CN107876751A

CN107876751A - Fdm三维成型丝料、制造方法及成型方法

Info

Publication number: CN107876751A
Application number: CN201610958197.9A
Authority: CN
Inventors: 苏健强; 宋道权
Original assignee: Print Rite Unicorn Image Products Co Ltd
Current assignee: Print Rite Unicorn Image Products Co Ltd
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-11-03
Publication date: 2018-04-06

Abstract

本发明涉及一种三维成型丝料、制造方法及成型方法。三维成型丝料的组份包括:金属材料、粘结剂、分散剂、柔韧性增强剂和稳定剂。本发明把金属材料制作为可弯曲的金属丝状材料，同时能够在FDM三维打印机通常设定的温度下形成三维物体，极大地提升金属三维物体的成型效率。这种丝状材料实现了金属丝状材料的弯曲，弯曲的时候不会折断，其在FDM三维打印机上的应用实现了突破。传统工艺的金属三维物体的成型过程较慢，而应用本发明提供的丝状材料后，采用FDM三维打印机进行成型，成型效率得到显著提升。

Description

FDM三维成型丝料、制造方法及成型方法

技术领域

本发明涉及三维成型丝料及其制造方法，具体地说，是涉及一种三维成型丝料及其制造方法。

背景技术

三维（3D）快速成型（打印），也被称为增材制造，基本原理是通过打印或铺设连续的材料层来产生三维物体。三维快速成型备或三维打印机通过转换物体的三维计算机模型并产生一系列截面切片来工作，然后打印每个切片，一个在另一个的顶部上，从而产生最终的三维物体。

三维快速成型的方法主要包括的类型为：立体平板印刷或光固化（Stereolithography,SLA)、分层实体制造（Laminated object manufacturing, LOM)、选择性激光烧结（Selective laser sintering, SLS)、熔融沉积成型（Fused depositionmodeling, FDM)。

目前，市面上FDM类型的三维打印机（成型机）最为常见，这种类型的三维打印机的成本较低，且打印的操作过程较为便利，初学者容易掌握。其主要原理是将线状丝材如PLA（聚乳酸）通过高温（通常为200℃至500℃范围内）喷嘴熔融，然后利用后续线材的连续挤压，将熔融状的材料通过喷嘴出口挤出，然后熔融状材料在打印平台上层层堆积而产生三维物体。例如，在申请号为CN201410827191.9、CN201510054483.8和CN201510313735.4的中国发明专利申请文件中就记载了FDM类型的三维打印机的结构特征及其工作原理。FDM三维打印机的打印材料通常为丝状线材，这种丝状线材一般是缠绕在丝料盒（丝料盘）装置上，例如在申请号为CN201410046863.2中国发明专利申请就公开了一种丝料盒，而在申请号为CN201410476655.6的中国发明专利申请中就公开了一种三维打印机的打印盒。这些类型的丝料盒（打印盒）可以用于装载、盘绕丝状材料如PLA打印材料。在现有技术中，珠海天威飞马打印耗材有限公司已经向市场公开销售了多种类型的FDM三维打印机、丝状打印材料、丝料盒，这些产品的结构特征和工作原理作为参考引入本文。

另外，对于粉末激光烧结成型（SLM）类型的 3D打印，其基本原理是在打印平台上铺设一层粉末材料后再用激光选择性烧结，然后用粉末材料再铺设下一层再激光烧结一次，循环上述步骤后可得到三维立体实物。但是激光烧结的方式需要耗费大量的能源才能使得粉末材料在高温熔化后成型，并且这种3D打印设备需要非常专业的维护，消耗的成本极大。例如在申请号为CN201420377082.7的中国实用新型专利申请中公开了一种金属粉末激光烧结三维打印机，其通过铺粉辊完成打印平台上的铺粉工作，之后再进行选择性激光烧结，但是这种打印机不仅铺粉工作的效率不高，而且激光烧结的过程需要耗费大量能源且也会降低工作效率。此外，在申请号为CN201310089876.3的中国发明专利提供一种打印金属与高分子粘结剂的混合材料成型的方法，而在申请号为CN201610270383.3的中国发明专利申请公开的打印方法中，其包括了初步成型步骤，用加热装置对所述三维打印材料进行加热处理，加热装置的加热温度为50℃至300℃，黏结剂在50℃至300℃下将金属粉末黏结，把三维打印材料挤出在打印平台上形成初步固化物体，烧结步骤把初步固化物体烧结固化为成型物体。

