CN105381984A - 一种清除3d打印蜡型支撑材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于3D打印技术和后处理技术领域，具体公开了一种清除3D打印蜡型支撑材料的方法。所述方法包括以下步骤：将醇类有机溶剂、醇类聚合物有机溶剂和植物油按一定的比例搅拌均匀，制得有机混合溶剂；在一定温度下，将3D打印样品置于有机混合溶剂中浸泡，去除蜡型支撑材料后，取出3D打印样品进行反复水洗，干燥后获得无蜡的最终3D打印样品。本发明方法可直接溶解样品中残留的蜡，确保彻底清除蜡型材料的基本要求本发明方法对环境要求低、操作简单、成本低、效率高，而且不损伤树脂成型材料的尺寸、结构、表面性能等，适用于实验室或工厂中针对蜡型材料的清除后处理工艺，尤其是采用蜡型支撑材料的3D打印后处理环节。

Description

一种清除3D打印蜡型支撑材料的方法

技术领域

本发明属于3D打印技术和后处理技术领域，具体涉及一种清除3D打印蜡型支撑材料的方法。

背景技术

3D打印技术通过数字化技术、先进的打印设备以及材料，实现多曲面、非对称、结构复杂等精密模型的个性化定制，具备成本低、周期短、自动化程度高、精度高、附加值高等优点，已被应用于生物医疗、航空航天、影视教育、文化创意、时装设计、模具模型、玩具等多行业的产品开发和零部件制造。3D打印技术的一般制作流程为：(1)获取精确的数据，通过计算机数字化技术，建立三维模型文件；(2)选择合适的打印工艺，将模型文件导入3D打印设备；(3)通过逐层堆积成型材料和支撑材料的方式，实现模型的自动化制作；(4)将模型进行后处理，去除支撑材料，以获得具备完整结构的产品。

清除支撑材料的后处理是3D打印技术的重要组成部分和必经环节之一，直接影响最终产物的尺寸、结构和表面性能等。在使用有机材料的3D打印工艺中，支撑材料往往选用容易去除的水溶性或熔点低的材料，用于填充模型的中空结构，其中蜡型材料是目前最重要的支撑材料之一。清除蜡型支撑材料的一般方法为：对3D打印的模型进行热处理，待蜡熔化后，进一步通过有机溶剂清洗，以溶解清除残留的蜡。目前采用单纯的食用油进行清洗的方法，往往难以彻底清除残余的蜡，甚至在细微结构中残留蜡油混合物，导致样品在干燥后表面被白色蜡层所覆盖或者细微结构被蜡质混合物填充，这对样品的外观、结构与性能都将直接产生不良影响。

发明内容

针对现有3D打印后处理方法的缺点和不足，本发明提出了一种清除3D打印蜡型支撑材料的方法。该方法主要是应用一种新型的有机混合溶剂，在一定的温度下对采用蜡型支撑材料的3D打印样品进行浸泡，彻底清除残留的蜡，干燥后获得无蜡的最终3D打印样品。该方法具有对环境要求低、操作简单、制备容易、成本低、效率高、不损伤树脂成型材料的特点。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种清除3D打印蜡型支撑材料的方法，包括以下步骤：将醇类有机溶剂、醇类聚合物有机溶剂和植物油按一定的比例搅拌均匀，制得有机混合溶剂；在一定温度下，将3D打印样品置于有机混合溶剂中浸泡，去除蜡型支撑材料后，取出3D打印样品进行水洗，干燥后获得无蜡的最终3D打印样品。

所述的醇类有机溶剂为乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和异丁醇等中的一种。

所述的醇类聚合物有机溶剂为聚乙二醇、聚丙二醇和聚丁二醇等中的一种。

所述的植物油为大豆油、花生油、芝麻油、棕榈油、椰子油和菜籽油等中的一种。

所述的有机混合溶剂中醇类有机溶剂与醇类聚合物有机溶剂的体积比为1:1，植物油的体积为有机混合溶剂总体积的0～100％。

所述植物油的体积优选为有机混合溶剂总体积的40～80％。

所述的温度的范围为40～80℃。

所述的3D打印样品为采用蜡型支撑材料的3D打印样品。

本发明的原理是根据相似相溶规律，配置一种与蜡化学成分在极性与结构上相近的混合溶剂。蜡的主要化学成分为脂肪酸、脂醇和油脂，与本发明选取的醇类、醇类聚合物和植物油的互溶度较大，因此在适当的温度条件下，蜡质支撑材料可直接溶于混合溶剂中。由于蜡的有机成分多，因此混合溶剂对蜡型材料的溶解能力明显优于单一的溶剂。本发明优选毒性低、稳定性高、获取容易、溶解能力强、价格低廉的有机溶剂制备混合溶剂。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

本发明采用醇类有机溶剂、醇类聚合物有机溶剂和植物油所制备的有机混合溶剂对3D打印样品进行浸泡，可直接溶解3D打印样品中残留的蜡，确保彻底清除蜡型材料的基本要求；所采用的植物油密度低且沸点高，其覆盖在溶液的上层，可有效地减少其它溶剂的挥发，减少污染，保持混合溶剂的溶解能力；本发明方法对环境要求低、操作简单、成本低、效率高，而且不损伤树脂成型材料的尺寸、结构、表面性能等，适用于实验室或工厂中针对蜡型材料的清除后处理工艺，尤其是采用蜡型支撑材料的3D打印后处理环节。

