[發明專利]一種同步噴涂粘接的增材制造方法

無效

• 申請號: 201410139053.1
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN103934456A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 樊小蒲;王秀峰
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;B29C67/00;B28B1/24
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明屬于增材制造技術領域，特別涉及一種同步噴涂粘接的增材制造方法。

背景技術

增材制造技術以金屬、塑料和陶瓷等為主要原料，正向復雜結構、多用途的一體化快速制造方向發展。遵循“分層固化，層層累加”技術原理，根據層內固化的方式，可將常見的增材制造技術可分為三類：第一類是光固式，如立體光刻技術（SL），受紫外線等的照射掃瞄，使液態光敏聚合物因光聚合，硬化成薄層；第二類是熱固式，包括熔絲沉積造型（FDM）、選區激光燒結（SLS）、電子束熔融(EBM)，均以熔化再凝固為基本原理，使材料熔化并固化在一起形成薄層；第三類是粘固式，如三維噴涂粘接（3DP）、分層實體制造（LOM），是將粉末材料選擇性地粘結成為一個整體，或將薄層材料粘結后沿邊緣切割形成所需的截面形狀。

如上所述，光固式的加工對象范圍很窄，僅適用于液態光敏聚合物，并須配備對應波長或頻率的光線發射器；熱固式由于全部材料都要經過固-液-固相變過程，導致體積變化大，殘余應力和變形大且需要大功率激光器設備，成本較高，熔積效率低；粘固式可能要用到激光切割系統，設備成本較高，不宜控制粘接劑的噴涂，未接觸粘接劑的材料雖可重復利用，但清理時易造成粉末飛揚而危害人體健康。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種同步噴涂粘接的增材制造方法，以微、納米級的金屬、塑料或陶瓷顆粒為基材，采用兩個分別噴射基材和粘接劑的噴槍同步運動的方法快速制造形狀復雜的零件；可實現在噴射基材的同時噴射粘接劑進行黏合固化，具有節約基材、易于清理、節能減排的優點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種同步噴涂粘接的增材制造方法，包括：

1）根據待成形件的外形要求，構建其三維模型，并按照加工方向進行分層處理；

2）根據三維模型對基材和粘接劑數量的需求，將基材顆粒和粘接劑分別放置于送粉器和粘接劑容器內，無需預熱，壓縮氣體直接從送粉器內攜帶基材顆粒后，輸送至基材噴槍，并控制粘接劑噴槍同時噴射粘接劑對基材進行黏合固化；

3）根據三維模型每層截面形狀，控制噴槍和平臺的相對運動，進行逐層的多材料的可控噴射成形；

4）待成形件噴射并粘接成形之后，清理表面和內部結構上少量未粘結的顆粒材料，形成最終的待成形件。

所述的基材噴槍和粘接劑噴槍受同步控制器控制，作同步運動，基材顆粒與粘接劑同時被噴射到平臺或固化層上并瞬時黏合成形。

所采用的基材材料包括金屬顆粒、塑料顆粒和陶瓷顆粒的一種或幾種。

與現有技術相比，本發明提供的基于同步噴涂粘接技術的增材制造方法，采用基材噴槍和粘接劑噴槍同步運動的方法進行零件的制造，可實現在噴射基材的同時噴射粘接劑進行黏合固化，具有節約基材、易于清理、節能減排的優點。

附圖說明

圖1是本發明的同步噴射成形示意圖。

圖2是實例提供的同步噴涂粘接技術的增材制造方法的實現過程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。

本發明包括如下步驟：

1、根據待成形件的外形要求，構建其三維模型；并按照加工方向進行分層處理，然后根據三維模型每層截面形狀，編寫同步噴槍和平臺的相對運動程序，程序由同步控制器5運行；

2、根據三維模型對基材和粘接劑數量的需求，將基材顆粒和粘接劑分別放置于送粉器和粘接劑容器內，無需預熱，壓縮氣體直接從送粉器內攜帶基材顆粒后，輸送至基材噴槍3，受同樣的程序的控制，粘接劑噴槍4同時噴射一定數量的粘接劑對基材進行黏合固化，固化部分沉積在平臺1或已有的固化層2上；

3、按照相對運動程序，同步控制器5控制平臺和兩個噴槍的相對運動，進行逐層的多材料的可控噴射成形；

4、待成形件噴射并粘接成形之后，清理表面和內部結構上少量未粘結的顆粒材料，形成最終的零件。

實施例：參見圖1和圖2，同步噴射成形制備陶瓷顆粒的金字塔形件，包括以下步驟：

1、利用Pro/E完成該零件的三維建模，并儲存成STL文件格式；

2、對模型進行均勻封層處理，獲得模型分層截面信息，編寫噴槍與平臺的運動程序；

3、將35um的球形陶瓷粒子裝載于送粉器內，調整輸送參數，將送粉速率控制在3kg/h左右；

4、將粘接劑裝載于粘接劑容器內，調整輸送參數，將噴射速率控制在0.9kg/h左右；