然而，上述金属三维物体的打印效率仍然不足，或者其实现难度较大。如果把金属材料制作为可弯曲的金属丝状材料，同时能够在FDM三维打印机通常设定的温度（如200℃至300℃）下形成三维物体，这样会极大地提升金属三维物体的成型效率。然而，现有的金属材料无法制作成为丝状材料，并且这种丝状材料根本无法弯曲，弯曲的时候非常容易折断，无法弯曲的后果就是不能够绕在丝料盘上，因此，其在FDM三维打印机上的应用就受到了明显的限制。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提供一种三维成型丝料，这种三维成型丝料可以卷曲为盘形而盘绕在FDM三维打印机的丝料盘上，然后通过FDM三维打印机的成型原理在200℃至500℃下即可完成三维物体的成型。

本发明的另一目的是提供一种上述三维成型丝料的制造方法。

本发明的再一目的是利用上述三维成型丝料提供一种FDM三维打印机的成型方法。

本发明提供的FDM三维成型丝料的组份包括:

基材，基材为金属材料或者陶瓷材料或者玻璃材料，基材占据的重量百分比是60%以上；

粘结剂，粘结剂占据的重量百分比是1%以上；

分散剂，分散剂占据的重量百分比是0.1%以上；

柔韧性增强剂，柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.1%以上。

由上述方案可见，把金属材料制或者陶瓷材料或者玻璃材料作为可弯曲的金属材料制或者陶瓷材料或者玻璃材料丝状材料，同时能够在FDM三维打印机通常设定的温度（如200℃至300℃）下形成三维物体，极大地提升金属三维物体的成型效率。这种丝状材料实现了金属材料制或者陶瓷材料或者玻璃材料的弯曲，弯曲的时候不会折断，其在FDM三维打印机上的应用实现了突破。传统工艺的金属三维物体的成型过程较慢，而应用本发明提供的丝状材料后，采用FDM三维打印机进行成型，成型效率得到显著提升。

一个优选的方案是，金属材料为以下物质中的至少一种：Fe/Ni金属材料、Wc/Co/Cu金属材料、YBa2Cu3O7金属材料、Si/Al金属材料、Al2O3/Tic金属材料、铁金属材料、钴金属材料、钼金属材料、铬金属材料、铌金属材料、镍金属材料、锰金属材料、钨金属材料、铜金属材料、铝金属材料。

陶瓷材料为SiC材料、Si3N4材料。

一个优选的方案是，粘结剂为以下物质中的至少一种：石蜡基粘结剂、蜂蜡、硬脂酸、巴西棕榈蜡、乙烯丙烯酸乙酯、SAN树脂、ABS树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇甲谜醋酸酯、2-吡咯烷酮、聚对苯二甲酸丁二醇酯、乙基纤维素、醋酸纤维、羟丙基纤维素、低氮硝化纤维素、乙烯-丁烯纤维素、聚乙烯缩丁醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、尼龙；

分散剂为以下物质中的至少一种：聚酰胺、聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚丙烯酸酯。

一个优选的方案是，FDM三维打印丝料还包括稳定剂，稳定剂为氧化锌类热稳定剂；柔韧性增强剂为增塑剂，增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的混合物，邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的重量百分比为0.1：1至10：1。

一个优选的方案是，基材占据的重量百分比是85%至90%；粘结剂占据的重量百分比是4%至9%；分散剂占据的重量百分比是0.5%至3%；柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.5%至3%；稳定剂占据的重量百分比是0.5%至0.8%。

一个优选的方案是，三维成型丝料的弯曲强度大于6.5 MPa。

本发明提供的三维成型丝料包括基材，基材为金属材料或者陶瓷材料或者玻璃材料，基材占据的重量百分比是60%以上；三维成型丝料的弯曲强度大于6.5 MPa。

本发明提供的FDM三维打印机的成型方法，FDM三维打印机包括打印平台、打印头和三维成型丝料；打印头可相对于打印平台在三维方向上移动，缠绕在FDM三维打印机的丝料盘上；成型方法包括初步成型步骤：打印头把三维成型丝料熔融后逐层成型在打印平台上形成初步固化物体，且三维成型丝料在打印头内的熔融温度为180℃至350℃；

三维成型丝料的组份包括:

