一种超薄壁钨准直器的3D打印方法与流程

本发明涉及3d打印钨准直器，具体是一种超薄壁钨准直器的3d打印方法。

背景技术：

1、防散射准直器是ct 医疗影像设备中的关键组件（网格状交叉的格栅结构），其主要有两项功能：1、辐射衰减物质，用以限制到达探测器组件的放射线角度分布；2、空间定位，即仅局限于某一空间单元的射线进入探测器，而其他部分的射线则被屏蔽吸收而不能进入探测器，从而提高ct影像的质量。防散射栅格对安全性、结构稳定性等要求高，因此对产品的强度、精度、遮光度、吸收辐射能力有较高的要求。因为钨具有高耐磨性（常温下耐腐蚀）、耐高温（3422℃）和最佳的辐射阻挡能力，所以钨制准直器在放射性医学领域得到广泛的应用。

2、但由于纯钨材料脆性大、硬度高，加工难度大、成本高，所以近年来纯钨的准直器开始采用3d打印的方式进行加工。随着市场上ct的成像清晰度和定位精度要求越来越高，特别随着2021年9月，全球首台可以应用于全身的光子计数探测器ct（naeotom alpha），在美国梅奥诊所被批准用于临床，下一代ct即将全面上市。因此，小于0.05mm的超薄壁厚和更小的像素尺寸的准直器将成为必然趋势，但目前受限于3d打印整体技术的发展，准直器市场上最小的壁厚仅能做到0.1mm。放眼国内外市场，壁厚＜0.1mm的准直器几无报道，更别说壁厚≤0.05mm的准直器。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷和不足，提供一种超薄壁钨准直器的3d打印方法，能够得到壁厚为0.025-0.1mm的超薄壁钨准直器，能够将目前3d打印纯钨准直器的壁厚由0.1mm提升到最薄0.025mm，以提升ct机的像素精度。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种超薄壁钨准直器的3d打印方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

4、s1．选取角形钨粉进行球化处理，得到粒度为2-10μm的球形钨粉；

5、s2．对经步骤s1得到的球形钨粉进行粒度分级，得到粒度为2-5μm和5-10μm的两种球形钨粉，向其中加入粒度为15-25μm的球形钨粉，按一定质量比进行混合，得到混合粉末，并进行干燥；

6、s3．调整3d打印机的离焦量至≤0.005mm，并通过直接激光扫描基板的方式调试激光扫描位置精度，直至误差≤0.01mm；

7、s4．在3d打印机的三维设计软件中，将准直器3d模型中墙体厚度≤0.1mm的栅格改为片体，并导入magics软件，对准直器3d模型在基板上的分布进行布局，修整，建立支撑，生成stl文件，再将stl文件导入bp软件，进行切片和打印参数设置；

8、s5．将经步骤s2得到的混合粉末倒入3d打印机的打印仓中，依照经步骤s4设置的打印参数进行3d打印，得到3d打印件；

9、s6．打印完成后，清理多余粉末，取出并吹洗3d打印件；

10、s7．将3d打印件从基板上切割下，得到超薄壁钨准直器。

11、进一步的，所述的步骤s1中，采用射频等离子体球化炉对所选取的角形钨粉进行球化处理，所述射频等离子体球化炉的功率为15-60kw，氢气流速为2-10l/min，氩气流速为20-100l/min，喂粉速率为1-1.5kg/h。

12、进一步的，所述的步骤s2中，采用气流分级机对所述的球形钨粉进行粒度分级，所述气流分级机的加料频率为5-25hz，旋风分离频率为5-25hz。

13、进一步的，所述的步骤s2中，粒度为2-5μm、5-10μm、15-25μm的三种球形钨粉的混合质量比为（1-3）∶（4-7）∶（0-1），采用三维混料机对三种球形钨粉进行混合，混合时间为30-180min。

14、进一步的，所述的步骤s2中，将混合粉末按照3-5kg/盘置于真空干燥箱中干燥，干燥时间为30-120min，干燥温度为100-200℃，真空度为1×10-3pa。

15、进一步的，所述的步骤s3中，调整3d打印机的离焦量≤0.005mm的具体步骤为：对3d打印机的激光器的焦点进行调试，使得激光器的离焦量≤0.005mm。

16、进一步的，所述的步骤s3中，通过直接激光扫描基板的方式调试激光扫描位置精度，直至误差≤0.01mm的具体步骤为：采用不加粉的方式，对基板进行激光扫描，在基板上形成点阵，再采用影像仪对点阵中任意相邻的点与点之间的距离进行测量，反复进行上述过程，直至点阵中任意相邻的点与点之间的距离的误差均≤0.01mm；其中，点阵在基板上的覆盖范围为（基板的长度－20）mm×（基板的宽度－20）mm，相邻点与点的间距为5-10mm。

17、进一步的，所述的步骤s4中，对准直器3d模型在基板上的分布进行布局，修整，建立支撑，生成stl文件的具体步骤如下：

18、s41．在magics软件中，设置准直器3d模型的摆放位置，使得相邻两准直器3d模型的间距为5-8mm，完成对准直器3d模型在基板上的分布的布局；

19、s42．在magics软件中，将准直器3d模型的壁厚实体修改为片体，完成对准直器3d模型在基板上的分布的修整；

20、s43．在magics软件中，将支撑种类设置为面片型支撑，完成建立支撑；

21、s44．完成建立支撑后，生成stl文件。

22、进一步的，所述的步骤s4中，设置的3d打印参数为：打印单层厚度为0.01-0.04mm，填充扫描功率为200-450w； 填充扫描速度为500-1200mm/s，填充扫描线间隙为0.04-0.06mm，轮廓扫描功率为180-320w，轮廓扫描速度为600-1400mm/s，支撑的扫描功率为50-200w，支撑的扫描速度为400-1000mm/s。

23、进一步的，所述的步骤s6中，采用0.6-0.8mpa的压缩氮气对3d打印件进行吹洗，吹洗时间为5-10min。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、1、由于准直器栅格壁的厚度只有几十微米，因此，常规的球形颗粒的粒径在25μm左右，往往3-4个球并排，壁厚就会达到100μm，本发明选用10μm以下细颗粒的钨粉，其堆积的精度更高，有利于打印出壁厚为25 -100μm的超薄壁钨准直器。

26、2、当选用10μm以下细颗粒的钨粉时，粉末基本没有流动性，本发明在10μm以下细颗粒的钨粉中掺杂少量的大颗粒钨粉（即15-25μm的钨粉），能够改善整体的流动性，而少量的大颗粒钨粉在进行每次铺粉时，会随着刮刀的运动而被带走，因此，在实际3d打印过程中，大颗粒钨粉不会影响产品的打印。

27、3、本发明先对钨粉进行粒度分级，再按照最佳的波峰组合重新进行混合，有助于提高产品的结合力，从而能够提升产品的结构强度。

28、4、由于常规的3d模型都是实体结构，在3d打印时，实体结构部分即使再薄，在激光扫描时也会按照实体轮廓进行回路径扫描，无疑增加了实体部分的厚度，本发明将实体壁厚修改成线性片体后，使得该实体从三维实体变成了二维的平面，因此，在激光扫描时，可修正为线性扫描一次，从而有助于降低壁厚。

29、综上所述，采用本发明的超薄壁钨准直器的3d打印方法，能够得到壁厚为0.025-0.1mm的超薄壁钨准直器，能够将目前3d打印纯钨准直器的壁厚由0.1mm提升到最薄0.025mm，从而能够明显提升ct机的像素精度。