后继续加热搅拌30min。 0037 上述方法中各组分的总质量分数为100。 0038 2.基料制备: 将步骤1中搅拌均匀的蜡液输入到布料器, 采用钢带选料成型技术造 粒。 0039 3.将步骤2中粒料投入到线材螺杆挤出机, 挤出成线状, 并由收卷设备控制线径收 取产品, 其中螺杆挤出机的生产条件为: 说明书 3/6 页 6 CN 108178931 A 6 0040 螺杆1段温度控制为55, 2段温度控制为60, 3段控制温度为65, 4段控制温度 为70, 5段和6。
21、段控制温度为70, 模头温度控制为68, 线材螺杆挤出机主机转速在 11.4rpm范围内, 喂料速度为6.8rpm。 0041 实施例2 0042 一种精密铸造熔融沉积成型3D打印机专用线#全精炼石蜡(余量)(约58.6wt)投入 到反应釜中95加热搅拌, 待蜡完全熔化后分3次投入PE蜡(5.8wt)、 C5加氢石油树脂 (5.8wt)、 EVA(5.8wt)、 APAO(3.5wt)、 硬脂酸锌(3wt)、 紫外线wt), 全部熔化后继续加热搅拌30min。 0044。
22、 上述方法中各组分的总质量分数为100。 0045 2.基料制备: 将步骤1中搅拌均匀的蜡液输入到布料器, 采用钢带选料成型技术造 粒。 0046 3.将步骤2中粒料投入到线材螺杆挤出机, 挤出成线状, 并由收卷设备控制线径收 取产品, 其中螺杆挤出机的生产条件为: 0047 螺杆1段温度控制为58, 2段温度控制为60, 3段控制温度为65, 4段控制温度 为70, 5段和6段控制温度为68, 模头温度控制为67, 线材螺杆挤出机主机转速在 10.4rpm范围内, 喂料速度为6.1rpm。 0048 实施例3 0049 一种精密铸造熔融沉积成型3D打印机专用线#全精炼石蜡(余量)(约61.1wt)投入 到反应釜中90加热搅拌, 待蜡完全熔化后分3次投入PE蜡(3.5wt)、 C5加氢石油树脂 (4.6wt)、 EVA(8.8wt)、 APAO(4.4wt)、 硬脂酸锌(2.5wt)、 紫外线wt), 全部熔化后继续加热搅拌30min。 0051 上述方法中各组分的总质量分数为100。 0052 2.基料制备: 将步骤1中搅拌均匀的蜡液输入到布料器, 采用钢带选料成型技术造 粒。 0053 3.将步骤2中粒料投入到线材螺杆挤出机, 挤出成线、收卷设备控制线径收 取产品, 其中螺杆挤出机的生产条件为: 0054 螺杆1段温度控制为55, 2段温度控制为68, 3段控制温度为62, 4段控制温度 为63, 5段和6段控制温度为63, 模头温度控制为58, 线材螺杆挤出机主机转速在 10.4rpm范围内, 喂料速度为6.5rpm。 0055 实施例4 0056 一种精密铸造熔融沉积成型3D打印机专用线加热搅拌, 待蜡完全熔 化后分3次投入PE蜡(余量)(11.5wt)、 C5加氢石油树脂(3.5wt)、 EVA(4wt份)、 APAO (4.5份。
25、wt)、 硬脂酸锌(3wt)、 紫外线wt), 全 部熔化后继续加热搅拌30min。 0058 上述方法中各组分的总质量分数为100。 0059 2.基料制备: 将步骤1中搅拌均匀的蜡液输入到布料器, 采用钢带选料成型技术造 说明书 4/6 页 7 CN 108178931 A 7 粒。 0060 3.将步骤2中粒料投入到线材螺杆挤出机, 挤出成线状, 并由收卷设备控制线径收 取产品, 其中螺杆挤出机的生产条件为: 0061 螺杆1段温度控制为56, 2段温度控制为67, 3段控制温度为63, 4段控制温度 为63, 5段和6段控制温度为6。
26、4, 模头温度控制为59, 线材螺杆挤出机主机转速在 10.4rpm范围内, 喂料速度为6.4rpm。 0062 实施例5 0063 一种精密铸造熔融沉积成型3D打印机专用线wt)投入到反应釜中搅拌加热, 待蜡完全熔化后分 3次投入PE蜡(余量)(3.42wt)、 C5加氢石油树脂(3wt)、 EVA(6wt)、 APAO(7wt)、 硬脂 酸锌(3wt)、 紫外线wt), 全部熔化后继续加热 搅拌30min。 0065 上述方法中各组分的总质量分数为100。 0066 2.基。
