[發明專利]一種用于無機膠凝材料制品增材制造的成形裝置與方法

在審

• 申請號: 202010135122.7
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111015895A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 陳勃生;陳葉
• 申請（專利權）人: 陳勃生;陳葉
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B33Y30/00;B33Y50/02;B33Y70/00;C04B35/10
• 代理公司: 暫無信息
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本發明公開了一種用于無機膠凝材料制品增材制造的裝置與方法。該裝置設置了不少于兩組噴頭或噴頭陣列，分別用于向無機膠凝材料平面噴射凝結劑和阻滲劑，結合相應方法，用以制造結構形狀復雜、尺寸精度及表面質量要求高的無機膠凝材料制品和特殊陶瓷制品。凝結劑與無機膠凝材料反應并固化為一整體。阻滲劑與無機膠凝材料形成阻滲層，在制品與其周圍的粉末材料之間形成阻隔凝結劑滲透的隔離帶，保證制品有更好的表面質量和更高的尺寸精度，并使未參與制品成形的粉末材料不被污染。

技術領域

本發明涉及無機膠凝材料制品成形技術領域，尤其是一種用于無機膠凝材料制品增材制造的成形裝置與方法。

背景技術

無機膠凝材料制品廣泛用于社會生產、生活的各個領域。傳統的水泥(粉狀水硬性無機膠凝材料)及新興的地質聚合物制品都是其中的典型代表。

常見的無機膠凝材料制品成形方法主要包括：預混澆鑄法、直接噴射法、噴射真空脫水法、預混加壓法、預混擠出法、層鋪法等。其中：預混澆鑄法，主要適于制造壁厚較厚的小型異型制品；直接噴射法，主要適于制造平板、波瓦等外形簡單、面積較大的制品；噴射真空脫水法，主要適于制造要求立即脫模的制品；預混加壓法，主要適于制造復雜的表面圖案的制品；預混擠出法，主要適于制造表面較復雜的異形細長制品；層鋪法，主要適于制造形狀簡單的制品。

上述方法的共同之處在于：必須預先按照成形后產品的形狀制作相應的模型，然后以不同的方式將混合好的無機膠凝漿料灌注進模型，待漿料凝固后再脫去模型，獲得產品。上述方法適于制造形狀不太復雜，尺寸精度要求不很高（毫米級），表面較為粗糙的制品，如：大型構件（構筑物）、井蓋、涵管、波瓦及面磚等。

受現有制模與脫模技術的約束，無機膠凝材料制品的形狀不可能設計得十分復雜，從而大大限制了其應用范圍，難以制造表面光滑、尺寸精度較好的無機材料的精細制品。

現有的相關增材制造技術可制作形狀或結構相對復雜，尺寸精度要求相對較高的制品。但對無機膠凝材料的粉末床打印而言，由于凝結劑在松散多孔的無機膠凝材料中滲透，導致成形產品在成形過程中，與其周邊的無機粉末材料界線模糊，從而嚴重影響產品的表面質量和尺寸精度。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術存在的問題，提供一種用于無機膠凝材料制品增材制造的成形裝置及其方法，可用于制造形狀或者結構復雜、表面光滑、尺寸精度高的無機膠凝材料制品。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種用于無機膠凝材料制品增材制造的成形裝置，成形裝置包括超聲振動鋪粉裝置、噴射裝置、成形缸和升降臺，所述超聲振動鋪粉裝置用于將無機膠凝材料在升降臺上表面均勻鋪展并振實成平面，所述噴射裝置包括至少兩組噴頭或兩組噴頭陣列，其中一組噴頭或噴頭陣列用于向該材料層上制品所對應的水平截面實體區域輪廓外緣噴射阻滲劑,另一組噴頭或噴頭陣列用于向該材料層上制品所對應的水平截面實體區域噴射凝結劑，所述升降臺置于成形缸內，沿成形缸內壁面進行升降運動，用于承載鋪展的無機膠凝材料。

進一步的，所述超聲振動鋪粉裝置工作時，將以高于20KHz的超聲頻率振動。

進一步的，所述噴射裝置的噴頭或噴頭陣列的噴射頻率f范圍:

1KHz＜ f ＜20KHz。

進一步的，用于噴射阻滲劑的噴頭或噴頭陣列，其所噴射的液體的粘度η范圍:1CP＜ η ＜150CP。

本法明還提供了一種用于無機膠凝材料制品增材制造的成形裝置的成形方法，包括以下步驟：

a) 超聲振動鋪粉裝置將粉末狀無機膠凝材料在平面上鋪展并振實成指定厚度的材料層；

b)一組噴頭或噴頭陣列向該材料層上制品所對應的水平截面實體區域輪廓外緣噴射阻滲劑；

c) 另一組噴頭或噴頭陣列向該材料層上制品所對應的水平截面實體區域噴射凝結劑；