[發(fā)明專利]基于表面張力的無模型快速成型裝置及其成型方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010300148.9
• 申請日: 2010-01-08
• 公開（公告）號: CN101791688A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙登峰;曾國英
• 申請（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號: B22D23/00
• 分類號: B22D23/00;B29C67/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 詹永斌;吳彥峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無模型成型裝置及其成型方法，特別是涉及一種利用金屬液體表面張力 控制冷凝成型的基于表面張力的無模型快速成型裝置及其成型方法。

背景技術(shù)

快速原型制造技術(shù)變革了傳統(tǒng)的體積成形與去除成形的加工方式，是一種材料累加制造 方法，可以從三維數(shù)字模型直接制造出復(fù)雜形狀的零件，適合加工形狀復(fù)雜的難成形、難加 工材料、具有特殊要求的零件。在模具制造、航空航天、醫(yī)學(xué)、工藝美術(shù)等領(lǐng)域嶄露頭角， 具有廣泛的應(yīng)用前景。快速原型工藝大體上有選擇性液體固化、選擇性層片粘接、選擇性粉 末熔接或粘接、熔融擠壓成形和噴點印刷五大類，具體方法更多。然而，眾多的快速原型技 術(shù)中普遍存在著成型效率低下，不能適應(yīng)數(shù)量較大的產(chǎn)品生產(chǎn)，而且能用于普通金屬材料成 形的方法很少見。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于表面張力的無模型快速成型裝置，本裝置能夠由計算機數(shù) 值幾何模型直接轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀螌嶓w，適用于金屬、樹脂等材料，且效率高、適用范圍更為廣泛 ，本發(fā)明的另一個目的是提供所述基于表面張力的無模型快速成型裝置的成型方法。

本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)的：基于表面張力的無模型快速成型裝置，包括 一個耐高溫坩堝，耐高溫坩堝的底部開設(shè)有多個微孔，微孔下方設(shè)置有一個可上下移動的托 盤，當微孔中充滿金屬液體時，耐高溫坩堝內(nèi)的金屬液體可通過微孔流到托盤上，當微孔中 充滿氣體或真空時，金屬液體在表面張力的作用下不能通過微孔流到托盤上。

所述耐高溫坩堝的上方設(shè)置有一個可上下左右移動用于向微孔中注入氣體或金屬液體或 使微孔中成為真空的移動轉(zhuǎn)換器。

基于表面張力的無模型快速成型裝置的成型方法，包括下列步驟：

A、將金屬液體置入到耐高溫坩堝中；

B、設(shè)置微孔的通斷，如果需要讓金屬液體從微孔中通過，則通過移動轉(zhuǎn)換器向微孔中 注入金屬液體，如果需要中斷微孔中金屬液體的通過，則可以通過移動轉(zhuǎn)換器向微孔中注入 氣體或使微孔中成為真空；

C、金屬液體通過微孔流到托盤上，向下移動托盤，金屬液體不斷流下并不斷冷卻成為 零件，利用金屬液體的表面張力控制微孔的開關(guān)，同時控制金屬液體的流量、托盤的移動速 度，使冷卻后的零件形成所需的形狀。

從本發(fā)明的上述特征可以看出，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)、與現(xiàn)有的快速原型技術(shù)相比，該技術(shù)適用的材料范圍廣泛，只要耐高溫坩堝的 微孔內(nèi)壁與零件材料的液體不發(fā)生浸潤即可，特別是適用于普遍使用的金屬材料，應(yīng)用前景 更為廣闊；

(2)、與現(xiàn)有快速原型技術(shù)相比，生產(chǎn)效率大大提高，可以達到工業(yè)生產(chǎn)的速度要求 ；

(3)、與傳統(tǒng)的鑄造工藝相比，可由計算機數(shù)值模型直接得到零件，省去了眾多的鑄 造工藝環(huán)節(jié)；

(4)、該技術(shù)只須對需要狀態(tài)改變的微孔進行操作即可，而一般快速原型技術(shù)則需要 對每一處材料都進行操作控制；

(5)、開放的太空環(huán)境具有微重力、高真空特性，表面張力將是最重要的動力，又無 金屬液體氧化或其它化學(xué)反應(yīng)的問題，凝固方向也可以在凝固過程中更靈活地改變，因此， 太空環(huán)境將更能發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢，該技術(shù)有望在未來的太空結(jié)構(gòu)制造和廢棄的太空垃圾在 利用中發(fā)揮作用。

附圖說明

本發(fā)明將通過實施例并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖

其中附圖標記1是耐高溫坩堝????2是微孔??3是托盤 4是金屬液體????5是移動轉(zhuǎn)換器????6是零件

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明：

優(yōu)選實施例

如圖1所示的基于表面張力的無模型快速成型裝置，包括一個耐高溫坩堝1，耐高溫坩堝 1的底部開設(shè)有多個微孔2，微孔2下方設(shè)置有一個可上下移動的托盤3，當微孔2中充滿金屬 液體4時，耐高溫坩堝1內(nèi)的金屬液體4可通過微孔2流到托盤3上，當微孔2中充滿氣體或真空 時，金屬液體4在表面張力作用下不能通過微孔2流到托盤3上。

所述耐高溫坩堝1的上方設(shè)置有一個可上下左右移動用于向微孔2中注入氣體或金屬液體 4或使微孔2中成為真空的移動轉(zhuǎn)換器5。