[發明專利]一種礦物粉料增材制造工藝及制造裝置

有效

• 申請號: 201610596742.4
• 申請日: 2016-07-26
• 公開（公告）號: CN106272881B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 饒建華;徐鐵虎;李昌平;楊雙雙;唐納川;安磊
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 劉榮;周宗貴

本發明提供了一種礦物粉料增材制造工藝及制造裝置，制造工藝包括如下步驟：建立需要進行增材制造的實體三維模型，對模型進行切片處理；按鋪粉軌跡鋪設礦物粉料，同時在礦物粉料中添加粘結劑和催化劑，使礦物粉料、粘結劑和催化劑在下落過程中相互混合并沿鋪粉軌跡鋪設于制造平臺上；按照每一層切片的鋪粉軌跡逐層堆積，完成增材制造的實體成型；本發明還對應提供了制造裝置，包括底座、制造平臺、XYZ三軸移動機構和噴料系統；本發明使用礦物粉料進行增材制造，降低了制造成本，并對傳統的粉料增材制造方法做了改進，提高了制造效率，降低了制造實體后處理的難度，可制造大型的地質地貌模型、三維地形圖以及人造景觀模型等。

技術領域

本發明涉及一種增材制造工藝及制造裝置，屬于增材制造技術領域。

背景技術

增材制造，是指通過材料逐層增加的方式將數字模型制造成三維實體的過程。現有的增材制造裝置主要使用材料為金屬粉末、熔融塑料、陶瓷漿料，這些裝置和制備工藝存在制造成本高、固化成型速度慢、無法用于大體積實體制造的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，并提供一種利用礦物粉料進行增材制造的工藝和裝置。

實現本發明目的所采用的技術方案為，一種礦物粉料增材制造工藝，包括如下步驟：

(1)建立需要進行增材制造的實體三維模型，對模型進行切片處理，切片厚度為0.1mm～0.5mm，每一層切片的輪廓線即為增材制造的鋪粉軌跡；

(2)按鋪粉軌跡鋪設礦物粉料，同時在礦物粉料中添加粘結劑和催化劑，使礦物粉料、粘結劑和催化劑在下落過程中相互混合并沿鋪粉軌跡鋪設于制造平臺上，礦物粉料與粘結劑的質量比為8：1～12：1，礦物粉料與催化劑的質量比為40：1～60：1；

(3)將礦物粉料、粘結劑和催化劑按照每一層切片的鋪粉軌跡逐層堆積，完成增材制造的實體成型。

所述礦物粉料為石膏粉、鋯英砂、石英砂、大理石砂或云母砂的一種或二種以上的混合。

所述粘結劑為水玻璃溶液，催化劑為二乙酸甘油酯。

本發明還對應提供了一種用于上述的礦物粉料增材制造工藝的制造裝置，至少包括底座、制造平臺、XYZ三軸移動機構和噴料系統，制造平臺安裝于底座上，噴料系統通過XYZ三軸移動機構驅動并且位于制造平臺上方，所述噴料系統包括噴料系統安裝板、粘結劑供料單元、催化劑供料單元和礦物粉料供料單元，噴料系統安裝板通過XYZ三軸移動機構驅動，粘結劑供料單元、催化劑供料單元和礦物粉料供料單元均安裝于噴料系統安裝板上，粘結劑供料單元和催化劑供料單元對稱分布于礦物粉料供料單元的兩側；所述粘結劑供料單元包括順序連通的粘結劑電噴槍、軟管A和噴液針頭A，所述催化劑供料單元包括順序連通的催化劑電噴槍、軟管B和噴液針頭B，所述礦物粉料供料單元包括電動推桿、針閥軸和礦物粉料供料槍，電動推桿安裝于針閥軸上端并且與針閥軸固連，針閥軸位于礦物粉料供料槍的腔體中，所述針閥軸表面上設有針刺，針閥軸的底端與礦物粉料供料槍的出料口形狀相匹配，噴液針頭A和噴液針頭B對稱分布于礦物粉料供料槍出料口的兩側并且與之齊平；還包括控制器和電機驅動器，控制器通過電機驅動器控制電動推桿，粘結劑電噴槍、催化劑電噴槍和XYZ三軸移動機構中的各電氣元件均與控制器電性連接。

XYZ三軸移動機構安裝于制造平臺上，由龍門型梁架、X方向移動組件、Y方向移動組件和Z方向移動組件構成，X方向移動組件安裝于制造平臺上，龍門型梁架通過X方向移動組件驅動，Y方向移動組件通過螺栓安裝在龍門型梁架的橫梁上，Z方向移動組件通過Y方向移動組件驅動，噴料系統安裝板通過Z方向移動組件驅動。

所述X方向移動組件包括兩組由X方向滾珠絲杠副、驅動X方向滾珠絲杠副轉動的X方向電機和與X方向滾珠絲杠副中螺母固連的X方向直線滑塊構成的移動機構，兩組移動機構對稱安裝于制造平臺上，龍門型梁架的兩個底柱分別通過螺栓安裝在兩個X方向直線滑塊上。