27、料制备: 将步骤1中搅拌均匀的蜡液输入到布料器, 采用钢带选料成型技术造 粒。 0067 3.将步骤2中粒料投入到线材螺杆挤出机, 挤出成线状, 并由收卷设备控制线径收 取产品, 其中螺杆挤出机的生产条件为: 0068 螺杆1段温度控制为55, 2段温度控制为68, 3段控制温度为62, 4段控制温度 为63, 5段和6段控制温度为63, 模头温度控制为58, 线材螺杆挤出机主机转速在 10.4rpm范围内, 喂料速度为6.5rpm。 0069 实施例6 0070 一种精密铸造熔融沉积成型3D打印机专用线.42。
28、wt)投入到密炼机中, 90内密 炼8min得到蜡液A; 然后加入C5加氢石油树脂(3wt)、 EVA(6wt)、 APAO(7wt)、 硬脂酸锌 (3wt)、 紫外线wt), 继续保温密炼20min, 待原 料全部溶解后静置20min得到蜡液B, 排放气泡得到基料C。 0072 2.将步骤1中基料C投入到线材螺杆挤出机, 挤出成线状, 并由收卷设备控制线径 收取产品, 其中螺杆挤出机的生产条件为: 0073 螺杆1段温度控制为55, 2段温度控制为68, 3段控制温度为62, 4段控制温度 为63, 5段和6段控制温度为63, 模头温度控。
29、制为58, 线材螺杆挤出机主机转速在 10.4rpm范围内, 喂料速度为6.5rpm。 0074 将实施例1-6所得的熔融沉积成型3D打印机专用蜡线个样品的性能数据进行表征, 表征项为拉伸强度(检测标 准GB/T1040-2006)、 断裂伸长率(检测标准GB/T1040-2006)、 固化收缩率(检测标准 ISO2577-2007)、 熔点、 直径。 结果如表1所示: 0075 表1实施例1-6所得的熔融沉积成型3D打印机专用蜡线中的数据显示, 6种样品均有较低的熔点和固化收缩率, 样品3不仅熔点低, 而 且断裂伸长率较好。 熔模铸造领域要求蜡模熔融简单且固化收缩率低, 以上实施例中, 实施 例3中制备的熔融沉积成型3D打印机专用蜡线 上述实施例为本发明较佳的实施方式, 但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制, 其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、 修饰、 替代、 组合、 简化, 均应为等效的置换方式, 都包含在本发明的保护范围之内。 说明书 6/6 页 9 CN 108178931 A 9 图1 说明书附图 1/1 页 10 CN 108178931 A 10 。
本发明属于3D打印材料领域,公开了一种精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线及其制备方法和应用。该蜡线包括以下原料:石油蜡、PE蜡、添加树脂、增韧剂、脱模剂、紫外线吸收剂、抗氧剂。配方简单,以石油蜡为原料更适合大量生产,材料质量稳定有保证。且可采用反应釜和密炼机制备,拓宽生产设备。本发明制备的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线熔点、收缩率低、弹性好,材料可回收再利用,可直接、快速准确的打造高质量的铸件模型,简化蜡模制造工序,缩短周期,提高工作效率,降低成本,具有广阔的市场前景以及市场竞争力。
