【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造，尤其涉及一种多材料陶瓷增材连续成形装置及方法。
技术介绍
1、本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、陶瓷是工业核心零件的关键材料之一，基于光固化原理的陶瓷增材制造技术可有效实现其复杂形状结构的成形，解决了陶瓷脆硬性高、成形成性难的问题。随着陶瓷增材制造技术的逐渐成熟，越来越多的领域可以使用该技术解决传统工艺无法解决的痛点问题。例如，在常规工业领域可以制造出无法开模的异形件、镂空的轻量化零件或者是集成的组合型结构零件；在生物医疗领域可以制备义齿、颅骨、骨填充物等结构件；在航空航天领域可以打印出高度复杂结构的陶瓷型芯或者特殊形状的减重件等，显然增材制造技术已经成为精密陶瓷制造的一个研究热点，可用于构建大多数的结构或者功能陶瓷。但随着航空航天、特种工业和生物医疗等领域对构件性能要求的不断提升，均质陶瓷材料和结构的单一性能使其应用范围受限，而多材料陶瓷增材连续成形技术能够生产高度定制、几何复杂和多重功能化的陶瓷构件，其性能和功能可得到显著改善，因此亟需从单材料陶瓷增材制造面向多材料陶瓷增材制造方向突破。
3、多材料陶瓷增材制造技术在装备开发和成形方法上仍然有大量的限制。目前，多材料陶瓷增材连续成形策略主要有两种：(1)不同陶瓷增材制造技术的组合与集成；(2)切换多种不同陶瓷原料的混合打印。
4、对于第一种策略，如专利cn 113320142 a(公开日
5、对于第二种策略，大多通常采用增加料槽或者喷头的方式实现多材料添加的效果，如专利cn 116118181 a(公开日：2023.05.16)公开了一种多材料光固化3d打印机及3d打印方法，其采用增加多个料槽的方式，但是这种设计依然存在陶瓷原料大量浪费和仅能使用液态陶瓷原料的限制问题以及难以成形大尺寸零件等不足之处，更为关键的是，该方法也无法实现结构更为复杂的单层多材料嵌套等空间多维度结构的成形。
6、因此，如何提供一种能够高效率实现不同材料的层间堆叠、单层内嵌套、梯度等空间多维度任意几何结构的大尺寸多种陶瓷材料构件的陶瓷增材连续成形装置及方法是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种多材料陶瓷增材连续成形装置及方法，该装置利用集挤料、换料、清洁和路径预填充多功能于一体的运动架实现陶瓷多材料的层间、嵌套和梯度成形，同时基于高粘陶瓷膏料，通过将sla工艺与多喷头喷射沉积工艺相结合的方式打印出大尺寸复杂结构的陶瓷构件，避免了换料污染和单一陶瓷性能不足的问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种多材料陶瓷增材连续成形装置，包括激光系统、打印平台、供料平台、固定平台、多功能运动架和机架；
3、所述固定平台安装于机架中部，所述打印平台设置于固定平台内部，所述供料平台位于打印平台的一侧，所述激光系统位于打印平台的上方；
4、所述多功能运动架包括运动架平移导轨、运动架主体、运动架支撑板、刮刀和多喷头模块；所述运动架主体设置在固定平台上方，运动架主体两侧与运动架支撑板连接，运动架支撑板底部沿着运动架平移导轨水平移动；
5、所述刮刀和多喷头模块设置在运动架主体的不同侧面上，所述多喷头模块包括吹气喷头和挤料喷头。
6、优选的，所述供料平台包括供料槽、供料推板、供料盖板和供料升降导轨，所述供料槽内存放陶瓷膏料，所述供料升降导轨安装于所述供料推板下部，用于将陶瓷膏料从所述供料槽中推挤出至所述供料盖板上；所述供料平台设置多个，沿多功能运动架平移方向单排依次并列排布，用于存放不同的陶瓷膏料。
7、优选的，所述吹气喷头的个数为一个或两个，所述挤料喷头设置3～8个。
8、优选的，所述激光系统包括激光器、振镜、扩束镜、场镜和隔振平板，所述隔振平板安装于所述机架上方，所述激光器固定在所述隔振平板上，所述激光器依次连接扩束镜、振镜和场镜。所述激光系统用于陶瓷膏料的扫描固化。
9、优选的，所述打印平台下方安装有打印升降导轨，用于调整所述打印平台的高度以将陶瓷膏料依次分层固化成形。
10、优选的，所述打印平台包括多种平台尺寸，可根据打印零件大小更换合适尺寸的打印平台。
11、优选的，所述运动架平移导轨位于所述固定平台的两侧下方，用于所述多功能运动架的整体平移。
12、优选的，所述多功能运动架还包括运动架盖板、多喷头模块升降导轨和多喷头模块平移导轨；所述运动架盖板安装在运动架主体上方，所述多喷头模块平移导轨位于所述运动架盖板上，用于所述多喷头模块的水平移动；所述多喷头模块升降导轨安装于所述多喷头模块平移导轨上，用于所述多喷头模块的垂直移动；所述多喷头模块平移导轨和多喷头模块升降导轨可驱动所述多喷头模块于三维空间内沿打印路径自由运动。
13、优选的，所述多材料陶瓷增材连续成形装置还包括回收仓，所述回收仓与所述打印平台和供料平台处于同一平面，所述回收仓位于打印平台的另一侧。所述回收仓包括回收槽和回收仓盖板，所述回收槽设置一个或多个。
14、第二方面，本专利技术提供了基于上述多材料陶瓷增材连续成形装置的多材料陶瓷增材连续成形方法，包括如下步骤：
15、创建多材料构件的三维模型，将多材料三维模型进行切片分层，根据每层中不同种类的陶瓷膏料材料分布形成对应的路径规划设计；
