一种硅胶3D打印机及其打印方法技术

本发明专利技术涉及一种硅胶3D打印机及其打印方法，包括运动模块，打印模块和软件控制系统，所述运动模块包括机架，安装在所述机架上沿坐标系方向设置的X轴电动模块、Y轴电动模块、Z轴电动模块和安装在所述Z轴电动模块上的底板模块，所述打印模块包括顺次连接的压力桶、点胶阀和打印喷头，所述打印喷头通过固定板固定在Y轴电动模块上，所述底板模块包括固定在所述Z轴电动模块上的打印托板和固定在所述打印托板上的打印槽，所述打印槽内装有硅胶原液，所述硅胶原液完全包裹从打印喷头挤出的硅胶固化催化剂，所述软件控制系统对X轴电动模块、Y轴电动模块、Z轴电动模块、点胶阀进行通信控制；本发明专利技术无需添加支撑结构，硅胶结构表面打印质量佳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3D打印领域，具体涉及一种硅胶3D打印机及其打印方法。
技术介绍
3D打印技术是近年来快速发展的一种加工制造技术，通过增材制造的方式实现零件的快速制造，具有加工周期短、材料利用率高、可加工具有复杂结构的零件等特点。常见的3D打印技术主要有熔融沉积技术、光固化成型技术、选择性激光烧结技术等，但均无法实现硅胶材料的3D打印。在中国专利CN201610122318.6的硅胶3D打印机及硅胶产品打印方法中，公开了一种硅胶3D打印机及打印方法，以解决现有技术中无法打印出具有柔和及弹性特性的硅胶产品的技术问题。其技术特点主要有两点：一是打印喷头是通过气动模块控制硅胶的挤出、且对喷头针管有预加热；二是硅胶的固化方式，即通过在打印区域四周设置圆筒状加热器，针对每一层的打印硅胶实时加热固化。该专利主要存在问题为：硅胶结构的打印过程中需添加必要的支撑结构以完成硅胶打印，而支撑结构的后期去除较为繁琐、进而会影响硅胶结构的表面打印质量。
技术实现思路
鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种无需添加支撑结构、硅胶结构表面打印质量佳的硅胶3D打印机及其打印方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硅胶原液，包含以下的组分，以质量百分数计：基础胶，2.4-59.9wt％，交联剂，23-69.2wt％，填充料，10-30wt％，所述基础胶为以羟基封端的线型聚有机硅氧烷，或者所述基础胶为官能度至少为2的含乙烯基端基或侧基的聚硅氧烷；所述交联剂为硅原子上连有酰氧基或氢原子或羟基的有机硅氧烷，或者所述交联剂为含硅氢键的低聚硅氧烷；所述填充料为补强性或弱补强性填充剂。优选的，所述补强性或弱补强性填充剂是选自原始粒径为10-50nm且比表面积70-400m2/g的补强性填充剂或是原始粒径为300-1000nm且比表面积在30m2/g以下的弱补强性填充剂。更优选的，所述填充料为白炭黑、炭黑、碳酸钙、石英粉、硅藻土、氧化锌、二氧化钛。优选的，所述硅胶原液还包括增粘剂，所述增粘剂为硅烷偶联剂。优选的，所述硅胶原液在25℃条件下粘度值范围为3000-100000cps，固化后的硅胶硬度为0-50A，拉伸强度为1-5MPa，伸长率为170-1200％，撕裂强度为3-26kN/m。本专利技术解决其技术问题所采用的另一个技术方案是：一种硅胶3D打印机，包括运动模块，打印模块和软件控制系统，所述运动模块包括机架，安装在所述机架上沿坐标系方向设置的X轴电动模块、Y轴电动模块、Z轴电动模块和安装在所述Z轴电动模块上的底板模块，所述打印模块包括顺次连接的压力桶、点胶阀和打印喷头，所述打印喷头通过固定板固定在所述Y轴电动模块上，所述底板模块包括固定在所述Z轴电动模块上的打印托板和固定在所述打印托板上的打印槽，所述打印槽内装有硅胶原液，所述硅胶原液完全包裹从所述打印喷头挤出的硅胶固化催化剂，所述软件控制系统对所述X轴电动模块、Y轴电动模块、Z轴电动模块、点胶阀进行通信控制。