粘结剂，粘结剂占据的重量百分比是1%以上；

分散剂，分散剂占据的重量百分比是0.1%以上；

柔韧性增强剂，柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.1%以上。

一个优选的方案是，在初步成型步骤后还包括脱脂步骤，也就是在加热后去除粘结剂、分散剂增塑剂，脱脂步骤可以采用现有技术的金属烧结成型前的脱脂步骤。

一个优选的方案是，在初步成型步骤后还包括烧结步骤。

本发明提供的三维成型丝料的制造方法，包括下面的步骤：

准备步骤：取得基材、粘结剂、分散剂、柔韧性增强剂和稳定剂，基材为金属粉末材料或者陶瓷粉末材料或者玻璃粉末材料，基材占据的重量百分比是60%以上，粘结剂占据的重量百分比是1%以上，分散剂占据的重量百分比是0.1%以上，柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.1%以上；

挤出步骤，把基材、粘结剂、分散剂、柔韧性增强剂通过螺杆挤出机，并且经过成型挤出机头在100℃至250℃下挤出得到挤出材料；

拉丝步骤，挤出材料利用拉丝机拉丝得到丝状材料;

卷丝步骤，把丝状材料卷曲在丝料盘上。

本发明提供的可卷曲金属基三维成型丝料的组份包括:金属材料，金属材料占据的重量百分比是80%至90%；粘结剂，粘结剂占据的重量百分比是1%至10%；分散剂，分散剂占据的重量百分比是0.1%至5%；柔韧性增强剂，柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.1%至5%。

由上述方案可见，把金属材料制作为可弯曲的金属丝状材料，同时能够在FDM三维打印机通常设定的温度（如200℃至300℃）下形成三维物体，极大地提升金属三维物体的成型效率。这种丝状材料实现了金属丝状材料的弯曲，弯曲的时候不会折断，其在FDM三维打印机上的应用实现了突破。传统工艺的金属三维物体的成型过程较慢，而应用本发明提供的丝状材料后，采用FDM三维打印机进行成型，成型效率得到显著提升。

一个优选的方案是，金属材料为以下物质中的至少一种：Fe/Ni金属材料（铁镍合金）、Wc/Co/Cu金属材料（碳化钨/钴/铜合金）、YBa₂Cu₃O₇金属材料（钇钡铜氧化物）、SiC金属材料（碳化硅）、Si₃N₄金属材料（氮化硅）、Si/Al金属材料（硅铝合金）、Al₂O₃/Tic金属材料（氧化铝/碳化钛复合材料）、铁金属材料、钴金属材料、钼金属材料、铬金属材料、铌金属材料、镍金属材料、锰金属材料、钨金属材料、铜金属材料、铝金属材料。

一个优选的方案是，粘结剂为以下物质中的至少一种：石蜡基粘结剂、蜂蜡、硬脂酸、巴西棕榈蜡、乙烯丙烯酸乙酯、苯乙烯丙烯腈（SAN）树脂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS）树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇甲谜醋酸酯、2-吡咯烷酮、聚对苯二甲酸丁二醇酯、乙基纤维素、醋酸纤维、羟丙基纤维素、低氮硝化纤维素、乙烯-丁烯纤维素、聚乙烯缩丁醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、尼龙。

一个优选的方案是，分散剂为以下物质中的至少一种：聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、聚丙烯酸酯（PEA）。

一个优选的方案是，稳定剂为氧化锌类热稳定剂。

一个优选的方案是，柔韧性增强剂为邻苯二甲酸二辛脂（DOP）和邻苯二甲酸二丁脂（DBP）的混合物，邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的重量百分比为0.1：1至10：1。

一个优选的方案是，金属材料占据的重量百分比是85%至90%；粘结剂占据的重量百分比是4%至9%；分散剂占据的重量百分比是0.5%至3%；柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.5%至3%；稳定剂占据的重量百分比是0.5%至0.8%。

