[發明專利]陶瓷的增材制造設備和陶瓷的增材制造方法

有效

• 申請號: 202210073474.3
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114378918B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 胡楚雄;汪澤;趙紫延
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B28B11/12;B28B11/24;C04B35/622;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 弋梅梅;黃健

本發明提供一種陶瓷的增材制造設備和陶瓷的增材制造方法，增材制造設備包括支撐座、增材機構、減材機構和燒結機構，支撐座上具有固化件、導軌和工作臺；工作臺沿導軌的延伸方向移動，以使工作臺在增材機構、減材機構和燒結機構之間移動，增材機構用于向工作臺上涂布打印材料，固化件用于固化打印材料，減材機構用于加工固化后的打印材料，燒結機構用于燒結加工后的打印材料，以形成陶瓷層。本發明提供的陶瓷的增材制造設備和陶瓷的增材制造方法，增材制造設備可以在同一層進行多次打印，打印過程包括依次進行的增材、固化、減材和燒結，直至這一層的尺寸滿足預設尺寸，再進行下一層打印，使得最終所制得的陶瓷零件滿足所需的尺寸精度。

技術領域

本發明涉及陶瓷制造技術領域，尤其涉及一種陶瓷的增材制造設備和陶瓷的增材制造方法。

背景技術

陶瓷因具有強度高、耐高溫、耐腐蝕、絕緣性好和生物相容性好等特點，廣泛應用在機械制造、生物醫療、電力電子和航空航天等領域。上述領域的應用需要制造形狀各異和高尺寸精度的陶瓷零件。

陶瓷通常可以使用粉末干壓或增材制造等方法進行加工。采用粉末干壓制造陶瓷時，首先制造所需形狀的模具，再用模具將陶瓷粉末壓成陶瓷生坯，然后對陶瓷生坯進行高溫燒結，得到所需的陶瓷零件。

增材制造無需使用模具，增材制造也稱為3D打印技術，陶瓷的增加制造主要有基于粉末成型和基于漿料成型兩種方法。基于粉末成型的方法是將陶瓷粉末在粉末床上鋪開一層，然后將所需成型位置的粉末固結，再繼續鋪展下一層，直到打印完成后，清理掉未被固結的粉末，所剩部分即為所需陶瓷生坯，對陶瓷生坯進行燒結得到陶瓷零件。基于漿料成型的方法是將陶瓷粉末分散在光敏樹脂中，再逐層打印并固化，獲得陶瓷和光敏樹脂混合的陶瓷生坯，最后陶瓷生坯經過高溫排膠燒結，得到陶瓷零件。

上述方式制備陶瓷零件時均需對整個陶瓷生坯進行燒結，燒結時陶瓷生坯的體積收縮量難于控制，因此燒結后的陶瓷零件無法達到較高的尺寸精度。

發明內容

本發明提供了一種陶瓷的增材制造設備和陶瓷的增材制造方法，增材制造設備可以在同一層進行多次打印，打印過程包括依次進行的增材、固化、減材和燒結，直至這一層的尺寸滿足預設尺寸，再進行下一層打印，使得最終所制得的陶瓷零件滿足所需的尺寸精度。

本發明提供一種增材制造設備，包括支撐座、增材機構、減材機構和燒結機構，支撐座上具有固化件、導軌和工作臺，工作臺設置在導軌上，增材機構、減材機構和燒結機構沿導軌的延伸方向依次設置在支撐座上，固化件位于增材機構和減材機構之間；

工作臺沿導軌的延伸方向移動，以使工作臺在增材機構、減材機構和燒結機構之間移動，增材機構用于向工作臺上涂布打印材料，固化件用于固化打印材料，減材機構用于加工固化后的打印材料，燒結機構用于燒結加工后的打印材料，以形成陶瓷層。

在一種可能的實施方式中，本發明提供的增材制造設備，增材機構包括打印頭，打印頭用于向工作臺上涂布打印材料，打印頭相對于導軌沿豎直方向升降，且打印頭在導軌的兩側之間移動。

在一種可能的實施方式中，本發明提供的增材制造設備，減材機構包括銑刀，銑刀用于銑削固化后的打印材料。

在一種可能的實施方式中，本發明提供的增材制造設備，燒結機構包括燒結板，燒結板用于燒結加工后的打印材料，燒結板相對于導軌沿豎直方向升降，以與加工后的打印材料抵接。

在一種可能的實施方式中，本發明提供的增材制造設備，燒結板包括燒結板本體和碳紙，碳紙覆蓋在燒結板本體朝向導軌的一面，碳紙用于與加工后的打印材料抵接。

在一種可能的實施方式中，本發明提供的增材制造設備，增材機構、減材機構和燒結機構中的至少一者上包括支撐架，支撐架包括兩個支撐腿，兩個支撐腿分別位于導軌延伸方向的兩側。