本發明涉及一種激光燒結3d打印快速成型粉體材料的制備方法，屬于快速成型的材料領域，特別涉及一種以糖為膠粘劑熱法制備激光燒結3d打印覆膜砂的方法及激光燒結3d打印成型。
背景技術：
糖是由甘蔗和甜菜榨出的糖蜜制成的精糖，是由葡萄糖及果糖各一個分子脫水縮合而成的非還原性的雙糖，加熱至160℃，便熔化成為濃稠透明的液體，冷卻時又重新結晶。加熱時間延長，蔗糖即分解為葡萄糖及脫水果糖。在190~220℃的較高溫度下，蔗糖便脫水縮合成為焦糖。焦糖具有很強的粘結作用，可以使粉體粘結在一起，起到粘結劑的作用。采用糖作為膠粘劑代替化學膠粘劑，減少環境污染問題。
寶珠砂又名電熔陶粒，是石英砂的高級替代品。石英砂的優點是分布廣泛，成本低廉；但其缺點也相當明顯：一是膨脹系數大，鑄件精度低；二是鑄件表面粘砂嚴重，清砂困難。究其因，是石英在不同的溫度下會有多種同質異晶體生成，體積變化大；受耐火度(石英砂的耐火度在1400~1700℃之間)的限制，鑄件局部（孔、槽、及熱節集中的部位）粘砂嚴重，清理十分困難。上述缺點在大型鑄鋼件的生產中尤為嚴重。寶珠砂能克服這些缺點，從而大大提高了鑄件的質量。寶珠砂是以優質鋁釩土為原料，經煅燒、電熔、造粒、分篩等工藝而制成的。
覆膜砂（coatedsand）。砂粒表面在造型前即覆有一層固體樹脂膜的型砂或芯砂。有冷法和熱法兩種覆膜工藝：冷法用乙醇將樹脂溶解，并在混砂過程中加入烏洛托品，使二者包覆在砂粒表面，乙醇揮發，得覆膜砂；熱法把砂預熱到一定溫度，加樹脂使其熔融，攪拌使樹脂包覆在砂粒表面，加烏洛托品水溶液及潤滑劑，冷卻、破碎、篩分得覆膜砂。用于鑄鋼件、鑄鐵件。覆膜砂是由德國克洛寧博士于二次大戰期間發明的，其工藝過程是將粉狀的熱固性酚醛樹脂與寶珠砂機械混合，加熱時固化。后發展成用熱塑性酚醛樹脂加潛伏性固化劑（烏洛托品）和潤滑劑通過一定的覆膜工藝配制成覆膜砂，當覆膜砂受熱時包覆在砂粒表面的樹脂熔融，在烏洛托品分解出的亞甲基的作用下，熔融的樹脂由線性結構迅速轉變成不熔融的體型結構，從而使覆膜砂固化成型。
激光燒結3d打印屬于增材制造的一種方法。這種工藝也是以激光器為能量源，通過激光束使塑料、蠟、陶瓷、金屬或其復合物的粉末均勻地燒結在加工平面上。在工作臺上均勻鋪上一層很薄的粉末作為原料，激光束在計算機的控制下，通過掃描器以一定的速度和能量密度按分層面的二維數據掃描。經過激光束掃描后，相應位置的粉末就燒結成一定厚度的實體片層，未掃描的地方仍然保持松散的粉末狀。這一層掃描完畢后，隨后需要對下一層進行掃描。先根據物體截層厚度即分層層厚而降低工作臺，鋪粉滾筒再一次將粉末鋪平，可以開始新一層的掃描。如此反復，直至掃描完所有層面。去掉多余粉末，并經過后處理，即可獲得產品。
在現有的成型材料領域中，由于sls快速成型技術具有原料來源多樣和零件的構建時間較短等優點，故在快速成型領域有著較廣泛的應用。但大部分是有機材料和復合材料，中國發明專利cn1379061a中公開了一種用于激光燒結成型制品的尼龍粉末材料，通過化學合成和工藝的改進，對尼龍粉末材料的表面進行處理，得到了燒結性能優良，成型制品強度高，韌性好的產品，簡化了激光燒結尼龍材料的制備工藝，降低了成本；中國發明專利cn103881371中公開了一種激光燒結3d制造技術用石塑復合粉末及其制備方法。