一个优选的方案是，可卷曲金属基三维成型丝料的弯曲强度大于6.5 MPa。

本发明提供的可卷曲金属基三维成型丝料, 可卷曲金属基三维成型丝料的弯曲强度大于6.5 MPa。

本发明还提供了FDM三维打印机的成型方法，三维打印机包括打印平台、打印头和三维成型丝料；打印头可相对于打印平台在三维方向上移动，三维成型丝料缠绕在FDM三维打印机的丝料盘上；成型方法包括初步成型步骤：打印头把三维成型丝料熔融后逐层成型在打印平台上形成初步固化物体，且三维成型丝料在打印头内的熔融温度为180℃至350℃；三维成型丝料的组份包括:金属材料，金属材料占据的重量百分比是80%至90%；粘结剂，粘结剂占据的重量百分比是1%至10%；分散剂，分散剂占据的重量百分比是0.1%至5%；柔韧性增强剂，柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.1%至5%；稳定剂，稳定剂占据的重量百分比是0.1%至1%。

一个优选的方案是，在初步成型步骤后还包括烧结步骤。

本发明提供的可卷曲金属基三维成型丝料的制造方法包括下面的步骤：

准备步骤：取得金属粉末材料、粘结剂、分散剂、柔韧性增强剂和稳定剂，金属粉末材料占据的重量百分比是80%至90%，粘结剂占据的重量百分比是1%至10%，分散剂占据的重量百分比是0.1%至5%，柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.1%至5%，稳定剂占据的重量百分比是0.1%至1%；

挤出步骤，把金属粉末材料、粘结剂、分散剂、柔韧性增强剂和稳定剂通过螺杆挤出机，并且经过成型挤出机头在100℃至250℃下挤出得到挤出材料；

拉丝步骤，挤出材料利用拉丝机拉丝得到丝状材料;

卷丝步骤，把丝状材料卷曲在丝料盘上。

一个优选的方案是，所述成型挤出机头在160℃至190℃下挤出得到挤出材料。

附图说明

图1是本发明三维成型丝料的制造方法实施例的流程图。

图2是本发明三维成型丝料的制造方法实施例的螺杆挤出机和成型挤出机头的结构图。

图3是三维成型丝料实施例的丝状材料处于直线状态和弯曲状态时的示意图。

图4是三维成型丝料实施例的测试图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明提供的三维成型丝料包括有金属材料、粘结剂、分散剂、柔韧性增强剂以及稳定剂，其中，金属材料占三维成型丝料的总重量的百分比是80%至90%；粘结剂占三维成型丝料的总重量百分比是1%至10%；分散剂占三维成型丝料的总重量百分比是0.1%至5%；柔韧性增强剂占三维成型丝料的总重量百分比是0.1%至5%；稳定剂占三维成型丝料的总重量百分比是0.1%至1%。

优选地，金属材料为Fe/Ni金属材料（铁镍合金）、Wc/Co/Cu金属材料（碳化钨/钴/铜合金）、YBa₂Cu₃O₇金属材料（钇钡铜氧化物）、SiC金属材料（碳化硅）、Si₃N₄金属材料（氮化硅）、Si/Al金属材料（硅铝合金）、Al₂O₃/Tic金属材料（氧化铝/碳化钛复合材料）、铁金属材料、钴金属材料、钼金属材料、铬金属材料、铌金属材料、镍金属材料、锰金属材料、钨金属材料、铜金属材料、铝金属材料。

优选地，粘结剂为石蜡基粘结剂、蜂蜡、硬脂酸、巴西棕榈蜡、乙烯丙烯酸乙酯、苯乙烯丙烯腈（SAN）树脂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS）树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇甲谜醋酸酯、2-吡咯烷酮、聚对苯二甲酸丁二醇酯、乙基纤维素、醋酸纤维、羟丙基纤维素、低氮硝化纤维素、乙烯-丁烯纤维素、聚乙烯缩丁醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、尼龙。

优选地，分散剂为以下物质中的至少一种：聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、聚丙烯酸酯（PEA）。稳定剂为氧化锌类热稳定剂。

优选地，柔韧性增强剂为邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的混合物，邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的重量百分比为0.1：1至10：1。

优选地，金属材料占据的重量百分比是85%至90%；粘结剂占据的重量百分比是4%至9%；分散剂占据的重量百分比是0.5%至3%；柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.5%至3%；稳定剂占据的重量百分比是0.5%至0.8%。

第一实施例：

本实施例的三维成型丝料的制造方法包括下面的步骤。

如图1所示，首先，执行准备步骤S1，取得80份铁镍合金（Fe/Ni）金属材料、10份石蜡基粘结剂、0.5份聚酰胺分散剂、0.5份柔韧性增强剂和0.5份氧化锌热稳定剂。其中，柔韧性增强剂为邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的混合物，且邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的重量百分比为1：1。