1.一种精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线,其特征在于包括以下质量分数的组分:各组分的质量分数之和为100%。 2.根据权利要求1所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线,其特征在于:所述的石油蜡为70#微晶蜡、80#微晶蜡、85#微晶蜡、682微晶蜡、54#全精炼石蜡、58#全精炼石蜡、62#全精炼石蜡、62#半精炼石蜡、64#全精炼石蜡,64#半精炼石蜡、66#全精炼石蜡,66#半精炼石蜡中的一种或多种的组合。 3.根据权利要求1所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线,其特征在于:所述的添加树脂为C5石油树脂、C5加氢石油树脂、C9石油树脂、C9加氢石油树脂、萜烯树脂、氯化芳香石油树脂、松香树脂中的一种或多种的组合。 4.根据权利要求1所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线,其特征在于:所述的增韧剂为分子量2000-5000的低分子聚丙烯、分子量500-5000的低分子聚乙烯、聚异丁烯、乙烯-丙烯共聚物、EVA树脂、氯化聚乙烯、聚苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、APAO、三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯嵌段共聚物、AFFINITY聚烯烃塑性树脂中的一种或它们的组合。 5.根据权利要求1所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线,其特征在于:所述的脱模剂为硬脂酸锌。 6.根据权利要求1所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线,其特征在于:所述的紫外线、抗氧剂300其中的一种或一种以上;所述的紫外线吸收剂为紫外线、紫外线、紫外线其中的一种或一种以上。 7.一种根据权利要求1~6任一项所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线的制备方法,其特征在于包括以下步骤:将石油蜡加入到反应釜中,90-100℃搅拌,待蜡均溶解后得到蜡液A;然后向蜡液A中加入PE蜡、添加树脂、增韧剂、脱模剂、紫外线吸收剂、抗氧剂,继续保温搅拌,全部熔融后再继续保温搅拌30min-1h得到蜡液B;将蜡液B放出冷却,用粉碎机粉碎,或者用钢带选料成型技术造粒,得到基料C;将基料C投入到线材螺杆挤出机中挤出成蜡线,卷收得精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线;或者,将石油蜡、PE蜡加入到密炼机中,85-95℃温度范围内密炼5-10min得到蜡液A;然后将添加树脂、增韧剂、脱模剂、紫外线吸收剂、抗氧剂加入到密炼机中,继续保温密炼15-25min,待原料全部溶解后静置10-20min得到蜡液B,排放气泡得到基料C;将基料C注入到线材螺杆挤出机中挤出成蜡线,卷收得精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线的制备方法,其特征在于:所述的线材螺杆挤出机的共混挤出条件为:螺杆1段温度控制为50℃-60℃,2段温度控制为55℃-60℃,3段控制温度为55℃-65℃,4段控制温度为60℃-70℃,5段和6段控制温度为60℃-72℃,模头温度控制为60℃-70℃,线材螺杆挤出机主机转速在10.0rpm-13rpm范围内,喂料速度为在5.0rpm-8.0rpm。 9.根据权利要求1~6任一项所述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线D打印机中的应用。
本发明属于3D打印材料领域,特别涉及一种精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线及其制备方法和应用。
3D打印技术是根据目标利用计算机进行三维数字化设计立体模型,再将建成的立体模型进行切片处理,然后指导特定的打印设备将特定3D打印材料按照目标文件中截面信息逐层叠加打印,最后将数字模型变成实物,目前3D打印材料形态包括液体状、粉状、片状和条状。
