利用冷喷涂对太空构件在轨制造和修复的固态3D打印系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种利用冷喷涂对太空构件在轨制造和修复的固态3D打印系统及方法，温度传感器、压力传感、距离传感器和流量计的数据信息均传输至电脑终端，电脑终端根据三维数据发出控制指令，通过三维移动平台控制芯片控制三维移动平台，使得基体或基板根据设计路径移动，同时根据温度传感器、压力传感和流量计的数据控制阀门和加热器，调整工艺参数。优点是在太空环境下，克服了熔化态3D打印技术在失重条件下难以有效结合的难题，该发明专利技术中粉末具极高的速度与准确的方向，气体经过拉瓦尔喷嘴加速产生的动能完全使金属粒子克服太空的失重环境。

【技术实现步骤摘要】
利用冷喷涂对太空构件在轨制造和修复的固态3D打印系统及方法
本专利技术属于太空3D打印
，涉及一种利用冷喷涂对太空构件在轨制造和修复的固态3D打印系统及方法，利用计算机建模并逐层切片后，预热的喷涂粉末在收缩-扩张型拉瓦尔(Laval)喷嘴中加速获得动能后按照指定的路径沉积在基板上，实现金属构件制造或修复。粉末粒子在沉积过程中始终处于固态，完全区别于基于熔化-凝固的高能束态3D打印技术，所以称为固态3D打印技术。
技术介绍
随着人类对太空的发展逐渐向远空发展，航天器的在轨时间以及在轨道高度的逐渐增加。目前，进行太空探索所需的设备和航天器日常维护所需的零件仍然需要通过货运飞船进行运输，这无疑极大地增加了探索太空的成本。并且某些设备(如飞船天线等)在装进货运飞船之前还需进行折叠，这不可避免的加大了航天员的操作难度。这些问题都是阻碍太空探索进一步发展的重大问题。航天器自身具备了制造能力可以大大加长航天器服役时间，提高航天员在轨工作的自由度，对太空探索向深空发展起到“加油站”作用。如何让航天器在太空中实现在轨制造和修复，是实现太空探索梦想的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用冷喷涂对太空构件在轨制造和修复的固态3D打印系统，其特征在于包括基体或基板(1)、三维移动平台(2)、三维移动平台控制芯片(3)、圆弧形立柱(4)、喷枪(5)、送粉金属软管(6)、工作金属软管(7)、控制器(8)、送粉器(10)、储氢气瓶(11)和增压器(12)；基体或基板(1)与三维移动平台连接，三维移动平台(2)受控制芯片(3)的路径控制进行移动；三维移动平台(2)与圆弧形立柱(4)刚性固定，圆弧形立柱(4)连接喷枪(5)，喷枪(5)的进粉通道通过送粉金属软管(6)与送粉器(10)管路连接，管路上设有送粉控制阀(10-7)；喷枪(5)的工作气体进口通过增压器(12)与储氢气瓶(...

【技术特征摘要】
1.一种利用冷喷涂对太空构件在轨制造和修复的固态3D打印系统，其特征在于包括基体或基板(1)、三维移动平台(2)、三维移动平台控制芯片(3)、圆弧形立柱(4)、喷枪(5)、送粉金属软管(6)、工作金属软管(7)、控制器(8)、送粉器(10)、储氢气瓶(11)和增压器(12)；基体或基板(1)与三维移动平台连接，三维移动平台(2)受控制芯片(3)的路径控制进行移动；三维移动平台(2)与圆弧形立柱(4)刚性固定，圆弧形立柱(4)连接喷枪(5)，喷枪(5)的进粉通道通过送粉金属软管(6)与送粉器(10)管路连接，管路上设有送粉控制阀(10-7)；喷枪(5)的工作气体进口通过增压器(12)与储氢气瓶(11)管路连接，管路上设有气体控制阀(10-5)；送粉器(10)通过增压器(12)与储氢气瓶(11)管路连接，管路上设有单向控制阀门(10-2)；所述喷枪(5)包括喷嘴(5-1)、微型温度传感器(5-2)、距离传感器(5-3)、温度传感器(5-4)、压力传感器(5-5)、三通管(5-6)、预气室(5-8)和内置加热器(5-9)；喷嘴(5-1)的尾部设有预气室(5-8)，预气室(5-8)的中部通口与三通管(5-6)连接，三通管(5-6)的一个通道与送粉器(10)连接，另一通道与喷嘴(5-1)的送粉通道连接；预气室(5-8)尾部为加热后氢气的入口通道，并与内置加热器(5-9)连接，内置加热器(5-9)与工作金属软管(7)连接；喷嘴(5-1)上设有微型温度传感器(5-2)，一侧的壳体上设有距离传感器(5-3)，预气室(5-8)的前部设有温度传感器(5-4)，后部设有压力传感器(5-5)；所述储氢气瓶包括气瓶外壳(11-1)、碳纤维缠绕层(11-2)、纯铝金属内胆(11-3)、压力传感器(11-4)、进气电磁阀(11-6)、进气手动阀(11-7)、出气手动阀(11-9)和出气电磁阀(11-10)；气瓶外壳(11-1)的两端分别设有进气口(11-12)和出气口(11-11)，内腔依次设有碳纤维缠绕层(11-2)和纯铝金属内胆(11-3)；进气口(11-12)的管路上设有压力传感器(11-4)、进气电磁阀(11-6)和进气手动阀(11-7)；出气口(11-11)的管路上设有出气手动阀(11-9)和出气电磁阀(11-10)；所有的温度传感器、压力传感、距离传感器和流量计的数据信息均传输至电脑终端，电脑终端根据三维数据发出控制指令，通过三维移动平台控制芯片控制三维移动平台，使得基体或基板根据设计路径移动，同时根据温度传感器、压力传感和流量计的数据控制阀门和加热器，调整工艺参数。


2.根据权利要求1所述利用冷喷涂对太空构件在轨制造和修复的固态3D打印系统，其特征在于：所有的阀门部位均设有流量计。


3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文亚，杨洋，刘坤，杨景文，吴东，徐雅欣，杨夏炜，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61