一种制备功能梯度结构件的方法及装置，其中方法包括：建立结构件的三维实体CAD模型，通过切片软件处理获得每一层加工层面的信息；成型缸下降一个层厚高度，在成型缸上平铺一层母粉，并根据当前烧结截面确定需要添加辅粉的有效区域，且在已铺好母粉的有效区域上添加辅粉，所述添加的辅粉高度根据该有效区域的母粉与辅粉的质量比分数计算得到；根据每一层加工层面的信息在相应位置对母粉和辅粉进行激光扫描烧结，本发明专利技术方法能够制备在一维、二维或三维方位呈梯度变化的结构件，从而满足了产品多样化性能的需求，整个加工过程中辅粉仅在需要添加的有效区域添加，最终余粉仅为母粉，从而便于余粉的回收利用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种制备功能梯度结构件的方法及装置，其中方法包括：建立结构件的三维实体CAD模型，通过切片软件处理获得每一层加工层面的信息；成型缸下降一个层厚高度，在成型缸上平铺一层母粉，并根据当前烧结截面确定需要添加辅粉的有效区域，且在已铺好母粉的有效区域上添加辅粉，所述添加的辅粉高度根据该有效区域的母粉与辅粉的质量比分数计算得到；根据每一层加工层面的信息在相应位置对母粉和辅粉进行激光扫描烧结，本专利技术方法能够制备在一维、二维或三维方位呈梯度变化的结构件，从而满足了产品多样化性能的需求，整个加工过程中辅粉仅在需要添加的有效区域添加，最终余粉仅为母粉，从而便于余粉的回收利用。【专利说明】一种制备功能梯度结构件的方法及装置
本专利技术属于快速成型制造领域，具体涉及一种制备功能梯度结构件的方法及装 置。
技术介绍
快速成型技术（Rapid Prototyping,简称RP)是一项具有数字化制造、高度柔性和 适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，自二十 世纪八十年代末发展至今，己成为现代先进制造技术中的一项支柱技术。 功能梯度材料(简称FGMs)，是指材料的组成和结构从材料的某一方位(一维、二维 或者三维）向另一方位连续地变化，使材料的性能和功能也呈现梯度变化的一种新型的功 能性材料。 随着快速成型技术的不断发展，制造出具有功能性材料的结构件已成为科技发展 的需要，目前快速成型技术已被尝试应用于制造功能梯度结构件，但其制造的功能梯度结 构件仅仅在一维或二维方位呈梯度变化，因此，现有技术制造的功能梯度结构件不能满足 产品性能多样化的需求，而且，现有技术制造的功能梯度结构件，余粉有几种粉末混合在一 起，存在不易回收而导致浪费粉末的弊端。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术存在的问题，提供了一种制备性能多样化的功 能梯度结构件的方法及装置，该功能梯度结构件可以在一维、二维或三维方位呈梯度变化， 且易于回收余粉。 为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案： 一种制备功能梯度结构件的方法，包括以下步骤： 步骤一：建立结构件的三维实体CAD模型，通过切片软件处理获得每一层加工层面的 信息； 步骤二：成型缸下降一个层厚高度，在成型缸上平铺一层母粉，并根据当前烧结截面确 定需要添加辅粉的有效区域，且在已铺好母粉的有效区域上添加辅粉，所述添加的辅粉高 度根据该有效区域的母粉与辅粉的质量比分数计算得到； 步骤三：根据每一层加工层面的信息在相应位置对母粉和辅粉进行激光扫描烧结； 步骤四：重复步骤二和步骤三，直到结构件成型完成。 优选地，步骤二中的辅粉高度/?通过以下公式得到： 【权利要求】1. 一种制备功能梯度结构件的方法，包括以下步骤： 步骤一：建立结构件的三维实体CAD模型，通过切片软件处理获得每一层加工层面的 信息； 步骤二：成型缸下降一个层厚高度，在成型缸上平铺一层母粉，并根据当前烧结截面确 定需要添加辅粉的有效区域，且在已铺好母粉的有效区域上添加辅粉，所述添加的辅粉高 度根据该有效区域的母粉与辅粉的质量比分数计算得到； 步骤三：根据每一层加工层面的信息在相应位置对母粉和辅粉进行激光扫描烧结； 步骤四：重复步骤二和步骤三，直到结构件成型完成。2. 根据权利要求1所述的制备功能梯度结构件的方法，其特征在于，步骤二中的辅粉 高度/?通过以下公式得到其中为母粉松装密度，为辅粉松装密度，为母粉真实密度，为辅粉 真实密度，为烧结后结构件的密度，g为辅粉所占总质量的百分比，为烧结前所需 的母粉高度，1?为烧结前所需的辅粉高度，i是指有效区域在工作XY平面的具体坐标位 置，j是指有效区域所位于的层数，& =T , T为一个层厚高度。3. 根据权利要求1或2所述的制备功能梯度结构件的方法，其特征在于，所述步骤二中 确定添加辅粉的有效区域通过以下方法得到： 以矩形为单位，将工作平面划分为若干个区域； 将全部落入当前烧结截面的区域确定为需添加辅粉的有效区域。4. 根据权利要求3所述的制备功能梯度结构件的方法，其特征在于，所述矩形以光斑 的长短轴为边长。5. 根据权利要求1或2所述的制备功能梯度结构件的方法，其特征在于，所述步骤三具 体为： 当母粉和辅粉的熔点相同或相近时，使用相同的激光功率，并根据每一层加工层面的 信息在相应位置对母粉和辅粉进行激光扫描烧结；否则，通过调整激光器功率分别对母粉 和辅粉进行激光扫描烧结。6. -种制备功能梯度结构件的装置，包括： 切片单元，用于将建造好的三维实体CAD模型进行处理后获得每一层加工层面的信 息； 铺粉单元，用于在成型缸上平铺一层母粉，并在已铺好母粉的有效区域上添加辅粉； 处理单元，用于控制成型缸下降一个层厚高度，并根据当前烧结截面确定需要添加辅 粉的有效区域，且根据该有效区域的母粉与辅粉的质量比分数计算所述添加的辅粉高度； 以及 扫描单元，用于根据每一层加工层面的信息在相应位置对母粉和辅粉进行激光扫描烧 结。7.根据权利要求6所述的制备功能梯度结构件的装置，其特征在于，所述处理单元通 过以下公式计算所述添加的辅粉高度：其中为母粉松装密度，为辅粉松装密度，Pt为母粉真实密度，为辅粉 真实密度，为烧结后结构件的密度，g为辅粉所占总质量的百分比，为烧结前所需 的母粉高度，/?为烧结前所需的辅粉高度，i是指有效区域在工作XY平面的具体坐标位 置，j是指有效区域所位于的层数，f ; =T , T为一个层厚高度。【文档编号】B22F3/105GK104338931SQ201410525318【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日 【专利技术者】许小曙, 苏婷, 杨大风 申请人:湖南华曙高科技有限责任公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备功能梯度结构件的方法，包括以下步骤：步骤一：建立结构件的三维实体CAD模型，通过切片软件处理获得每一层加工层面的信息；步骤二：成型缸下降一个层厚高度，在成型缸上平铺一层母粉，并根据当前烧结截面确定需要添加辅粉的有效区域，且在已铺好母粉的有效区域上添加辅粉，所述添加的辅粉高度根据该有效区域的母粉与辅粉的质量比分数计算得到；步骤三：根据每一层加工层面的信息在相应位置对母粉和辅粉进行激光扫描烧结；步骤四：重复步骤二和步骤三，直到结构件成型完成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许小曙，苏婷，杨大风，
申请(专利权)人：湖南华曙高科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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