然后，执行挤出步骤S2，把上述金属材料、粘结剂、分散剂、柔韧性增强剂和稳定剂通过螺杆挤出机，并且经过成型挤出机头在100℃至250℃下挤出得到挤出材料。如图2所示，各组份原料经加料口10加入到螺杆挤出机11内，螺杆12持续搅动各组份原料以达到混合均匀的目的，然后经过成型挤出机头13挤出得到挤出材料14。

接着，执行拉丝步骤S3，挤出材料利用拉丝机拉丝得到丝状材料。如图3所示，是丝状材料20可以是直线形式，并且在外力作用发生弯曲变形，同时，在弯曲变形后这种丝状材料20不会发生断裂。在优选的实施方式中，在拉丝步骤后还包括冷却步骤，在冷却步骤中把丝状材料冷却至室温。拉丝后的丝状材料的直径为1.75毫米±0.05毫米。

最后，执行卷丝步骤S4，由于这种丝状材料20可以弯曲变形，因此可以把丝状材料20卷曲在丝料盘上。

本实施例的三维打印机包括打印平台、打印头和三维成型丝料，打印头可相对于打印平台在三维方向上移动，三维成型丝料缠绕在FDM三维打印机的丝料盘上。本实施例的三维打印机的具体结构特征和工作原理请参见背景技术部分。本实施例的三维打印机的成型方法包括初步成型步骤和烧结步骤，三维成型丝料采用本实施例的三维成型丝料。

在初步成型步骤中，打印头把三维成型丝料熔融后逐层成型在打印平台上形成初步固化物体，且三维成型丝料在打印头内的熔融温度为180℃至350℃。

在烧结步骤中，把上述得到的初步固化物体放置在真空环境下、1200℃高温环境下烧结固化，最终完成三维物体的成型，成型后的物体的密度值为7.70。烧结步骤的具体工艺可参见现有的金属粉末烧结工艺的过程。

第二实施例：

本实施例的三维成型丝料的制造方法包括下面的步骤。

首先，执行准备步骤：取得85份铁镍合金（Fe/Ni）金属材料、10份蜂蜡粘结剂、0.3份聚甲醛分散剂、0.7份柔韧性增强剂和0.2份氧化锌热稳定剂。其中，柔韧性增强剂为邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的混合物，且邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的重量百分比为0.3：1。

然后，执行挤出步骤，把上述金属材料、粘结剂、分散剂、柔韧性增强剂和稳定剂通过螺杆挤出机，并且经过成型挤出机头在160℃至190℃下挤出得到挤出材料。

接着，执行拉丝步骤，挤出材料利用拉丝机拉丝得到丝状材料，在优选的实施方式中。在拉丝步骤后还包括冷却步骤，在冷却步骤中把丝状材料冷却至室温。

最后，执行卷丝步骤，把丝状材料卷曲在丝料盘上。

在初步成型步骤中，打印头把三维成型丝料熔融后逐层成型在打印平台上形成初步固化物体，且三维成型丝料在打印头内的熔融温度为200℃至300℃。

在烧结步骤中，把上述得到的初步固化物体放置在真空环境下、1200℃高温环境下烧结固化，最终完成三维物体的成型，成型后的物体的密度值为7.74。烧结步骤的具体工艺可参见现有的金属粉末烧结工艺的过程。

第三实施例：

在执行准备步骤中，取得90份铁镍合金（Fe/Ni）金属粉末材料、10份蜂蜡粘结剂、0.4份聚甲醛分散剂、0.6份柔韧性增强剂和0.3份氧化锌热稳定剂。其中，柔韧性增强剂为邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的混合物，且邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的重量百分比为0.5：1。成型后的物体的密度值为7.82。

其它步骤与上述第二实施例相同，不再赘述。

第四实施例：

在执行准备步骤中，取得80份铁镍合金（Fe/Ni）金属粉末材料、10份乙烯丙烯酸乙酯粘结剂、0.3份聚丙烯分散剂、0.7份柔韧性增强剂和0.2份氧化锌热稳定剂。其中，柔韧性增强剂为邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的混合物，且邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的重量百分比为0.3：1。成型后的物体的密度值为7.75。

第五实施例：

在执行准备步骤中：取得85份铁镍合金（Fe/Ni）金属材料、10份硬脂酸粘结剂、0.3份聚甲醛分散剂、0.7份柔韧性增强剂和0.4份氧化锌热稳定剂。其中，柔韧性增强剂为邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的混合物，且邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的重量百分比为0.8：1。成型后的物体的密度值为7.74。

