一种溶胶喷射沉积增材制造装置及定向溶胶喷射沉积方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种溶胶喷射沉积增材制造装置及定向溶胶喷射沉积方法，属于增材制造技术领域。所述溶胶喷射沉积增材制造装置包括送粉器、运动控制系统、粉胶喷射器、气瓶；气瓶与送粉器连接；送粉器与粉胶喷射器相连接；粉胶喷射器固定在运动控制系统上。本发明专利技术针对不同的需求灵活地设置了不同混粉系统，送粉器在送粉系统控制下可以灵活控制粉末传输速度、成分与质量，进而实现沉积过程中的实时变化。另外，本发明专利技术所述溶胶喷射沉积方法利用溶胶代替激光和/或电弧等热源避免材料在快速熔化和凝固过程中出现开裂和变形等缺陷，本发明专利技术可实现大型复杂结构材料构件的快速智能制造，达到新材料制备、合成与复杂结构成形的一体化。合成与复杂结构成形的一体化。合成与复杂结构成形的一体化。

【技术实现步骤摘要】
一种溶胶喷射沉积增材制造装置及定向溶胶喷射沉积方法


[0001]本专利技术属于增材制造
，具体涉及一种溶胶喷射沉积增材制造装置及定向溶胶喷射沉积方法。

技术介绍

[0002]长期以来，增材制造相较于传统的加工工艺因其无与伦比的设计自由度和较短的交货周期等优势，在航空航天、轮船和汽车制造领域具有优良的工程应用潜力，被广泛应用于金属和/或陶瓷等材料的加工。目前，金属和/或陶瓷材料增材制造主要分为定向能量沉积技术和粉末床熔融技术，气溶胶打印技术作为粉末床熔融技术的主要应用形式，可以打印出高精度、高质量、具有复杂形状的增材制造零件。
[0003]粘结剂喷射成形技术是一种基于增材制造技术的新型加工方式，其原理是通过粘结剂与材料混合物的形式喷射到打印平台上，打印完成后，通过激光或电子束等热源将其固化。粘结剂喷射成形技术适用于多种材料，如金属、陶瓷、塑料等，能够制造出复杂的形状和结构，具有较高的制造精度和表面质量。
[0004]国内外研究人员在溶胶增材制造方面进行了一些积极探索。专利EP3960339A1“ADDITIVE MANUFACTURING SYSTEMS AND METHODS INCLUDING ROTATING BINDER JET PRINT HEAD”，其通过设置多个粘结剂喷射器将不同密度的粘结剂喷射到不同颗粒上，形成整个具有可变粘合剂密度的部件。专利CN218460865U“一种气溶胶喷射打印头及气溶胶喷射打印设备”，其首先通过金属墨水在雾化装置中发生雾化，变成气溶胶状态，然后在高压气流作用下，随气体输送管道运送到喷射打印头，最终完成打印，解决了打印头普适性较差的问题。然而，上述现有技术本质还是通过紫外光、红外激光或炉加热等方式对成形结构进行加热后二次成形，而且主要用于3D 层叠芯片、毫米波和柔性电路等功能材料结构的快速制造，不能用于结构材料构件的快速制造。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种溶胶喷射沉积增材制造装置及定向溶胶喷射沉积方法，本专利技术以溶胶代替激光和/或电弧等热源，解决在具有快速熔化和凝固过程的增材制造技术中不可避免的冶金缺陷问题。
[0006]一种溶胶喷射沉积增材制造装置，包括送粉器1、运动控制系统3、粉胶喷射器4、气瓶5；所述气瓶5与送粉器1连接；所述送粉器1与粉胶喷射器4相连接；粉胶喷射器4固定在运动控制系统3上。
[0007]作为本专利技术的优选实施方案，所述送粉器1包括主机12和安装在主机12上方的储粉仓11，储粉仓11通过管道与粉胶喷射器4连接。
[0008]作为本专利技术的优选实施方案，所述溶胶喷射沉积增材制造装置还包括混粉器，混粉器一端与送粉器连接，另一端与粉胶喷射器连接。
[0009]作为本专利技术的优选实施方案，所述混粉器2包括进粉结构21、混粉结构23和出粉结
构22，所述进粉结构21进口端通过管道连接送粉器1，出口段与混粉结构23连接；所述出粉结构22进口端连通混粉结构23，出口端与粉胶喷射器4相连接。
[0010]作为本专利技术的优选实施方案，所述送粉器1包括主机12和安装在主机12上方的储粉仓11，储粉仓11通过管道与进粉结构21进口端连接。
[0011]作为本专利技术的优选实施方案，所述送粉器1包括至少为3个储粉仓11。
[0012]作为本专利技术的优选实施方案，所述混粉结构23为静态混粉结构。
[0013]作为本专利技术的优选实施方案，所述出粉结构22为一组排布在混粉结构23底部的管道，出口端通过气管与粉胶喷射器4相连接。
[0014]作为本专利技术的优选实施方案，所述粉胶喷射器4包括输粉管道42和储胶仓41，储胶仓41安装在粉胶喷射器4内部，输粉管道42均匀排布于粉胶喷射器4周围，输粉管道42一端与出粉结构22相连，另一端与粉胶喷射器4底部相连。
