基于静电采集输运送粉聚光熔融的月壤3D打印装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于静电采集输运送粉聚光熔融的月壤3D打印装置，其包括：静电采集输运送粉组件、聚光熔融组件和3D打印控制平台；静电采集输运送粉组件基于电场，对月壤颗依次进行筛分采集、操控输运和喷射送粉；聚光熔融组件通过汇聚的光源将送粉颗粒进行烧结熔融成型；3D打印控制平台根据三维实体构建的图像进行移动，以使静电采集输运送粉组件的送粉位置和聚光熔融组件的聚焦光斑位置一致。本发明专利技术在月面环境下实现月壤颗粒可控采集、输运和送粉功能，结合聚焦光源烧结熔融，在避免激光3D打印低效的太阳能

【技术实现步骤摘要】
基于静电采集输运送粉聚光熔融的月壤3D打印装置


[0001]本专利技术涉及月壤3D打印
，特别是涉及一种基于静电采集输运送粉聚光熔融的月壤3D打印装置。

技术介绍

[0002]近年来，太空探索的热度、广度和深度都得到显著提升，重返月球、载人火星等极具挑战性的探索任务逐步实施，也迅速催生了地月经济圈、小行星采矿、月球开发及太空制造等新兴领域。原位资源利用(ISRU)技术能够降低探测任务的质量、造价、风险以及对地球物资、能源的补给依赖，是未来重大太空探索任务的使能技术。月壤3D打印技术是ISRU的重要组成部分和新兴前沿技术，也是月球基地建设和持久运行维护的关键技术手段，将为可承受、可持续的航天任务提供支撑，开拓人类太空探索活动新边疆。
[0003]月壤3D打印是指利用月壤材料的增材制造，不仅能够满足月球基地持久运营所需的关键部件需求，还能实现基本工具和可替换零部件的原位生产补给，是未来月球基地运行维护的关键支撑性技术。其中，月壤作为3D打印的重要原料，自身具有形状不规则(异形)、粒径分布范围宽以及颗粒带电特性，导致月壤颗粒输运过程可控性差，易出现颗粒团簇、粘壁以及堵塞输运通道等典型问题，并且月壤材料的多组分含量和高粘性特征，使得月壤3D打印过程易出现裂纹、气孔以及球化等成型工艺缺陷，导致月壤3D打印致密性较差。
[0004]月壤3D打印作为新兴前沿技术，近年来得到国内外学者的广泛关注并开展了尝试性研究工作，按照工艺流程，月壤3D打印主要包括月壤颗粒采集、输运、进样和熔融烧结四个环节。在月壤颗粒采集与输运方面，常用的方法包括电场、振动、气力和气体电离等多种方法，但由于月壤颗粒的异形、多粒径级配以及带电特征，导致机械振动、气力输运方法容易造成月壤颗粒团簇、粘壁以及堵塞输运通道等难题，无法实现月壤颗粒的精确输运和操控，此外，气力输运还面临气体工质损耗问题；在进样和熔融烧结方面，月壤3D打印按照热源不同，可以分为月壤激光3D打印、月壤太阳光3D打印以及月壤微波3D打印等，但上述工艺方法基本采用铺粉进样方式，受限于汇聚能量烧结月壤的高质量熔池，进而获得的模拟月壤成型件致密性较差，工艺参数还需深入摸索。

