一種同步噴涂粘接的增材制造方法
【專利摘要】一種同步噴涂粘接的增材制造方法，根據(jù)待成形件的外形要求，構(gòu)建其三維模型，并按照加工方向進行分層處理；根據(jù)三維模型對基材和粘接劑數(shù)量的需求，將基材顆粒和粘接劑分別放置于送粉器和粘接劑容器內(nèi)，無需預(yù)熱，壓縮氣體直接從送粉器內(nèi)攜帶基材顆粒后，輸送至基材噴槍，并控制粘接劑噴槍同時噴射粘接劑對基材進行黏合固化；根據(jù)三維模型每層截面形狀，控制噴槍和平臺的相對運動，進行逐層的多材料的可控噴射成形；待成形件噴射并粘接成形之后，清理表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上少量未粘結(jié)的顆粒材料，形成最終的待成形件，本發(fā)明可實現(xiàn)在噴射基材的同時噴射粘接劑進行黏合固化，具有節(jié)約基材、易于清理、節(jié)能減排的優(yōu)點。
【專利說明】一種同步噴涂粘接的增材制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于增材制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種同步噴涂粘接的增材制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]增材制造技術(shù)以金屬、塑料和陶瓷等為主要原料，正向復(fù)雜結(jié)構(gòu)、多用途的一體化快速制造方向發(fā)展。遵循“分層固化，層層累加”技術(shù)原理，根據(jù)層內(nèi)固化的方式，可將常見的增材制造技術(shù)可分為三類:第一類是光固式，如立體光刻技術(shù)(SL)，受紫外線等的照射掃瞄，使液態(tài)光敏聚合物因光聚合，硬化成薄層；第二類是熱固式，包括熔絲沉積造型(FDM)、選區(qū)激光燒結(jié)(SLS)、電子束熔融(EBM)，均以熔化再凝固為基本原理，使材料熔化并固化在一起形成薄層；第三類是粘固式，如三維噴涂粘接(3DP)、分層實體制造(L0M)，是將粉末材料選擇性地粘結(jié)成為一個整體，或?qū)⒈硬牧险辰Y(jié)后沿邊緣切割形成所需的截面形狀。
[0003]如上所述，光固式的加工對象范圍很窄，僅適用于液態(tài)光敏聚合物，并須配備對應(yīng)波長或頻率的光線發(fā)射器；熱固式由于全部材料都要經(jīng)過固-液-固相變過程，導(dǎo)致體積變化大，殘余應(yīng)力和變形大且需要大功率激光器設(shè)備，成本較高，熔積效率低；粘固式可能要用到激光切割系統(tǒng)，設(shè)備成本較高，不宜控制粘接劑的噴涂，未接觸粘接劑的材料雖可重復(fù)利用，但清理時易造成粉末飛揚而危害人體健康。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種同步噴涂粘接的增材制造方法，以微、納米級的金屬、塑料或陶瓷顆粒為基材，采用兩個分別噴射基材和粘接劑的噴槍同步運動的方法快速制造形狀復(fù)雜的零件；可實現(xiàn)在噴射基材的同時噴射粘接劑進行黏合固化，具有節(jié)約基材、易于清理、節(jié)能減排的優(yōu)點。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種同步噴涂粘接的增材制造方法，包括:
[0007]I)根據(jù)待成形件的外形要求，構(gòu)建其三維模型，并按照加工方向進行分層處理；
[0008]2)根據(jù)三維模型對基材和粘接劑數(shù)量的需求，將基材顆粒和粘接劑分別放置于送粉器和粘接劑容器內(nèi)，無需預(yù)熱，壓縮氣體直接從送粉器內(nèi)攜帶基材顆粒后，輸送至基材噴槍，并控制粘接劑噴槍同時噴射粘接劑對基材進行黏合固化；
[0009]3)根據(jù)三維模型每層截面形狀，控制噴槍和平臺的相對運動，進行逐層的多材料的可控噴射成形；
[0010]4)待成形件噴射并粘接成形之后，清理表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上少量未粘結(jié)的顆粒材料，形成最終的待成形件。
[0011]所述的基材噴槍和粘接劑噴槍受同步控制器控制,作同步運動,基材顆粒與粘接劑同時被噴射到平臺或固化層上并瞬時黏合成形。