3D打印技术是制造业转型升级的核心技术之一,同其他行业一样,在精密铸造领域中也有很多企业采用3D打印技术,目前选择性激光融化(Selective Laser Melting,SLM)、立体光刻(Stereo Lithigraphy Apparatus,SLA)、选择性激光烧结(Selective Laser Sintering、三维打印与胶粘(Three Dimensional Printing and Gluing,3DP)等3D打印技术正在不断与铸造工业融合,以期开创出更新的制造模式。熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)是3D打印技术的重要技术之一,熔融沉积成型工艺材料主要是便于熔融的低熔点丝状材料,主要是蜡丝、聚烯烃树脂、聚酰胺丝、ABS塑料丝等高分子材料。
传统铸造行业使用的铸件制造法主要为失蜡法,其经过铸造蜡做模、涂敷耐火材料并固化成型壳、失蜡、注入金属溶液铸件、脱壳处理等几个主要步骤。但是对于复杂大型的铸件,需要制作分部的多个蜡型模,然后将蜡模粘接到已经预制的蜡棒上组成蜡组树,过程更加复杂且需要更加精细。对于一些具有薄壁部位的铸件,如飞机螺旋桨、扇叶等航天精密铸件,因为薄厚部位蜡模收缩率不同,对铸造蜡要求更高,同时在铸件过程中蜡模出现缺陷时还另外要修补蜡模。
根据传统失蜡铸造工艺,应用熔融沉积成型3D打印技术使用专用蜡线材料可实现铸件蜡模一次性成型,3D打印应用于铸造行业起步较晚,当前市场上缺乏FDM打印机所需要的专用蜡线材料,但是随着传统铸造行业生存压力的增加,以及熔模铸造法在制作航天航空等精密构件模型过程中的困难,铸造企业不断探索转型升级的路径和方法,3D打印对于设计制造一体化、提高效率、降低成本等逐渐受到越来越多人的青睐,其市场越来越大,因此有必要制造出熔融沉积成型3D打印机专用的蜡线D打印熔融铸造蜡领域精密铸造蜡模的市场空白。
为了克服上述现有技术的缺点与不足,本发明的首要目的在于提供一种环保、性能好的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线。
本发明另一目的在于提供上述精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线的制备方法。
本发明再一目的在于提供上述精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线的应用。
一种精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线,其包括以下质量分数的组分:
所述的石油蜡为70#微晶蜡、80#微晶蜡、85#微晶蜡、682微晶蜡、54#全精炼石蜡、58#全精炼石蜡、62#全精炼石蜡、62#半精炼石蜡、64#全精炼石蜡,64#半精炼石蜡、66#全精炼石蜡,66#半精炼石蜡中的一种或多种的组合。
所述的添加树脂为C5石油树脂、C5加氢石油树脂、C9石油树脂、C9加氢石油树脂、萜烯树脂、氯化芳香石油树脂、松香树脂中的一种或多种的组合。
所述的增韧剂为低分子聚丙烯(分子量2000-5000)、低分子聚乙烯(分子量500-5000)、聚异丁烯、乙烯-丙烯共聚物、EVA树脂、氯化聚乙烯、聚苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、APAO、三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯嵌段共聚物、AFFINITY聚烯烃塑性树脂中的一种或多种组合。
一种上述的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线的制备方法,包括以下步骤:制备基础蜡粒→蜡线基料→蜡线。