技术实现思路

[0005]基于上述原因，本专利技术实施例提供了一种基于静电采集输运送粉聚光熔融的月壤3D打印装置，解决现有技术中的月壤3D打印装置运输的月壤颗粒困难，成型件致密性较差问题。
[0006]本实施例提供了一种基于静电采集输运送粉聚光熔融的月壤3D打印装置，包括：静电采集输运送粉组件、聚光熔融组件和3D打印控制平台；
[0007]所述静电采集输运送粉组件用于基于电场，对月壤颗依次进行筛分采集、操控输运和喷射送粉；
[0008]所述聚光熔融组件用于通过汇聚的光源将送粉颗粒进行烧结熔融成型；
[0009]所述3D打印控制平台用于根据三维实体构建的图像进行移动，以使所述静电采集输运送粉组件的送粉位置和所述聚光熔融组件的聚焦光斑位置一致。
[0010]可选的，所述静电采集输运送粉组件包括：静电采集部件、静电输运部件和静电送粉部件；
[0011]所述静电采集部件用于基于电场对月壤颗粒进行提取和初次筛分；
[0012]所述静电输运部件用于基于电场将采集颗粒进行定向输运；
[0013]所述静电送粉部件用于基于电场将输运的颗粒粉末喷射到目标位置。
[0014]可选的，所述静电采集部件包括：采集电网和预设个数的筛网；
[0015]所述采集电网包括至少两层镂空金属电网，且相邻所述镂空金属电网之间设有绝缘层；所述采集电网通过施加周期性反相电流形成电场，通过所述电场对月壤颗粒进行定向移动；
[0016]所述预设个数的筛网布置在所述采集电网的内部。
[0017]可选的，所述静电输运部件包括：多个导电圆环；
[0018]相邻的所述导电圆环之间布置绝缘层；
[0019]其中，相邻的所述导电圆环之间接电压后在电磁输运管内形成沿轴向的交变电场，以使所述月壤颗粒进行定向输运。
[0020]可选的，相邻的所述导电圆环之间接相位差为π/2的方波电流，以使所述导电圆环在电磁输运管内形成沿轴向的交变电场。
[0021]可选的，每个所述导电圆环均采用金属铜环结构。
[0022]可选的，所述静电送粉部件包括：储粉喷罐、电喷射装置和喷嘴；
[0023]储粉喷罐的内部设置电网，通过电网产生的电场使所述月壤颗粒运动；
[0024]电喷射装置的内部设置电网和转向电极，通过电网产生的电场和所述转向电极使所述储粉喷罐的所述月壤颗粒定向运动，经喷嘴喷射至所述目标位置。
[0025]可选的，所述聚光熔融组件包括：汇聚光源系统和用于安装所述汇聚光源系统的安装支架；
[0026]所述汇聚光源系统用于汇聚太阳能，并通过汇聚的太阳能将送粉颗粒进行烧结熔融成型。
[0027]可选的，所述汇聚光源系统采用反射式和透射式相结合的双级聚光系统，或采用菲涅尔聚光系统。
[0028]可选的，所述3D打印控制平台包括：3D打印台面和三维运动控制台架；
[0029]所述三维运动控制台架用于根据三维实体构建的图像控制所述3D打印台面移动，以使所述静电采集输运送粉组件的送粉位置和所述聚光熔融组件的聚焦光斑位置一致。
[0030]本专利技术的有益效果
[0031]本实施例的基于静电采集输运送粉聚光熔融的月壤3D打印装置主要包括：静电采集输运送粉组件、聚光熔融组件和3D打印控制平台；静电采集输运送粉组件基于电场，对月壤颗依次进行筛分采集、操控输运和喷射送粉，实现月壤颗粒可控采集、输运和送粉功能；聚光熔融组件用于将送粉颗粒进行烧结熔融成型，在避免激光3D打印低效的太阳能
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电
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光
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热多级转换损耗的同时，可以实现能源的原位补给和循环使用，避免物质损耗；3D打印控制平台用于根据三维实体构建的图像进行移动，以使所述静电采集输运送粉组件的送粉
位置和所述聚光熔融组件的聚焦光斑位置一致，实现了月面环境下月壤颗粒致密3D打印成型。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例提供的一种基于静电采集输运送粉聚光熔融的月壤3D打印装置的结构示意图。
[0033]图2为本专利技术实施例提供的静电采集部件的结构示意图。
[0034]图3为本专利技术实施例提供的静电输运部件的结构示意图。
[0035]图4为本专利技术实施例提供的静电送粉部件的结构示意图。
具体实施方式
[0036]本领域技术人员应当知晓，本申请附图所示具体结构、尺寸、比例系用于说明本专利技术的实施方式，并非对本专利技术的权利要求范围的限定，权利要求的范围应以权利要求书为准。
[0037]下面，结合附图，对本专利技术的实施方式进行说明。
[0038]参见图1，为本实施例提供的基于静电采集输运送粉聚光熔融的月壤3D打印装置的一种结构示意图，下面结合图1，对基于静电采集输运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于静电采集输运送粉聚光熔融的月壤3D打印装置，其特征在于，包括：静电采集输运送粉组件、聚光熔融组件和3D打印控制平台；所述静电采集输运送粉组件用于基于电场，对月壤颗依次进行筛分采集、操控输运和喷射送粉；所述聚光熔融组件用于通过汇聚的光源将送粉颗粒进行烧结熔融成型；所述3D打印控制平台用于根据三维实体构建的图像进行移动，以使所述静电采集输运送粉组件的送粉位置和所述聚光熔融组件的聚焦光斑位置一致。2.根据权利要求1所述的基于静电采集输运送粉聚光熔融的月壤3D打印装置，其特征在于，所述静电采集输运送粉组件包括：静电采集部件、静电输运部件和静电送粉部件；所述静电采集部件用于基于电场对月壤颗粒进行提取和初次筛分；所述静电输运部件用于基于电场将采集颗粒进行定向输运；所述静电送粉部件用于基于电场将输运的颗粒粉末喷射到目标位置。3.根据权利要求2所述的基于静电采集输运送粉聚光熔融的月壤3D打印装置，其特征在于，所述静电采集部件包括：采集电网和预设个数的筛网；所述采集电网包括至少两层镂空金属电网，且相邻所述镂空金属电网之间设有绝缘层；所述采集电网通过施加周期性反相电流形成电场，通过所述电场对月壤颗粒进行定向移动；所述预设个数的筛网布置在所述采集电网的内部。4.根据权利要求2所述的基于静电采集输运送粉聚光熔融的月壤3D打印装置，其特征在于，所述静电输运部件包括：多个导电圆环；相邻的所述导电圆环之间布置绝缘层；其中，相邻的所述导电圆环之间接电压后在电磁输运管内形成沿轴向的交变电场，以使所述月壤颗粒进行定向输运。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，姚伟，张光，吕晓辰，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：