[0012]所采用的基材材料包括金屬顆粒、塑料顆粒和陶瓷顆粒的一種或幾種。[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的基于同步噴涂粘接技術(shù)的增材制造方法，采用基材噴槍和粘接劑噴槍同步運動的方法進行零件的制造，可實現(xiàn)在噴射基材的同時噴射粘接劑進行黏合固化，具有節(jié)約基材、易于清理、節(jié)能減排的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的同步噴射成形示意圖。
[0015]圖2是實例提供的同步噴涂粘接技術(shù)的增材制造方法的實現(xiàn)過程示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0017]本發(fā)明包括如下步驟:
[0018]1、根據(jù)待成形件的外形要求，構(gòu)建其三維模型；并按照加工方向進行分層處理，然后根據(jù)三維模型每層截面形狀，編寫同步噴槍和平臺的相對運動程序，程序由同步控制器5運行；
[0019]2、根據(jù)三維模型對基材和粘接劑數(shù)量的需求，將基材顆粒和粘接劑分別放置于送粉器和粘接劑容器內(nèi)，無需預(yù)熱，壓縮氣體直接從送粉器內(nèi)攜帶基材顆粒后，輸送至基材噴槍3，受同樣的程序的控制，粘接劑噴槍4同時噴射一定數(shù)量的粘接劑對基材進行黏合固化，固化部分沉積在平臺I或已有的固化層2上；
[0020]3、按照相對運動程序，同步控制器5控制平臺和兩個噴槍的相對運動，進行逐層的多材料的可控噴射成形；
[0021]4、待成形件噴射并粘接成形之后，清理表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上少量未粘結(jié)的顆粒材料，形成最終的零件。
[0022]實施例:參見圖1和圖2，同步噴射成形制備陶瓷顆粒的金字塔形件，包括以下步驟:
[0023]1、利用Ρι.ο/Ε完成該零件的三維建模，并儲存成STL文件格式；
[0024]2、對模型進行均勻封層處理，獲得模型分層截面信息，編寫噴槍與平臺的運動程序;
[0025]3、將35um的球形陶瓷粒子裝載于送粉器內(nèi)，調(diào)整輸送參數(shù)，將送粉速率控制在3kg/h左右；
[0026]4、將粘接劑裝載于粘接劑容器內(nèi)，調(diào)整輸送參數(shù)，將噴射速率控制在0.9kg/h左右；
[0027]5、通過壓縮氣體控制閥的調(diào)整，使得噴槍入口壓力為0.5Mpa，送粉壓力為
0.8Mpa,送粉位置為噴槍喉部處；
[0028]6、控制器調(diào)入控制程序，然后控制噴槍噴射裝置運動完成每一層噴射加工，控制基板的移動完成逐層噴射沉積成形；
[0029]7、通過粉末分離器收集被基板反射的多余粉末，以便回收利用；
[0030]8、氣體回收裝置收集分離粉末后凈化的載氣，壓縮之后循環(huán)利用；
[0031]9、對成型件進行表面處理，檢測成型件的復(fù)合結(jié)構(gòu)的精確度并修復(fù)，最終形成產(chǎn)品O
【權(quán)利要求】
1.一種同步噴涂粘接的增材制造方法，其特征在于，包括: 1)根據(jù)待成形件的外形要求，構(gòu)建其三維模型，并按照加工方向進行分層處理； 2)根據(jù)三維模型對基材和粘接劑數(shù)量的需求，將基材顆粒和粘接劑分別放置于送粉器和粘接劑容器內(nèi)，無需預(yù)熱，壓縮氣體直接從送粉器內(nèi)攜帶基材顆粒后，輸送至基材噴槍，并控制粘接劑噴槍同時噴射粘接劑對基材進行黏合固化； 3)根據(jù)三維模型每層截面形狀，控制噴槍和平臺的相對運動，進行逐層的多材料的可控噴射成形； 4)待成形件噴射并粘接成形之后，清理表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上少量未粘結(jié)的顆粒材料，形成最終的待成形件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步噴涂粘接的增材制造方法，其特征在于，所述的基材噴槍和粘接劑噴槍受同步控制器控制，作同步運動，基材顆粒與粘接劑同時被噴射到平臺或固化層上并瞬時黏合成形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步噴涂粘接的增材制造方法，其特征在于，所采用的基材材料包括金屬顆粒、塑料顆粒和陶瓷顆粒的一種或幾種。
【文檔編號】B29C67/00GK103934456SQ201410139053
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】樊小蒲, 王秀峰 申請人:陜西科技大學(xué)