上述的精密铸造熔融沉积3D打印精模专用蜡线的制备方法,具体包括以下步骤:
将石油蜡加入到反应容器中,90℃-100℃搅拌,蜡完全熔化得到蜡液A;然后向蜡液A中加入PE蜡、添加树脂、增韧剂、脱模剂、紫外线吸收剂、抗氧剂,继续保温搅拌,全部熔化后再继续保温搅拌30min-1h得到蜡液B;将蜡液B放出冷却,用粉碎机粉碎,或者用钢带选料成型技术造粒,得到基料C;将基料C投入到线材螺杆挤出机中挤出成蜡线,卷收得到精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线。该制备过程的工艺流程图如图1所示。
将石油蜡、PE蜡加入到密炼机中,85-95℃温度范围内密炼5-10min得到蜡液A;然后将添加树脂、增韧剂、脱模剂、紫外线吸收剂、抗氧剂加入到密炼机中,继续保温密炼15-25min,待原料全部溶解后静置10-20min得到蜡液B,排放气泡得到基料C;将基料C注入到线材螺杆挤出机中挤出成蜡线,卷收得到精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线。
所述的线材螺杆挤出机的共混挤出条件为:螺杆1段温度控制为50℃-60℃,2段温度控制为55℃-60℃,3段控制温度为55℃-65℃,4段控制温度为60℃-70℃,5段和6段控制温度为60℃-72℃,模头温度控制为60℃-70℃,线材螺杆挤出机主机转速在10.0rpm-13rpm范围内,喂料速度为在5.0rpm-8.0rpm。
(1)本发明制备的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线配方简单,以石油蜡为原料更适合大量生产,材料质量稳定有保证。
(2)本发明制备的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线基料可采用反应釜和密炼机制备,拓宽生产设备。
(3)本发明制备的精密铸造熔融沉积成型3D打印精模专用蜡线熔点、收缩率低、弹性好,材料可回收再利用,可直接、快速准确的打造高质量的铸件模型,简化蜡模制造工序,缩短周期,提高工作效率,降低成本,具有广阔的市场前景以及市场竞争力。
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
一种精密铸造熔融沉积成型3D打印机专用线#全精炼石蜡(余量)(约30.9wt%)投入到反应釜中95℃加热搅拌,待蜡完全熔化后分3次投入PE蜡(3.5wt%)、C5加氢石油树脂(3.1wt%)、EVA(10.1wt%)、APAO(3.8wt%)、硬脂酸锌(4wt‰)、紫外线wt‰),继续搅拌加热,全部熔化后继续加热搅拌30min。
2.基料制备:将步骤1中搅拌均匀的蜡液输入到布料器,采用钢带选料成型技术造粒。
3.将步骤2中粒料投入到线材螺杆挤出机,挤出成线状,并由收卷设备控制线径收取产品,其中螺杆挤出机的生产条件为:
螺杆1段温度控制为55℃,2段温度控制为60℃,3段控制温度为65℃,4段控制温度为70℃,5段和6段控制温度为70℃,模头温度控制为68℃,线材螺杆挤出机主机转速在11.4rpm范围内,喂料速度为6.8rpm。
一种精密铸造熔融沉积成型3D打印机专用线#全精炼石蜡(余量)(约58.6wt%)投入到反应釜中95℃加热搅拌,待蜡完全熔化后分3次投入PE蜡(5.8wt%)、C5加氢石油树脂(5.8wt%)、EVA(5.8wt%)、APAO(3.5wt%)、硬脂酸锌(3wt‰)、紫外线wt‰),全部熔化后继续加热搅拌30min。
2.基料制备:将步骤1中搅拌均匀的蜡液输入到布料器,采用钢带选料成型技术造粒。
3.将步骤2中粒料投入到线材螺杆挤出机,挤出成线状,并由收卷设备控制线径收取产品,其中螺杆挤出机的生产条件为:
螺杆1段温度控制为58℃,2段温度控制为60℃,3段控制温度为65℃,4段控制温度为70℃,5段和6段控制温度为68℃,模头温度控制为67℃,线材螺杆挤出机主机转速在10.4rpm范围内,喂料速度为6.1rpm。