附图说明

图1为3D打印样品清除蜡型支撑材料的工艺流程简图。

具体实施方式

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。

实施例1

采用3DSystem公司的Projet5000设备制作3D打印样品，其成型材料为黄色半透明光敏树脂，支撑材料为100％蜡型材料。将丙醇、聚丙二醇和大豆油按体积比为1:1:1的比例均匀搅拌，配制有机混合溶剂。在65℃下，将3D打印样品置于有机混合溶剂中浸泡，在蜡型支撑材料溶解后，取出3D打印样品进行反复水洗，干燥后获得最终3D打印样品。

结果表明，3D打印样品外观保持黄色半透明，表面清洁无白色蜡层产生，其细微结构中无发现残留的油蜡胶状物。混合溶剂在溶解蜡型支撑材料的同时，不影响3D打印样品的外观、表面质量、尺寸及细微结构。

实施例2

采用3DSystem公司的Projet5000设备制作3D打印样品，其成型材料为黄色半透明光敏树脂，支撑材料为100％蜡型材料。将异丙醇、聚乙二醇和大豆油按体积比为1:1:1的比例均匀搅拌，配制有机混合溶剂。在65℃下，将3D打印样品置于有机混合溶剂中浸泡，在蜡型支撑材料溶解后，取出3D打印样品进行反复水洗，干燥后获得最终3D打印样品。

结果表明，3D打印样品外观保持黄色半透明，表面清洁无白色蜡层产生，其细微结构中无发现残留的油蜡胶状物。混合溶剂在溶解蜡型支撑材料的同时，不影响3D打印样品的外观、表面质量、尺寸及细微结构。

实施例3

采用3DSystem公司的Projet5000设备制作3D打印样品，其成型材料为黄色半透明光敏树脂，支撑材料为100％蜡型材料。将异丙醇、聚乙二醇和花生油按体积比为1:1:2的比例均匀搅拌，配制有机混合溶剂。在70℃下，将3D打印样品置于有机混合溶剂中浸泡，在蜡型支撑材料溶解后，取出3D打印样品进行反复水洗，干燥后获得最终3D打印样品。

结果表明，3D打印样品外观保持黄色半透明，表面清洁无白色蜡层产生，其细微结构中无发现残留的油蜡胶状物。混合溶剂在溶解蜡型支撑材料的同时，不影响3D打印样品的外观、表面质量、尺寸及细微结构。

对比例1

采用3DSystem公司的Projet5000设备制作3D打印样品，其成型材料为黄色半透明光敏树脂，支撑材料为100％蜡型材料。在65℃下，将三组3D打印样品分别浸入异丙醇、聚乙二醇和花生油中，在蜡型支撑材料溶解后，取出3D打印样品进行反复水洗，干燥后获得最终3D打印样品。

结果表明，异丙醇和聚乙二醇处理的3D打印样品外观都产生不同程度的白状化，透明度下降，而且浸泡过程中有机溶剂挥发，产生明显刺激性气味。花生油处理的3D打印样品在缝隙结构中发现残留的油蜡胶状物，使细微图案变得不明显，影响3D打印样品细微结构。

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。

Claims (8)

1.一种清除3D打印蜡型支撑材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：将醇类有机溶剂、醇类聚合物有机溶剂和植物油按一定的比例搅拌均匀，制得有机混合溶剂；在一定温度下，将3D打印样品置于有机混合溶剂中浸泡，去除蜡型支撑材料后，取出3D打印样品进行水洗，干燥后获得无蜡的最终3D打印样品。

2.根据权利要求1所述的清除3D打印蜡型支撑材料的方法，其特征在于，所述的醇类有机溶剂为乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和异丁醇中的一种。

3.根据权利要求1所述的清除3D打印蜡型支撑材料的方法，其特征在于，所述的醇类聚合物有机溶剂为聚乙二醇、聚丙二醇和聚丁二醇中的一种。

4.根据权利要求1所述的清除3D打印蜡型支撑材料的方法，其特征在于，所述的植物油为大豆油、花生油、芝麻油、棕榈油、椰子油和菜籽油中的一种。

5.根据权利要求1所述的清除3D打印蜡型支撑材料的方法，其特征在于，所述的有机混合溶剂中醇类有机溶剂与醇类聚合物有机溶剂的体积比为1:1，植物油的体积为有机混合溶剂总体积的0～100％。

6.根据权利要求5所述的清除3D打印蜡型支撑材料的方法，其特征在于，所述植物油的体积为有机混合溶剂总体积的40～80％。

7.根据权利要求1所述的清除3D打印蜡型支撑材料的方法，其特征在于，所述的温度的范围为40～80℃。

8.根据权利要求1所述的清除3D打印蜡型支撑材料的方法，其特征在于，所述的3D打印样品为采用蜡型支撑材料的3D打印样品。