[發明專利]一種間接增材制造設備及其增材制造方法

在審

• 申請號: 201911366918.7
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN110919002A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 趙曉明;徐天文;薛蕾;李旭;馬翔
• 申請（專利權）人: 西安鉑力特增材技術股份有限公司
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

本發明公開了一種間接增材制造設備及其增材制造的方法，包括擠出機構和預脫脂系統，及驅動擠出機構或預脫脂系統向X、Y軸運動的運動導軌，擠出機構連接有供料系統，運動導軌下方設置有零件托板，零件托板上設置有集脂系統；還包括有驅動零件托板沿Z軸運動的Z軸機構；還包括有工控機。通過層層催化脫脂預先脫除部分粘結劑，在不損傷坯體強度的情況下使坯體的內部形成均布、連通的微孔，不但減小了粘結劑脫脂產物排除坯體的難度，而且避免了后續單獨預脫脂過程的參與，可縮短脫脂周期、降低生產成本，且脫脂更徹底無粘結劑組份殘留風險。

技術領域

本發明屬于成形設備技術領域，涉及一種間接增材制造設備，還涉及上述增材制造設備的增材制造方法。

背景技術

間接增材制造技術由于結合了粉末冶金與增材制造兩大零件成形工藝特點，且與粉末冶金相比可以省去模具投入、與增材制造相比能夠避免高能束熱源介入，因此在金屬、合金、陶瓷及復合材料等材質零件的成形方面應用前景巨大，如今已開發出來的間接增材制造技術主要有基于熔融擠出、粘結劑噴射、微滴噴射及光固化等工藝的幾大類。

其中尤以基于熔融擠出工藝的間接增材制造技術最引人注目，該工藝的具體成形過程為：①將金屬、合金、陶瓷或復合材料等待成形材料與適宜的粘結劑混合，制成與熔融擠出工藝相適應，且成分均勻、穩定的成形材料；②熔融擠出成形設備在控制系統的指導下將混制好的成形材料制成與所需零件相對應的毛坯；③從成形設備上取出毛坯并進行相應的中間過程處理；④對處理后的毛坯進行脫脂與燒結操作以獲得最終所需的零件。

由于該工藝技術的脫脂與燒結過程完全延用粉末冶金工藝，在坯體成形結束后再進行脫脂，受脫脂原理的影響，以該工藝技術成形零件時會存在以下問題：(1)坯體中部的粘結劑需要穿透表皮才能脫除，因此脫脂周期長；(2)坯體各部位粘結劑脫除環境存在差異，容易因不均勻脫脂，引發粘結劑組份殘留風險；(3)粘結劑脫除過程中容易現鼓泡、開裂、破損等缺陷；(4)需要專門的脫脂設備，脫脂成本高。

發明內容

本發明的目的是提供一種間接增材制造設備，解決了現有技術中存在的坯體成形結束后再進行脫脂的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種間接增材制造設備，包括擠出機構，擠出機構連接有供料系統，還包括有驅動零件托板沿Z軸運動的Z軸機構；還包括有噴頭陣列，噴頭陣列通過控制線連接有催化劑儲存器；還包括有運動導軌，噴頭陣列和擠出機構均與運動導軌相適配；運動導軌下方設置有零件托板，零件托板上設置有集脂系統；

還包括有工控機，工控機分別與運動導軌、擠出機構、Z軸機構、噴頭陣列電性連接。

本發明的特點還在于：

集脂系統包括吹風機構和收集機構，吹風機構、收集機構分別位于零件托板兩端。

運動導軌包括兩個互相平行的X軸導軌，兩個X軸導軌之間連接有Y軸導軌，Y軸導軌上設置有工作模塊安裝滑塊；擠出機構和噴頭陣列均與工作模塊安裝滑塊相適配。

還包括有用于存放擠出機構或噴頭陣列的工作模塊收集架，工作模塊收集架位于Z軸機構的同一側。

本發明的另一目的是提供一種間接增材制造設備的增材制造方法。

本發明所采用的另一種技術方案是，一種間接增材制造設備的增材制造方法，包括以下步驟：

步驟1、將待成形零件的成形數據輸入工控機，工控機按照成形數據控制Z軸機構帶動零件托板運動至距離擠出機構下方一個層厚的位置處；

步驟2、工控機按照成形數據控制擠出機構在X軸導軌、Y軸導軌上運動，先將供料系統內的材料經熔融擠出到零件托板上，然后工作模塊安裝滑塊運動到工作模塊收集架所在位置，將擠出機構替換為噴頭陣列；