[0015]作为本专利技术的优选实施方案，所述粉胶喷射器4包括输粉管道42和储胶仓41，储胶仓41安装在粉胶喷射器4内部，输粉管道42均匀排布于粉胶喷射器4周围，输粉管道42一端与送粉器1相连，另一端与粉胶喷射器4底部相连。
[0016]作为本专利技术的优选实施方案，所述粉胶喷射器4包含至少3个输粉管道42，至少1个储胶仓41。
[0017]作为本专利技术的优选实施方案，所述运动控制系统3包括机械臂31和变位机32，粉胶喷射器4安装在机械臂31上，变位机32位于粉胶喷射器4正下方。
[0018]作为本专利技术的优选实施方案，所述机械臂31至少具有6个自由度，可以实现三维空间的高柔性沉积，用于搭载粉胶喷射器以实现溶胶喷射沉积。
[0019]采用溶胶喷射沉积增材制造装置进行定向边混边喷溶胶喷射沉积的方法，包括：打开气瓶5，在气体的作用下将送粉器1中的粉末通过管道输送至粉胶喷射器4，与喷出的溶胶混合，然后经三维模型的切片数据驱动，逐点逐道逐层堆积于沉积平台表面。
[0020]采用溶胶喷射沉积增材制造装置进行定向先混后喷溶胶喷射沉积的方法，包括：打开气瓶，在气体的作用下将送粉器中的粉末通过管道、进入混粉器中混合为混合粉体，然后将混合粉体输送至粉胶喷射器，与喷出的溶胶混合，然后经三维模型的切片数据驱动，逐点逐道逐层堆积于沉积平台表面。
[0021]作为本专利技术的优选实施方案，采用溶胶喷射沉积增材制造装置进行定向先混后喷溶胶喷射沉积的方法，具体包括：打开气瓶5，在气体的作用下将送粉器1中的粉末经过混粉器2中的进粉结构21进入混粉结构23中混合为混合粉体，然后混合粉体通过出粉结构22输送至粉胶喷射器4，与喷出的溶胶混合，然后经三维模型的切片数据驱动，逐点逐道逐层堆积于沉积平台表面。
[0022]作为本专利技术的优选实施方案，所述气体为惰性气体或者活性气体，输送粉末时，使混粉结构23压力保持在0.4
‑
1.4 Mpa。
[0023]作为本专利技术的优选实施方案，所述溶胶为金属氧化物、硼化物、碳化物、氮化物、硅化物和硫化物中的一种。
[0024]本专利技术的原理1为：在送粉系统的控制下，储粉仓11内的粉末材料在惰性或活性气体的作用下，经过混粉器2充分混合后，输送至粉胶喷射器4底部，混合粉末在溶胶束流的黏附或/和吸附作用下，经三维模型的切片数据驱动，逐点逐道逐层堆积于沉积平台表面。
[0025]本专利技术的原理2为：在送粉系统的控制下，储粉仓11内的粉末材料在惰性或活性气体的作用下，输送至粉胶喷射器4底部充分混合，混合粉末在溶胶束流的黏附或/和吸附作用下，经三维模型的切片数据驱动，逐点逐道逐层堆积于沉积平台表面。
[0026]本专利技术的有益效果体现在：
[0027]（1）本专利技术针对不同的需求，灵活的设置了不同混粉系统的溶胶喷射沉积增材制造装置，本专利技术采用送粉器在送粉系统控制下可以灵活控制粉末传输速度、成分与质量，进而实现沉积过程中的实时变化比例。
[0028]（2）本专利技术所述定向溶胶喷射沉积方法利用溶胶代替激光和/或电弧等热源避免许多材料在快速熔化和凝固过程中出现的开裂和变形等缺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种溶胶喷射沉积增材制造装置，其特征在于：包括送粉器、运动控制系统、粉胶喷射器、气瓶；所述气瓶与送粉器连接；所述送粉器与粉胶喷射器相连接；所述粉胶喷射器固定在运动控制系统上。2.根据权利要求1所述溶胶喷射沉积增材制造装置，其特征在于：所述溶胶喷射沉积增材制造装置还包括混粉器，混粉器一端与送粉器连接，另一端与粉胶喷射器连接。3.根据权利要求2所述溶胶喷射沉积增材制造装置，其特征在于：混粉器包括进粉结构、混粉结构和出粉结构，所述进粉结构进口端通过管道连接送粉器，出口段与混粉结构连接；所述出粉结构进口端连通混粉结构，出口端与粉胶喷射器相连接。4.根据权利要求3所述溶胶喷射沉积增材制造装置，其特征在于：所述出粉结构为一组排布在混粉结构底部的管道，出口端通过气管与粉胶喷射器相连接。5.根据权利要求2所述溶胶喷射沉积增材制造装置，其特征在于：所述送粉器包括主机和安装在主机上方的储粉仓，储粉仓通过管道与进粉结构进口端连接。6.根据权利要求2所述溶胶喷射沉积增材制造装置，其特征在于：所述粉胶喷射器包括输粉管道和储胶仓，储胶仓安装在粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓伟，王金哲，敖景轩，蔡耀增，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：