本发明属于选择性激光烧结，具体涉及一种选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料及其制备方法和制造三维物体的方法。
背景技术：
1、选择性激光烧结(sls)工艺是增材制造工艺中的一种，已经广泛应用到生活中各个领域。选择性激光烧工艺采用的基材为高分子粉末，高分子粉末被一层一层的铺到成型缸上，一层一层的高分子粉末被热辐射能量和激光辐射能量后烧结，高分子粉末成为黏流态，最后高分子粉末和高分子烧结成型的制件一起冷却，冷却后去除粉末后得到高分子制件。
2、为了增强高分子材料的拉伸强度和拉伸模量，一般会在粉末材料中加入无机物增强，特别是纤维增强，比如玻璃纤维，碳纤维，矿物纤维等。但在制造纤维增强复合材料的过程中，纤维的各向异性一直是一个难以解决的问题。因此，需要一种新的材料和制备方法，以降低纤维的各向异性，提高材料的性能，非常适合于选择性激光烧结加工，使制件在xy方向的力学性能更均匀。
技术实现思路
1、本发明提供的一种选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料及其制备方法，通过添加纳米二氧化硅助剂、炭黑和流动助剂改善了材料的性能，并通过三次高速搅拌和筛分处理，制得的尼龙纤维复合材料，材料更均匀，且具有较低的各向异性，非常适合于选择性激光烧结加工，使制件在xy方向的力学性能更均匀。
2、本发明采用技术方案如下：
3、一种选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料制备方法，包括如下步骤：
4、(1)将纤维材料加入到搅拌桶内，同时加入质量比0.2％-0.5％的纳米二氧化硅助剂，进行第一次高速搅拌后筛分，以进一步改善纤维的分散性，得到碳纤维复合材料；由于纤维材料容易团聚，通过加入纳米二氧化硅助剂使其覆盖在纤维材料表面，使纤维材料分散；
5、(2)将尼龙树脂粉末加入到搅拌桶中，同时加入质量比为0.8％-2％的炭黑和质量比为0.2％-0.5％的流动助剂，进行第二次高速搅拌后筛分，以进一步改善粉末的粒度分布，得到高分子炭黑混合粉末材料；
6、(3)将步骤(2)中得到的高分子炭黑混合粉末材料和步骤(1)中得到的碳纤维复合材料加入到搅拌桶中，进行第三次高速搅拌，得到尼龙纤维复合材料。
7、优选地，所述纤维材料是碳纤维、玻璃纤维、矿纤维中的一种或几种。
8、优选地，所述纤维材料的长度为30-150um，所述纳米二氧化硅助剂的粒径为20-50nm。
9、优选地，步骤(1)中进行第一次高速搅拌时，所述搅拌桶的温度保持在30-40℃，搅拌速率为50-1500rpm/min，搅拌时间为0.5-1min，第一次高速搅拌后采用50-100目筛网进行筛分。
10、优选地，所述尼龙树脂粉末是尼龙11、尼龙12、尼龙1212、尼龙6、尼龙66、聚丙烯中的一种或几种。
11、优选地，所述炭黑的粒径为30-80nm，所述流动助剂的粒径为20-50nm。
12、优选地，步骤(2)中进行第二次高速搅拌时，所述搅拌桶的温度保持在30-40℃，搅拌速率为50-1500rpm/min，搅拌时间为3-10min；进行第二次高速搅拌后采用50-100目筛网进行筛分。
13、优选地，步骤(3)中进行第三次高速搅拌时，所述搅拌桶的温度保持在30-40℃，搅拌速率为50-1500rpm/min，搅拌时间为0.5-5min。
14、一种选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料，采用所述的选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料制备方法制得。
15、一种制造三维物体的方法，包括如下步骤：
16、(1)铺粉器将权利要求9所述的尼龙纤维复合材料铺送在底板或者已经选择性熔合的层上，形成材料层；
17、(2)激光器发射激光，激光被引导选择性照射材料层上的熔合区域，所述熔合区域为待制造的三维物体在该层相对应的横截面部位；
18、所述铺粉器的铺粉速度小于或等于230mm/s。优选地，铺粉速度还可以是220mm/s、210mm/s、200mm/s、180mm/s、150mm/s等，其具体值根据实际不同情况而定，此不做限定。