一种精密铸造熔融沉积成型3D打印机专用线#全精炼石蜡(余量)(约61.1wt%)投入到反应釜中90℃加热搅拌,待蜡完全熔化后分3次投入PE蜡(3.5wt%)、C5加氢石油树脂(4.6wt%)、EVA(8.8wt%)、APAO(4.4wt%)、硬脂酸锌(2.5wt‰)、紫外线wt‰),全部熔化后继续加热搅拌30min。
2.基料制备:将步骤1中搅拌均匀的蜡液输入到布料器,采用钢带选料成型技术造粒。
3.将步骤2中粒料投入到线材螺杆挤出机,挤出成线状,并由收卷设备控制线径收取产品,其中螺杆挤出机的生产条件为:
螺杆1段温度控制为55℃,2段温度控制为68℃,3段控制温度为62℃,4段控制温度为63℃,5段和6段控制温度为63℃,模头温度控制为58℃,线材螺杆挤出机主机转速在10.4rpm范围内,喂料速度为6.5rpm。
一种精密铸造熔融沉积成型3D打印机专用线wt%)投入到反应釜中95℃加热搅拌,待蜡完全熔化后分3次投入PE蜡(余量)(11.5wt%)、C5加氢石油树脂(3.5wt%)、EVA(4wt份%)、APAO(4.5份wt%)、硬脂酸锌(3wt‰)、紫外线wt‰),全部熔化后继续加热搅拌30min。
2.基料制备:将步骤1中搅拌均匀的蜡液输入到布料器,采用钢带选料成型技术造粒。
3.将步骤2中粒料投入到线材螺杆挤出机,挤出成线状,并由收卷设备控制线径收取产品,其中螺杆挤出机的生产条件为:
螺杆1段温度控制为56℃,2段温度控制为67℃,3段控制温度为63℃,4段控制温度为63℃,5段和6段控制温度为64℃,模头温度控制为59℃,线材螺杆挤出机主机转速在10.4rpm范围内,喂料速度为6.4rpm。
一种精密铸造熔融沉积成型3D打印机专用线wt%)投入到反应釜中搅拌加热,待蜡完全熔化后分3次投入PE蜡(余量)(3.42wt%)、C5加氢石油树脂(3wt%)、EVA(6wt%)、APAO(7wt%)、硬脂酸锌(3wt‰)、紫外线wt‰),全部熔化后继续加热搅拌30min。
2.基料制备:将步骤1中搅拌均匀的蜡液输入到布料器,采用钢带选料成型技术造粒。
3.将步骤2中粒料投入到线材螺杆挤出机,挤出成线状,并由收卷设备控制线径收取产品,其中螺杆挤出机的生产条件为:
螺杆1段温度控制为55℃,2段温度控制为68℃,3段控制温度为62℃,4段控制温度为63℃,5段和6段控制温度为63℃,模头温度控制为58℃,线材螺杆挤出机主机转速在10.4rpm范围内,喂料速度为6.5rpm。
一种精密铸造熔融沉积成型3D打印机专用线.42wt%)投入到密炼机中,90℃内密炼8min得到蜡液A;然后加入C5加氢石油树脂(3wt%)、EVA(6wt%)、APAO(7wt%)、硬脂酸锌(3wt‰)、紫外线wt‰),继续保温密炼20min,待原料全部溶解后静置20min得到蜡液B,排放气泡得到基料C。
2.将步骤1中基料C投入到线材螺杆挤出机,挤出成线状,并由收卷设备控制线径收取产品,其中螺杆挤出机的生产条件为:
螺杆1段温度控制为55℃,2段温度控制为68℃,3段控制温度为62℃,4段控制温度为63℃,5段和6段控制温度为63℃,模头温度控制为58℃,线材螺杆挤出机主机转速在10.4rpm范围内,喂料速度为6.5rpm。
将实施例1-6所得的熔融沉积成型3D打印机专用蜡线个样品的性能数据进行表征,表征项为拉伸强度(检测标准GB/T1040-2006)、断裂伸长率(检测标准GB/T1040-2006)、固化收缩率(检测标准ISO2577-2007)、熔点、直径。结果如表1所示:
表1实施例1-6所得的熔融沉积成型3D打印机专用蜡线种样品均有较低的熔点和固化收缩率,样品3不仅熔点低,而且断裂伸长率较好。熔模铸造领域要求蜡模熔融简单且固化收缩率低,以上实施例中,实施例3中制备的熔融沉积成型3D打印机专用蜡线效果最好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。