[發明專利]一種吸熱防護材料結構件的增材制造方法

在審

• 申請號: 202211054661.3
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115476504A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 鄒亮;胡任軍
• 申請（專利權）人: 陜西千山航空電子有限責任公司
• 主分類號: B29C64/10
• 分類號: B29C64/10;B29C64/209;B29C64/20;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y70/10
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產權代理有限公司 11718
• 代理人: 張夢龍

本發明提供了一種吸熱防護材料結構件的增材制造方法，包括：1：制備得到吸熱復合材料；2：設計吸熱防護復合材料結構件三維數模，得到吸熱防護材料結構件的成型軌跡數據；3：將三維數模導入增材制造設備，將吸熱復合材料導入低溫真空料倉，控制加熱噴嘴出口溫度和擠出速度，噴嘴依據成型軌跡逐層成型得到吸熱防護材料結構件胚體；4：將二氧化硅導入粉體料倉，將酚醛樹脂和發泡助劑導入泡沫成型料倉，依據成型軌跡在X、Y、Z三軸方向上在所述吸熱防護材料結構件胚體表面逐層噴涂成型隔熱層。本發明的增材制造方法具有制造異型結構件的優勢，操作簡單、生產效率高，加工制得的吸熱防護材料結構件性能優異，吸熱效果好。

技術領域

本發明涉及熱防護技術領域，具體涉及一種吸熱防護材料結構件的增材制造方法。

背景技術

目前，吸熱防護材料結構件普遍用于飛行器、軌道交通工具、汽車等諸多領域，以確保在火燒情況下保證內部記錄芯片能夠完整下載運行數據，從而進行事故原因判定，一般吸熱防護材料主要成分為相變材料。由于吸熱防護材料結構件需滿足高溫環境性能要求，不僅需考慮要高于高溫試驗項目測試溫度，以免在試驗時即發生相轉變。同時，也要考慮記錄芯片印制板的最高耐受溫度，保證高溫環境不損壞印制板，所以吸熱防護材料需低于印制板最高耐受溫度才能起到保護作用。但是，對有特殊要求的異型吸熱防護材料結構件難加工或無法加工，影響了在相關領域的應用。因此，研究吸熱防護材料成型新工藝是極為迫切的需要。

熔融沉積制造(Fused Deposition Modeling，FDM)也稱熔融沉積擠出成型，通過FDM增材制造設備中的噴嘴擠出材料，依據設計的結構件CAD數模成型軌跡逐層成型，經逐層疊加，最終形成三維實體。

相變材料(Phase Change Material，PCM)是隨溫度變化而改變物質狀態并能提供潛熱的物質。轉變物理性質的過程稱為相變過程，這時相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。吸熱防護材料中添加的相變材料在相變儲能過程中，材料近似恒溫，可以有效控制體系溫度。所述吸熱防護材料中使用的相變材料為固-固相變材料，固-固相變材料在相變過程中無液體或氣體產生，具有能直接加工成形、相變體積變化小、性能穩定、無毒、無腐蝕、無污染等優點。

二氧化硅平均孔徑為2-50nm，多空率為80-99.8％，比表面積高達800-1000m²/g以上，屬于典型的介孔材料。而且耐溫可達1000℃，在常溫下二氧化硅氣凝膠的熱導率僅為0.017W/m·K，具備超級絕熱材料的特征。

酚醛泡沫是以酚醛樹脂、發泡劑和其他助劑制備而成，具有導熱系數低，絕熱性能好，抗火焰穿透，吸水率低，防蒸汽滲透強的特點。將酚醛泡沫和二氧化硅充分、均勻混合后，噴涂于吸熱防護復合材料結構件胚體表面，能夠起到一定的隔熱效果，降低傳導至吸熱防護復合材料結構件胚體的溫度，再通過吸熱防護復合材料吸收熱量確保存儲芯片印制板不損壞。

基于且不限于上述材料性能特點，并結合增材制造技術新工藝優勢，可成型常規或異型結構特征的吸熱防護復合材料結構件，且生產成本低，生產效率高，吸熱效果好。

發明內容

有鑒于此，本申請實施例提供一種吸熱防護材料結構件的增材制造方法，該增材制造方法可用于制造異型結構件，操作簡單、生產效率高，加工制得的吸熱防護材料結構件性能優異，吸熱效果好。

本申請實施例提供以下技術方案：一種吸熱防護材料結構件的增材制造方法，包括如下步驟：

步驟1：按組分和配比制備得到吸熱復合材料，取酚醛樹脂、發泡助劑，以及直徑為20-35μm的二氧化硅備用；

步驟2：設計吸熱防護復合材料結構件三維數模，依據三維數模得到吸熱防護材料結構件的成型軌跡數據；