优选的，所述硅胶原液由以下成分组成：以重量百分比计算，以羟基封端的线型聚有机硅氧烷，或官能度至少为2的含乙烯基端基或侧基的聚硅氧烷为基础胶，2.4-59.9wt％，以硅原子上连有酰氧基或氢原子或羟基的有机硅氧烷，或含硅氢键的低聚硅氧烷为交联剂，23-69.2wt％，以补强性或弱补强性填充剂为填充料，10-30wt％。优选的，所述补强性或弱补强性填充剂是选自原始粒径为10-50nm且比表面积70-400m2/g的补强性填充剂或是原始粒径为300-1000nm且比表面积在30m2/g以下的弱补强性填充剂。更优选的，所述填充料为白炭黑、炭黑、碳酸钙、石英粉、硅藻土、氧化锌、二氧化钛。优选的，所述硅胶原液还包括增粘剂，所述增粘剂为硅烷偶联剂。优选的，所述X轴电动模块、Y轴电动模块、Z轴电动模块分别包括在X轴马达、Y轴马达、Z轴马达驱动下分别沿着X轴、Y轴、Z轴方向滑动的X滑块、Y滑块、Z滑块，所述打印托板固定在所述Z轴电动模块的所述Z滑块上，所述打印喷头通过所述固定板固定在所述Y轴电动模块的所述Y滑块上。优选的，所述底板模块还包括在所述打印槽的内壁均匀分布的加热电偶，所述加热电偶通过耐高温粘合剂固定在所述打印槽的内壁。优选的，所述加热电偶的预热温度是50-120℃，所述硅胶固化催化剂是锡含量为15-35wt％的有机锡化合物或铂金含量为0.1-1wt％的铂化合物及其配合物。优选的，所述压力桶通过软管与所述点胶阀的进料口相连，所述点胶阀的出料口通过软管与所述打印喷头相连，所述点胶阀的进气口连通压缩空气。优选的，所述X轴电动模块包括X轴马达、连接块、联轴器、螺杆、光轴滑杆及X滑块，所述连接块被固定在所述机架上，所述X轴马达被固定在所述连接块上，并通过所述联轴器与所述螺杆连接，所述光轴滑杆被固定在所述连接块上，所述X滑块通过所述螺杆上的传动螺纹沿着所述光轴滑杆沿X轴方向运动。优选的，所述软件控制系统通过所述点胶阀的通信接口控制所述点胶阀的进气口的气压，所述软件控制系统通过控制所述加热电偶对所述底板模块进行通信控制。优选的，所述点胶阀的进气口的压缩气体气压是0.6-1.5MPa。优选的，所述打印喷头的内径是0.1-2mm，挤出速度是0.001-1mL/s。优选的，所述打印喷头在所述软件控制系统对所述X轴电动模块和所述Y轴电动模块的联动控制下的移动速度是0.5-50mm/s。本专利技术解决其技术问题所采用的第三个技术方案是：一种硅胶3D打印机的打印方法，包括下列步骤：A、软件控制系统根据待打印硅胶产品的模型数据信息将所述硅胶产品划分成若干层；B、先在打印槽内装上硅胶原液，所述硅胶原液的深度大于待打印硅胶产品的高度；C、当打印第N层时，所述软件控制系统根据待打印硅胶产品的模型数据信息控制Z轴电动模块的Z轴马达旋转带动Z滑块和固定在所述Z滑块上的底板模块运动到第N层高度，将打印喷头置于所述硅胶原液的液面以下，控制点胶阀在特定压力下将硅胶固化催化剂从压力桶经所述点胶阀在所述打印喷头挤出，通过所述软件控制系统对X轴电动模块和Y轴电动模块的联动控制将打印喷头移动至特定位置，挤出的硅胶固化催化剂与所述打印槽内的所述硅胶原液充分反应后迅速固化，固化后的结构在所述硅胶原液的高粘度支撑下自然成型，完成第N层硅胶结构的打印；随后所述软件控制系统控制所述Z轴电动模块的Z轴马达旋转带动Z滑块和固定在所述Z滑块上的底板模块下降一个层厚的高度，转入第N+1层重复上述步骤打印直至完成该硅胶产品。优选的，在步骤B中，所述硅胶原液由以下成分组成：以重量百分比计算，以羟基封端的线型聚有机硅氧烷，或官能度至少为2的含乙烯基端基或侧基的聚硅氧烷为基础胶，2.4-59.9wt％，以硅原子上连有酰氧基或氢原子或羟基的有机硅氧烷，或含硅氢键的低聚硅氧烷为交联剂，23-69.2wt％，以补强性或弱补强性填充剂为填充料，10-30wt％。优选的，所述补强性或弱补强性填充剂是选自原始粒径为10-50nm且比表面积70-400m2/g的补强性填充剂或是原始粒径为300-1000nm且比表面积在30m2/g以下的弱补强性填充剂。更优选的，所述填充料为白炭黑、炭黑、碳酸钙、石英粉、硅藻土、氧化锌、二氧化钛。优选的，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅胶原液，包含以下的组分，以质量百分数计：基础胶，2.4‑59.9wt％，交联剂，23‑69.2wt％，填充料，10‑30wt％，所述基础胶为以羟基封端的线型聚有机硅氧烷，或者所述基础胶为官能度至少为2的含乙烯基端基或侧基的聚硅氧烷；所述交联剂为硅原子上连有酰氧基或氢原子或羟基的有机硅氧烷，或者所述交联剂为含硅氢键的低聚硅氧烷；所述填充料为补强性或弱补强性填充剂。