第六实施例：

在执行准备步骤中：取得85份铁镍合金（Fe/Ni）金属材料、10份硬脂酸粘结剂、0.3份聚乙烯分散剂、0.7份柔韧性增强剂和0.5份氧化锌热稳定剂。其中，柔韧性增强剂为邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的混合物，且邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的重量百分比为1.2：1。成型后的物体的密度值为7.80。

三维成型丝料的第七实施例至第九实施例的实验数据如下表所示：

组别	CrNiMn不锈钢粉末	粘结剂	稳定剂氧化锌	高温烧结温度（℃）	实物三维物体密度
						第七实施例	80%	10%	1%	1300	7.71
第八实施例	85%	10%	1%	1300	7.73
						第九实施例	90%	10%	1%	1300	7.81

第七实施例至第九实施例的未述及的其它步骤和参数与第一实施例相同，不再赘述。

对上述第一实施例至第六实施例得到的三维成型丝料进行样本采样，对这些样本按照标准GB/T9341-2008进行测试。样本的形状为：长80.00毫米（mm)，宽10.00毫米（mm),厚4.11毫米（mm)。样本测试的速度采用线速度：10.0毫米/分钟（mm/min)。样本测试的跨度为66毫米（mm）。

样本的测试结果如下表所示：

测试指标	规定扰度时的负荷	规定扰度时的弯曲应力σfc	弯曲模量Ef	弯曲强度下的弯曲应变εfM	弯曲强度σfM
						单位	N	MPa	MPa	MPa	MPa
平均值	9.293	6.969	642.120	0.142	6.995

其中，第一实施例的样品还得到了如图4所示曲线，曲线示出了应力随着应变(百分比)的变化趋势。

本发明提供的三维成型丝料, 三维成型丝料的弯曲强度大于6.9MPa，从而实现了金属基三维成型丝料的弯曲变形且不会折断。

在其它的实施方式中，本发明的三维成型丝料不包含热稳定剂，并且依然能够完成本发明的发明目的，也就是在不包含热稳定剂的情况下，三维成型丝料的弯曲强度能够达到要求，盘绕在丝料盘上。

在其它的实施方式中，三维成型丝料的组份还包括磁性材料如四氧化三铁，在上述三维成型丝料的制造方法中，在准备步骤和挤出步骤中，磁性材料粉末与其它原料如粘结剂等一起加入混合。三维成型丝料的组份还可以包括着色剂或者染料，以使得丝料具有不同的颜色。柔韧性增强剂例如是增塑剂，增塑剂例如为邻苯二甲酸酯类（或邻苯二甲酸盐类亦称酞酸酯）的化合物，邻苯二甲酸酯类塑化剂包括：邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯（DEHP）、邻苯二甲酸二正辛酯（DNOP或DnOP）、邻苯二甲酸丁苄酯（BBP）、邻苯二甲酸二仲辛酯（DCP）、邻苯二甲酸二环己酯（DCHP）等。本发明进一步对三维成型丝料的组份中的物料所起的作用或机理进行了阐述，但是这种作用机理不对本发明的保护范围起到限制作用。由于金属材料与粘结剂之间的密度相差较远，因此很难形成均匀的混合效果，而在组份中增加分散剂之后就可以对原料的均匀混合起到很好的作用。本发明的金属材料粉末和粘结剂形成丝料后，由于这种丝料的脆性较大，在弯曲的时候容易发生折断，而在组份中增加了柔韧性增强剂如增塑剂之后，其柔韧性或者弯曲强度得到了提升，上述表征结果可以说明。对于本发明的三维成型丝料，当其粘结剂、增塑剂、分散剂采用聚合物材料时，由于聚合物分子的分子量是一个较宽的范围，这就会造成三维成型丝料的熔融温度出现较大范围的波动，例如熔融温度范围在200℃至230℃内，而增加了热稳定剂后，可以使得三维成型丝料的熔融温度限定在一个较小的范围内，例如200℃至205℃之间。

最后需要说明的是，本发明不限于上述的实施方式，诸如弯曲强度大于6.9MPa,弯曲强度大于6.5MPa的设计等也在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims

1.FDM三维成型丝料, 其特征在于，所述三维成型丝料的组份包括:

