[發(fā)明專利]一種增材制造裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810778883.7
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN108817397B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡小剛;朱強;李忠;徐振
• 申請（專利權(quán)）人: 南方科技大學(xué)
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

1.一種增材制造裝置，其特征在于，包括螺旋擠出機構(gòu)(1)，所述螺旋擠出機構(gòu)(1)包括：

第一料筒(11)，其內(nèi)設(shè)有熔體進料口(111)，且所述第一料筒(11)的外部周設(shè)有第一保溫層(112)；

第二料筒(12)，其與所述第一料筒(11)連通且位于所述第一料筒(11)下方，所述第二料筒(12)由上至下依次設(shè)有熔體建壓區(qū)、熔體計量擠出區(qū)和半固體出料口(121)，且其外部周設(shè)有第二保溫層(122)；

螺桿(13)，其位于所述第一料筒(11)和所述第二料筒(12)內(nèi)，位于所述第一料筒(11)內(nèi)的所述螺桿(13)的周身上設(shè)有葉片(131)，位于所述第二料筒(12)內(nèi)的所述螺桿(13)的周身上設(shè)有螺紋(132)；

所述增材制造裝置還包括熔化爐(2)和保溫爐(3)，所述熔化爐(2)通過所述保溫爐(3)和所述第一料筒(11)連通，且所述熔化爐(2)和所述保溫爐(3)之間的連通通道以及所述保溫爐(3)和所述第一料筒(11)之間的連通通道的外部均設(shè)有加熱裝置：其中：

所述第一料筒(11)的容積大于所述第二料筒(12)的容積，所述葉片(131)的直徑大于所述螺紋(132)的直徑，所述螺桿(13)的頂部連接有扭矩傳感器(14)；其中：位于所述熔體建壓區(qū)的所述螺紋(132)的螺距或槽深逐漸縮小，位于所述熔體計量擠出區(qū)的所述螺紋(132)的螺距或槽深相等。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增材制造裝置，其特征在于，所述第二保溫層(122)與模溫機(123)連接，以使所述第二保溫層(122)的溫度可控。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增材制造裝置，其特征在于，所述第一料筒(11)的頂部與真空泵(113)連通，且二者之間通過中間室(114)連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增材制造裝置，其特征在于，所述熔化爐(2)的外部周設(shè)有第一加熱器(21)，所述熔化爐(2)的內(nèi)腔底部設(shè)有與所述保溫爐(3)連通的供料口(22)，所述熔化爐(2)內(nèi)設(shè)有可上下移動的活塞桿(23)，所述活塞桿(23)的底部能抵接至所述供料口(22)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的增材制造裝置，其特征在于，所述保溫爐(3)的外部周設(shè)有第二加熱器(31)，所述保溫爐(3)的內(nèi)腔設(shè)有液位探針(32)和可上下移動的壓塊(33)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增材制造裝置，其特征在于，還包括位于出料口(121)下方的打印平臺(4)。

7.一種如權(quán)利要求1所述的增材制造裝置的增材制造方法，其特征在于，包括：

將固體原料放入所述熔化爐中，使其形成熔體；

將所述熔體輸入保溫爐中；

將所述熔體輸入所述螺旋擠出機構(gòu)，且對所述熔體進行攪拌和控溫，使其形成具有均勻形核的半固體；

通過測量攪拌過程的扭矩對形成的所述具有均勻形核的半固體的黏度狀態(tài)及流動狀態(tài)進行表征；其中：所述攪拌過程包括：

對所述熔體進行第一次螺旋剪切，使其均勻化；

對所述第一次螺旋剪切后的所述熔體進行控溫和建壓輸送，使其所受壓力逐漸升高，且持續(xù)受到攪拌作用而形成半固體；對所述半固體進行控溫和定量輸送，且持續(xù)受到攪拌作用，使其進一步均勻化，用于逐層沉積成型。