【技术特征摘要】
1.一种硅胶原液，包含以下的组分，以质量百分数计：基础胶，2.4-59.9wt％，交联剂，23-69.2wt％，填充料，10-30wt％，所述基础胶为以羟基封端的线型聚有机硅氧烷，或者所述基础胶为官能度至少为2的含乙烯基端基或侧基的聚硅氧烷；所述交联剂为硅原子上连有酰氧基或氢原子或羟基的有机硅氧烷，或者所述交联剂为含硅氢键的低聚硅氧烷；所述填充料为补强性或弱补强性填充剂。2.根据权利要求1所述的硅胶原液，其特征在于：还包括增粘剂，所述增粘剂为硅烷偶联剂。3.根据权利要求1或2所述的硅胶原液，其特征在于：所述硅胶原液在25℃条件下粘度值范围为3000-100000cps，固化后的硅胶硬度为0-50A，拉伸强度为1-5MPa，伸长率为170-1200％，撕裂强度为3-26kN/m。4.一种使用权利要求1至3中任一项所述的硅胶原液的硅胶3D打印机，其特征在于：包括运动模块，打印模块和软件控制系统，所述运动模块包括机架(1)，安装在所述机架(1)上沿坐标系方向设置的X轴电动模块(2)、Y轴电动模块(3)、Z轴电动模块(4)和安装在所述Z轴电动模块(4)上的底板模块(8)，所述打印模块包括顺次连接的压力桶(5)、点胶阀(6)和打印喷头(7)，所述打印喷头(7)通过固定板(22)固定在所述Y轴电动模块(3)上，所述底板模块(8)包括固定在所述Z轴电动模块(4)上的打印托板(19)和固定在所述打印托板(19)上的打印槽(20)，所述打印槽(20)内装有所述的硅胶原液，所述硅胶原液完全包裹从所述打印喷头(7)挤出的硅胶固化催化剂，所述软件控制系统对所述X轴电动模块(2)、Y轴电动模块(3)、Z轴电动模块(4)、点胶阀(6)进行通信控制。5.根据权利要求4所述的硅胶3D打印机，其特征在于：所述X轴电动模块(2)、Y轴电动模块(3)、Z轴电动模块(4)分别包括在X轴马达(17)、Y轴马达、Z轴马达驱动下分别沿着X轴、Y轴、Z轴方向滑动的X滑块(18)、Y滑块、Z滑块，所述打印托板(19)固定在所述Z轴电动模块(4)的所述Z滑块上，所述打印喷头(7)通过所述固定板(22)固定在所述Y轴电动模块(3)的所述Y滑块上。6.根据权利要求4或5所述的硅胶3D打印机，其特征在于：所述底板模块(8)还包括在所述打印槽(20)的内壁均匀分布的加热电偶(21)，所述加热电偶(21)通过耐高温粘合剂固定在所述打印槽(20)的内壁。7.根据权利要求6所述的硅胶3D打印机，其特征在于：所述加热电偶(21)的预热温度是50-120℃，所述硅胶固化催化剂是锡含量为15-35wt％的有机锡化合物或铂金含量为0.1-1wt％的铂化合物及其配合物。8.根据权利要求7所述的硅胶3D打印机，其特征在于：所述压力桶(5)通过软管与所述点胶阀(6)的进料口(11)相连，所述点胶阀(6)的出料口(9)通过软管与所述打印喷头(7)相连，所述点胶阀(6)的进气口(12)连通压缩空气。9.根据权利要求8所述的硅胶3D打印机，其特征在于：所述软件控制系统通过所述点胶阀(6)的通信接口(10)控制所述点胶阀(6)的进气口(12)的气压，所述软件控制系统通过控制所述加热电偶(21)对...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐方远，宫海波，仝站国，毛蒙，
申请(专利权)人：宁波创导三维医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33