本申請將以糖膠粘劑熱涂層到到改性后的寶珠砂表面，得到覆膜砂可以直接采用激光燒結3d打印成型。成型過程中不需要噴灑膠粘劑。優點是膠粘劑用量大大減少，減少環境污染，產品的品質高。本申請的工藝制備的覆膜砂膠粘劑涂層均勻，表面光滑，流動性好，適合激光燒結3d打印成型。此外，本申請提供的制備方法簡單，成本低。
技術實現要素：
本發明的目是提供一種以糖為膠粘劑熱法制備激光燒結3d打印覆膜砂的方法，快速成型覆膜砂不需要噴灑粘結劑可直接激光掃描成型；
本發明的目的通過以下技術方案實現。
一種以糖為膠粘劑熱法制備激光燒結3d打印覆膜砂的方法，其特征在于，該方法具有以下工藝步驟：
（1）寶珠砂預處理：將寶珠砂用水清洗后，浸泡在質量百分濃度為1~3%的十二烷基磺酸鈉的水溶液中，室溫放置30h，固液分離，干燥，得到預處理寶珠砂；
（2）激光燒結3d打印覆膜砂制備：在反應器中，按質量百分濃度加入，預處理寶珠砂：90%~95%，強力攪拌，溫度升至110±2℃，加入硬脂酰胺：0.5%~3%，攪拌20min，溫度繼續升高到190±2℃，加入白糖：3%~8%，三亞乙基四胺：0.2%~2.0%，聚乙二醇：0.2%~2.0%，各組分之和為百分之百，溫度升至210±2℃，強力攪拌30min，冷至室溫，研磨，過160目篩，得到激光燒結3d打印覆膜砂。
在步驟（1）中所述的寶珠砂的粒徑在180~260目范圍內。
在步驟（1）中所述的寶珠砂與十二烷基磺酸鈉的水溶液的固液比為1g：3~5ml范圍內。
在步驟（2）中所述的聚乙二醇為聚乙二醇200或聚乙二醇400。
在步驟（2）中所述的聚乙二醇與三亞乙基四胺質量比為1：1.
在步驟（2）中所述的白糖為食用的綿白糖或白砂糖。
本發明所述的顆粒度測試方法是采用激光粒度儀測得的粒度當量直徑尺寸。
本發明與現有技術比較，具有如下優點及有益效果：
（1）本發明獲得的激光燒結3d打印覆膜砂，采用糖作為膠粘劑涂層在寶珠砂表面，綠色環保，不需要噴灑粘結劑在激光燒結條件下可直接成型。
（2）本發明獲得的激光燒結3d打印覆膜砂，顆粒的粒徑均勻，球形度高，流動性好的特點，性質穩定；由這種快速成型粉末材料可以制造薄壁模型或微小零部件，制造出產品具有表面光澤度高，強度好，精度高等特點。
（3）本發明獲得的激光燒結3d打印覆膜砂，具有制備工藝簡單，條件易于控制，生產成本低，易于工業化生產，易于儲存，無污染等優點。
具體實施方式
實施例1
（1）寶珠砂預處理：將1000g寶珠砂用水清洗后，浸泡在3000ml質量百分濃度為1%的十二烷基磺酸鈉的水溶液中，室溫放置30h，固液分離，干燥，得到預處理寶珠砂；
（2）激光燒結3d打印覆膜砂制備：在反應器中，加入預處理寶珠砂：900g，強力攪拌，溫度升至110±2℃，加入硬脂酰胺：16g，攪拌20min，溫度繼續升高到190±2℃，加入白糖：80g，三亞乙基四胺：2g，聚乙二醇：2g，溫度升至210±2℃，強力攪拌30min，冷至室溫，研磨，過160目篩，得到激光燒結3d打印覆膜砂。