19、本发明提供的一种选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料及其制备方法，通过添加纳米二氧化硅助剂、炭黑和流动助剂改善了材料的性能，纳米二氧化硅助剂包覆在纤维材料表面，改善了纤维的流动性，使得纤维材料在粉末中分散均匀，彻底消除了纤维材料团聚的现象。粉末粒径分布范围为30-90um，但由于纳米二氧化硅助剂的辅助作用，其流动性变得优异，并且通过三次高速搅拌和筛分处理，制得的尼龙纤维复合材料，材料更均匀，具有较低的各向异性，非常适用于选择性激光烧结工艺。而且该制备方法简单易行，可用于大规模生产。
20、在选择性激光烧结过程中，由于铺粉原因及铺粉器的x方向左右运动方式，现有尼龙纤维复合材料往往会出现纤维取向异性的情况。主要原因在于铺粉器在铺粉过程中，由于尼龙纤维复合粉末受到铺粉器运动时的剪切流影响，加上尼龙纤维复合材料本身流动性较差，铺粉时堆积的粉末较多，导致粉末受到的剪切流影响增强，从而使得纤维的取向呈现出x方向的排列，进而引发纤维取向异性的现象。
21、通过本发明制备方法制得的尼龙纤维复合材料，具有较好的流动性，而且材料更均匀，具有较低的各向异性，因此铺粉效果得到显著改善。具体来说，铺粉时堆积的粉末高度降低，最前端的粉末受到的剪切流影响减小，从而使纤维的取向更多地朝向y方向，进而降低了纤维取向异性的现象，并使xy方向的制件力学性能更均匀。因此本发明制备方法制得的尼龙纤维复合材料进行sls加工，打印的制件会展现出xy方向力学性能的均衡。这不仅能降低sls打印制件在各向异性方面的力学性能不均，而且能使打印制件的xy方向力学性能达到一致。
22、另外，在选择性激光烧结过程中，当铺粉器铺粉速度大于230mm/s时，纤维取向异性现象较为明显。这是因为在高速运动下，铺粉器前堆积的粉末较高，铺粉时粉末受到铺粉器的剪切流较大，纤维更容易呈x方向排列。本发明将铺粉器的铺粉速度设定至小于或等于230mm/s，可以显著降低纤维取向异性的现象。随着铺粉器铺粉速度的降低，铺粉时剪切流减小，铺粉器前堆积的粉末高度降低，最前端的粉末受铺粉器运动时剪切流的影响变小，纤维更容易呈y方向排列，从而达到降低纤维取向异性的目的。
23、综上所述，本发明提供的一种选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料及其制备方法和制造三维物体的方法，通过优化纤维和尼龙树脂粉末的混合物以及调整铺粉器铺粉速度的方法，可以有效地解决现有技术中的问题并提高打印制件xy方向力学性能的一致性。
1.一种选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料制备方法，其特征在于，所述纤维材料是碳纤维、玻璃纤维、矿纤维中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料制备方法，其特征在于，所述纤维材料的长度为30-150um，所述纳米二氧化硅助剂的粒径为20-50nm。
4.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料制备方法，其特征在于，步骤(1)中进行第一次高速搅拌时，所述搅拌桶的温度保持在30-40℃，搅拌速率为50-1500rpm/min，搅拌时间为0.5-1min，第一次高速搅拌后采用50-100目筛网进行筛分。
5.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料制备方法，其特征在于，所述尼龙树脂粉末是尼龙11、尼龙12、尼龙1212、尼龙6、尼龙66、聚丙烯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料制备方法，其特征在于，所述炭黑的粒径为30-80nm，所述流动助剂的粒径为20-50nm。
7.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料制备方法，其特征在于，步骤(2)中进行第二次高速搅拌时，所述搅拌桶的温度保持在30-40℃，搅拌速率为50-1500rpm/min，搅拌时间为3-10min；进行第二次高速搅拌后采用50-100目筛网进行筛分。
8.根据权利要求1所述的选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料制备方法，其特征在于，步骤(3)中进行第三次高速搅拌时，所述搅拌桶的温度保持在30-40℃，搅拌速率为50-1500rpm/min，搅拌时间为0.5-5min。
9.一种选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的选择性激光烧结用尼龙纤维复合材料制备方法制得。
10.一种制造三维物体的方法，包括如下步骤：