16、根据陶瓷膏料材料种类和数量，选择对应的陶瓷膏料材料分别存入供料槽和挤料喷头，利用对应的供料平台进行供料，通过多功能运动架的刮刀将供料平台挤出的陶瓷膏料材料均匀涂平铺展，按照打印路径通过激光系统对其进行固化；
17、通过多功能运动架的吹气喷头对未固化的残余陶瓷膏料材料吹出进行清洁，清理出该层预留的其他陶瓷膏料材料的打印路径，利用多功能运动架对应的挤料喷头进行其它陶瓷膏料材料的挤料填充，并通过激光系统对其进行固化；
18、重复执行上述步骤，直至本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，包括激光系统、打印平台、供料平台、固定平台、多功能运动架和机架；
2.如权利要求1所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述供料平台包括供料槽、供料推板、供料盖板和供料升降导轨，所述供料槽内存放陶瓷膏料，所述供料升降导轨安装于所述供料推板下部，用于将陶瓷膏料从所述供料槽中推挤出至所述供料盖板上；所述供料平台设置多个，沿多功能运动架平移方向单排依次并列排布，用于存放不同的陶瓷膏料。
3.如权利要求2所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述吹气喷头的个数为一个或两个，所述挤料喷头设置3～8个。
4.如权利要求2所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述激光系统包括激光器、振镜、扩束镜、场镜和隔振平板，所述隔振平板安装于所述机架上方，所述激光器固定在所述隔振平板上，所述激光器依次连接扩束镜、振镜和场镜。
5.如权利要求1所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述打印平台下方安装有打印升降导轨，用于调整所述打印平台的高度以将陶瓷膏料依次分层固化成形；所述打印平
6.如权利要求5所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述运动架平移导轨位于所述固定平台的两侧下方，用于所述多功能运动架的整体平移。
7.如权利要求4所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述多功能运动架还包括运动架盖板、多喷头模块升降导轨和多喷头模块平移导轨；所述运动架盖板安装在运动架主体上方，所述多喷头模块平移导轨位于所述运动架盖板上，用于所述多喷头模块的水平移动；所述多喷头模块升降导轨安装于所述多喷头模块平移导轨上，用于所述多喷头模块的垂直移动。
8.如权利要求1所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述多材料陶瓷增材连续成形装置还包括回收仓，所述回收仓与所述打印平台和供料平台处于同一平面，所述回收仓位于打印平台的另一侧；所述回收仓包括回收槽和回收仓盖板，所述回收槽设置一个或多个。
9.一种基于权利要求1～8任一项所述的多材料陶瓷增材连续成形方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.如权利要求9所述的多材料陶瓷增材连续成形方法，其特征在于，所述陶瓷膏料材料的固含量为70～90％；所述陶瓷膏料材料包括氧化铝体系、氧化锆体系、碳化硅体系、羟基磷灰石体系或磷酸三钙体系中的一种或多种。
...【技术特征摘要】
1.一种多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，包括激光系统、打印平台、供料平台、固定平台、多功能运动架和机架；
2.如权利要求1所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述供料平台包括供料槽、供料推板、供料盖板和供料升降导轨，所述供料槽内存放陶瓷膏料，所述供料升降导轨安装于所述供料推板下部，用于将陶瓷膏料从所述供料槽中推挤出至所述供料盖板上；所述供料平台设置多个，沿多功能运动架平移方向单排依次并列排布，用于存放不同的陶瓷膏料。
3.如权利要求2所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述吹气喷头的个数为一个或两个，所述挤料喷头设置3～8个。
4.如权利要求2所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述激光系统包括激光器、振镜、扩束镜、场镜和隔振平板，所述隔振平板安装于所述机架上方，所述激光器固定在所述隔振平板上，所述激光器依次连接扩束镜、振镜和场镜。
5.如权利要求1所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述打印平台下方安装有打印升降导轨，用于调整所述打印平台的高度以将陶瓷膏料依次分层固化成形；所述打印平台包括多种平台尺寸。
6.如权利要求5所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹斌，孙赫武，王鑫锋，张广旭，邢宏宇，全涛，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。