實施例2
（1）寶珠砂預處理：將1000g寶珠砂用水清洗后，浸泡在4000ml質量百分濃度為2%的十二烷基磺酸鈉的水溶液中，室溫放置30h，固液分離，干燥，得到預處理寶珠砂；
（2）激光燒結3d打印覆膜砂制備：在反應器中，加入預處理寶珠砂：930g，強力攪拌，溫度升至110±2℃，加入硬脂酰胺：10g，攪拌20min，溫度繼續升高到190±2℃，加入白糖：50g，三亞乙基四胺：5g，聚乙二醇：5g，溫度升至210±2℃，強力攪拌30min，冷至室溫，研磨，過160目篩，得到激光燒結3d打印覆膜砂。
實施例3
（1）寶珠砂預處理：將1000g寶珠砂用水清洗后，浸泡在5000ml質量百分濃度為3%的十二烷基磺酸鈉的水溶液中，室溫放置30h，固液分離，干燥，得到預處理寶珠砂；
（2）激光燒結3d打印覆膜砂制備：在反應器中，加入預處理寶珠砂：950g，強力攪拌，溫度升至110±2℃，加入硬脂酰胺：6g，攪拌20min，溫度繼續升高到190±2℃，加入白糖：30g，三亞乙基四胺：7g，聚乙二醇：7g，溫度升至210±2℃，強力攪拌30min，冷至室溫，研磨，過160目篩，得到激光燒結3d打印覆膜砂。
實施例4
（1）寶珠砂預處理：將1000g寶珠砂用水清洗后，浸泡在3500ml質量百分濃度為2.5%的十二烷基磺酸鈉的水溶液中，室溫放置30h，固液分離，干燥，得到預處理寶珠砂；
（2）激光燒結3d打印覆膜砂制備：在反應器中，加入預處理寶珠砂：920g，強力攪拌，溫度升至110±2℃，加入硬脂酰胺：10g，攪拌20min，溫度繼續升高到190±2℃，加入白糖：40g，三亞乙基四胺：20g，聚乙二醇：10g，溫度升至210±2℃，強力攪拌30min，冷至室溫，研磨，過160目篩，得到激光燒結3d打印覆膜砂。
實施例5
（1）寶珠砂預處理：將1000g寶珠砂用水清洗后，浸泡在4500ml質量百分濃度為1.5%的十二烷基磺酸鈉的水溶液中，室溫放置30h，固液分離，干燥，得到預處理寶珠砂；
（2）激光燒結3d打印覆膜砂制備：在反應器中，加入預處理寶珠砂：930g，強力攪拌，溫度升至110±2℃，加入硬脂酰胺：7g，攪拌20min，溫度繼續升高到190±2℃，加入白糖：30g，三亞乙基四胺：3g，聚乙二醇：20g，溫度升至210±2℃，強力攪拌30min，冷至室溫，研磨，過160目篩，得到激光燒結3d打印覆膜砂。
使用方法：將激光燒結3d打印覆膜砂加入到選擇性激光燒結成型機的供粉缸中，鋪粉滾輪將粉末材料均勻地鋪在加工平面上并被加熱至加工溫度，激光器發出激光，計算機控制激光器的開關及掃描器的角度，使得激光束在加工平面上根據對應的二維片層形狀進行掃描，激光束掃過之后，工作臺下移一個層厚，再鋪粉，激光束掃描，如此反復，得到激光燒結件；其中激光束在加工平面上掃描的方式為分區域掃描，激光功率為80~100w，掃描速度為1500mm/s，掃描間距為0.1~0.15mm，分層厚度為0.10~0.2mm，預熱溫度：100℃，加工溫度為200~210℃。