[發明專利]一種面向太空在軌制造的多材料增材制造系統與方法

在審

• 申請號: 202310195113.0
• 申請日: 2023-03-03
• 公開（公告）號: CN116394513A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 單忠德;范聰澤;鄭菁樺;陳意偉;宋文哲;于肖
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B29C64/209
• 分類號: B29C64/209;B29C64/295;B29C64/314;B29C64/336;B29C64/118;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y40/10;B33Y10/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 薛雨妍

1.一種面向太空在軌制造的多材料增材制造系統，包括自動換料盤裝置(1)耗材倉(4)，主控中心(9)與成形倉(11)，其中主控中心(9)控制系統的整體運行；耗材倉(4)的內部設有第一料盤(2)，第二料盤(3)與第三料盤(20)，所述成形倉(11)上依次設有自動換料環(14)、主送絲裝置(13)、感應加熱噴頭(10)和基板(12)；感應加熱噴頭(10)的最上方為固定支架(21)，連接管(26)與固定支架(21)直接相連，下方為熱傳遞模塊(25)，熱傳遞模塊(25)下方為打印噴嘴(23)。

2.根據權利要求1所述的一種面向太空在軌制造的多材料增材制造系統，其特征在于：其中第一料盤(2)上的第一線材(17)依次經過第一線材續接裝置(5)和第一輔助送絲裝置(15)送入自動換料環(14)；第二料盤(3)的第二線材(7)依次經過第二線材續接裝置(6)和第二輔助送絲裝置(8)送入自動換料環(14)；第三料盤(20)的第三線材(18)依次經過第三線材續接裝置(19)、第三輔助送絲裝置(16)送入自動換料環(14)。

3.根據權利要求2所述的一種面向太空在軌制造的多材料增材制造系統，其特征在于：其中第一線材續接裝置(5)、第二線材續接裝置(6)和第三線材續接裝置(19)結構形狀一致，其中第一線材續接裝置(5)包括上模(39)和下模(37)；其中上模(39)上設有第一加熱棒(32)和第一鎧裝熱電偶(33)；所述下模(37)上設有第二鎧裝熱電偶和第一加熱棒(36)。

4.根據權利要求1所述的一種面向太空在軌制造的多材料增材制造系統，其特征在于：所述自動換料環(14)包括主環體(28),所述主環體(28)上分別設有第一絲束過道(27)，第二絲束過道(29)和第三絲束過道(30)；其中高密封轉動軸承31安裝在主環體(28)的中心端。

5.根據權利要求1所述的一種面向太空在軌制造的多材料增材制造系統，其特征在于：其中所述熱傳遞模塊(25)上插有熱電偶(22)且外部繞有電磁感應加熱線圈(24)，同時熱傳遞模塊(25)的內部存在封閉夾層，封閉夾層中充有大氣或高熱對流效率的氣體。

6.一種面向太空在軌制造的多材料增材制造方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：耗材倉內部有第一料盤，第二料盤與第三料盤，當料盤內線材耗盡或需要更換時，自動換料盤裝置進行自動換料，換料完成后第一線材續接裝置，第二線材續接裝置與第三線材續接裝置自動觸發，將更換后料盤上的線材與先前線材進行自動續接并繼續打印，減少料盤更換后的人工干預；

步驟2：第一線材，第二線材，第三線材輸送進成形倉后，分別通過第一輔助送絲裝置，第二輔助送絲裝置與第三輔助送絲裝置并進一步向前輸送；

步驟3：第一線材，第二線材，第三線材輸送至自動換料環所在位置時，根據所需材料，自動換料環轉動，將所需線材送至主送絲裝置的正上方，同時所需線材對應的輔助送絲裝置啟動，將所需線材輸送至主送絲裝置位置處；

步驟4：切換材料時，高密封轉動軸承連接電機，通過電機帶動其轉動，使對應絲束過道正對主送絲裝置；

步驟5：主送絲裝置:啟動，將線材輸送至感應加熱噴頭內，此時感應加熱噴頭啟動，對線材進行快速加熱，同時線材輸送并在基板上進行層層沉積，完成所需制件的成形。

7.根據權利要求6所述的一種面向太空在軌制造的多材料增材制造方法，其特征在于：所用線材為純樹脂絲材或連續纖維絲材與短纖維增強復合絲材。

8.根據權利要求6所述的一種面向太空在軌制造的多材料增材制造方法，其特征在于：其中步驟1的續接方法是：在主控中心控制下，采用機械臂控制上、下模的合模，正常打印時，上下模分離，當需要續接線材時，機械臂將續接線材與剪斷線材送至指定位置，然后中控系統控制、上下模進行加熱，機械臂控制上下模合模，對熱塑性線材進行續接，續接完成后，機械臂控制上下模分離，繼續進行打印。