3D打印复材的控温及性能强化方法、装置、设备及介质
本发明提供了3D打印复材的控温及性能强化方法、装置、设备及介质，由于3D打印成型金刚石复合材料多应用于磨削领域，对材料强度有较高要求，通过传统SLM成型金刚石复合材料的强度不能很好地满足应用需求，同时由于打印过程温度不能得到良好的调控，金刚石石墨化严重且与金属材料结合较差。因此本发明方法通过使用周期性的激光能场作用扫描策略，同时改变光斑直径，优化成型试件微观形貌，在模型底部添加支撑改变预热温度为随层数增加梯度上升，实现对温度场的调控，强化成型试件的宏观强度。最终对成型实物进行抗压、抗弯力学测试，实验发现抗压、抗弯强度提升50%以上。
发明专利
CN202311118925.1
2023-09-01
CN116833429A
2023-10-03
B22F10/85(2021.01)
华侨大学%南安华大石材产业技术研究院
徐仰立;谢志平;黄国钦;杨泽凌;麦子宏;韩光耀;何艺强;魏金权;管荣兴
362000 福建省泉州市城华北路269号;
厦门智慧呈睿知识产权代理事务所(普通合伙)
郑晋升
1.3D打印复材的控温及性能强化方法，其特征在于，包括： 建立待打印的3D模型，并在所述3D模型的底部添加支撑； 对所述3D模型和所述支撑进行布尔操作，将所述3D模型和所述支撑结合成一个整体模型，并将该整体模型导入magics切片软件中； 将所述整体模型进行复制重叠处理，并分别设置所述整体模型和复制的模型的参数，生成第一模型和第二模型； 控制所述第一模型和所述第二模型交替地在基板上逐层进行打印，并在打印过程中，调节打印的预热温度，直至打印结束。 2.根据权利要求1所述的3D打印复材的控温及性能强化方法，其特征在于，所述支撑为柱状支撑，所述支撑与所述3D模型的底面未接触面积比为1：1，柱状支撑的大小为，同时，在所述支撑与所述3D模型的接触位置阵列摆放多个半径0.1mm高度0.2mm的圆柱体，其中，所述支撑配置为进行稳定的保温，以实现对所述3D模型温度场的稳定调控，所述圆柱体配置为打印结束后，方便分离所述支撑与所述3D模型。 3.根据权利要求1所述的3D打印复材的控温及性能强化方法，其特征在于，将所述整体模型进行复制重叠处理，并分别设置所述整体模型和复制的模型的参数，生成第一模型和第二模型，具体为： 对所述整体模型进行复制，分别对原模型和复制模型分别赋予不同的参数，生成第一模型和第二模型，其中，所述参数包括切片层厚、扫描参数功率、速度、光斑直径； 其中，所述第一模型的切片层厚为30μm，扫描参数功率为200W，速度为1600m/s，调控激光能场作用采用80μm光斑直径； 其中，所述第二模型的切片层厚为60μm，扫描参数功率为150W，速度为1800m/s，调控激光能场作用光斑直径为100μm。 4.根据权利要求1所述的3D打印复材的控温及性能强化方法，其特征在于，在打印过程中，使用的打印材料为金刚石与CuSn20复合材料，其中，CuSn20合金采用气雾法制备，金刚石使用粒径大小为45μm的金刚石，CuSn20与金刚石以质量比1000：59配比，并采用共振混合机将金刚石与CuSn20复合材料均匀混合。 5.根据权利要求1所述的3D打印复材的控温及性能强化方法，其特征在于，控制所述第一模型和所述第二模型交替地在基板上逐层进行打印，并在打印过程中，调节打印的预热温度，直至打印结束，具体为： 将所述基板预热至预设预热温度，其中，所述预设预热温度为150℃； 根据所述3D模型的数据，控制所述第一模型和所述第二模型交替地进行打印； 在打印过程中，每打印预设层数时，提高所述基板的温度，提高的温度为预设提高温度，其中，所述预设层数为100层，所述预设提高温度为30℃。 6.根据权利要求5所述的3D打印复材的控温及性能强化方法，其特征在于，在打印过程中，每打印预设层数时，提高所述基板的温度，提高的温度为预设提高温度，具体为： 当打印至100层时，继续加热所述基板至180℃； 当打印至200层时，继续加热所述基板至210℃； 当打印至300层时，继续加热所述基板至240℃； 当打印至400层时，继续加热所述基板至270℃； 当打印至500层时，继续加热所述基板至300℃。 7.根据权利要求5所述的3D打印复材的控温及性能强化方法，其特征在于，还包括： 当检测到所述基板的温度达到预设停止温度时，停止加热，其中，所述预设停止温度为300℃。 8.3D打印复材的控温及性能强化装置，其特征在于，包括： 模型建立单元，用于建立待打印的3D模型，并在所述3D模型的底部添加支撑； 模型导入单元，用于对所述3D模型和所述支撑进行布尔操作，将所述3D模型和所述支撑结合成一个整体模型，并将该整体模型导入magics切片软件中； 模型复制单元，用于将所述整体模型进行复制重叠处理，并分别设置所述整体模型和复制的模型的参数，生成第一模型和第二模型； 模型打印单元，用于控制所述第一模型和所述第二模型交替地在基板上逐层进行打印，并在打印过程中，调节打印的预热温度，直至打印结束。 9.3D打印复材的控温及性能强化设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的3D打印复材的控温及性能强化方法。 10.可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被该存储介质所在设备的处理器执行，以实现如权利要求1至7任意一项所述的3D打印复材的控温及性能强化方法。