基材，所述基材为金属材料或者陶瓷材料或者玻璃材料，所述基材占据的重量百分比是60%以上；

粘结剂，所述粘结剂占据的重量百分比是1%以上；

分散剂，所述分散剂占据的重量百分比是0.1%以上；

柔韧性增强剂，所述柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.1%以上。

2.根据权利要求1所述的FDM三维成型丝料，其特征在于：

所述金属材料为以下物质中的至少一种：Fe/Ni金属材料、Wc/Co/Cu金属材料、YBa₂Cu₃O₇金属材料、Si/Al金属材料、Al₂O₃/Tic金属材料、铁金属材料、钴金属材料、钼金属材料、铬金属材料、铌金属材料、镍金属材料、锰金属材料、钨金属材料、铜金属材料、铝金属材料；

所述陶瓷材料为SiC材料、Si₃N₄材料。

3.根据权利要求1所述的FDM三维成型丝料，其特征在于:

所述粘结剂为以下物质中的至少一种：石蜡基粘结剂、蜂蜡、硬脂酸、巴西棕榈蜡、乙烯丙烯酸乙酯、SAN树脂、ABS树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇甲谜醋酸酯、2-吡咯烷酮、聚对苯二甲酸丁二醇酯、乙基纤维素、醋酸纤维、羟丙基纤维素、低氮硝化纤维素、乙烯-丁烯纤维素、聚乙烯缩丁醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、尼龙；

所述分散剂为以下物质中的至少一种：聚酰胺、聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚丙烯酸酯。

4.根据权利要求1所述的FDM三维成型丝料，其特征在于：

所述FDM三维成型丝料还包括稳定剂，所述稳定剂占据的重量百分比是0.1%以上；

所述稳定剂为氧化锌类热稳定剂；

所述柔韧性增强剂为增塑剂，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的混合物，所述邻苯二甲酸二辛脂和邻苯二甲酸二丁脂的重量百分比为0.1：1至10：1。

5.根据权利要求4所述的三维成型丝料，其特征在于：

所述基材占据的重量百分比是85%至90%；

所述粘结剂占据的重量百分比是4%至9%；

所述分散剂占据的重量百分比是0.5%至3%；

所述柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.5%至3%；

所述稳定剂占据的重量百分比是0.5%至0.8%。

6.根据权利要求1至4任一项所述的三维成型丝料，其特征在于：

所述三维成型丝料的弯曲强度大于6.5 MPa。

7.三维成型丝料, 其特征在于，

所述三维成型丝料包括基材，所述基材为金属材料或者陶瓷材料或者玻璃材料，所述基材占据的重量百分比是60%以上；

所述三维成型丝料的弯曲强度大于6.5 MPa。

8.FDM三维打印机的成型方法，

所述FDM三维打印机包括：

打印平台；

打印头，所述打印头可相对于所述打印平台在三维方向上移动，

三维成型丝料，缠绕在所述FDM三维打印机的丝料盘上；

其特征在于：

所述成型方法包括初步成型步骤：所述打印头把所述三维成型丝料熔融后逐层成型在所述打印平台上形成初步固化物体，且所述三维成型丝料在所述打印头内的熔融温度为180℃至350℃；

所述三维成型丝料的组份包括:

粘结剂，所述粘结剂占据的重量百分比是1%以上；

分散剂，所述分散剂占据的重量百分比是0.1%以上；

9.根据权利要求8所述的FDM三维打印机的成型方法，其特征在于：

在所述初步成型步骤后还包括烧结步骤。

10.三维成型丝料的制造方法，其特征在于，包括下面的步骤：

准备步骤：取得基材、粘结剂、分散剂、柔韧性增强剂，所述基材为金属粉末材料或者陶瓷粉末材料或者玻璃粉末材料，所述基材占据的重量百分比是60%以上，所述粘结剂占据的重量百分比是1%以上，所述分散剂占据的重量百分比是0.1%以上，所述柔韧性增强剂占据的重量百分比是0.1%以上；

挤出步骤，把所述基材、所述粘结剂、所述分散剂、所述柔韧性增强剂通过螺杆挤出机，并且经过成型挤出机头在100℃至250℃下挤出得到挤出材料；

拉丝步骤，所述挤出材料利用拉丝机拉丝得到丝状材料;

卷丝步骤，把所述丝状材料卷曲在丝料盘上。