CN108407041A - 一种多陶瓷材料增材制造成型系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于增材制造技术领域，并公开了一种多陶瓷材料增材制造成型系统，包括机架、主铺粉机构、送粉缸、成型缸、XY轴二维移动平台和精整模组；XY轴二维移动平台上安装所述精整模组，以用于带动所述精整模组水平移动，精整模组包括喷嘴升降驱动机构、支撑板、送粉喷嘴和吸粉嘴，喷嘴升降驱动机构安装在XY轴二维移动平台上，支撑板安装在所述喷嘴升降驱动机构上，送粉喷嘴和吸粉嘴分别安装在所述支撑板上，送粉喷嘴和吸粉嘴分别用于向待打印的材料区域内送粉和吸粉，以实现对粉末的精整。本发明可以实现多种陶瓷材料的成型，可根据零件功能和设计需求，可针对指定区域粉末进行吸取和定量喷送，精确控制在陶瓷零件的不同部位打印。

Description

一种多陶瓷材料增材制造成型系统
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，更具体地，涉及一种多陶瓷材料增材制造成型系统。
背景技术
激光选区烧结(Selective Laser Sintering，SLS)技术是一种基于离散堆积成形思想的快速成形技术，具有设计自由度高，产品研发周期短及制造成本低等优势，并已广泛用于机械、电子、航空、医疗等领域。SLS技术是以CO2激光器为能量源，通过红外激光使塑料、石蜡、陶瓷等粉末材料均匀地烧结在加工面上。激光束在计算机的控制下，通过扫描器以一定的速度和能量按分层面的二维数据扫描。激光束扫描之处，粉末烧结成一定厚度的实体分层，未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。根据物体的截层厚度而升降工作台，铺粉滚筒再次将粉末铺平加工台，开始新一层的扫描。如此反复，直至扫描完所有层面。
当前SLS设备大都采用粉缸储粉，铺粉辊逐层铺粉的形式，每次铺粉时粉体会铺满整个工作面，由于铺粉送粉机构只有一维的定向运动，无法定点输送粉体，因此SLS成型仅能够实现单一成分的陶瓷零部件的制备，无法实现多材料陶瓷零部件的增材制造。随着工业、医疗、军事等领域的发展，往往需要一次打印出多陶瓷材料复合或者内嵌的零件以满足多种功能和结构的需求。例如，在制备铸造用的陶瓷模具时，不同组成部分的模具性能要求不同，可能需要多种陶瓷材料复合才能达到要求，而目前的技术和设备并没有可行的方案。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多陶瓷材料增材制造成型系统，可以实现复杂形状结构的多组分陶瓷材料零部件成型。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种多陶瓷材料增材制造成型系统，其特征在于，包括机架、主铺粉机构、送粉缸、成型缸、XY轴二维移动平台和精整模组，其中，
所述主铺粉机构、送粉缸、成型缸和XY轴二维移动平台均安装在所述机架上；
所述XY轴二维移动平台上安装所述精整模组，以用于带动所述精整模组水平移动，所述精整模组包括喷嘴升降驱动机构、支撑板、送粉喷嘴和吸粉嘴，所述喷嘴升降驱动机构安装在所述XY轴二维移动平台上，所述支撑板安装在所述喷嘴升降驱动机构上，所述送粉喷嘴和吸粉嘴分别安装在所述支撑板上，所述送粉喷嘴和吸粉嘴分别用于向待打印的材料区域内送粉和吸粉，以实现对粉末的精整。
优选地，所述送粉喷嘴和吸粉嘴均优选设置有多个。
优选地，所述喷嘴升降驱动机构包括带传动机构、支撑架和滚珠丝杠机构，所述带传动机构通过动力机构驱动转动并且该带传动机构安装在所述支撑架上，所述带传动机构通过滚珠丝杠机构连接所述支撑板，以用于带动所述支撑板上下移动。
优选地，还包括旋转机构，所述旋转机构通过竖直设置的旋转轴连接所述支撑架，以用于带动所述支撑架水平转动，从而带动所述支撑板水平转动，进而实现各喷嘴的切换。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明可以实现多种陶瓷材料的成型，可根据零件功能和设计需求，可针对指定区域粉末进行吸取和定量喷送，精确控制在陶瓷零件的不同部位打印。
附图说明
图1为本发明多陶瓷材料增材制造成型系统的设计图。
图2为本发明多陶瓷材料增材制造成型系统的俯视图。
图3为本发明系统中的微细管精准吸送粉及精整装置设计图。
图4为本发明系统的工作流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1～图4，一种多陶瓷材料增材制造成型系统，包括机架、主铺粉机构2、送粉缸3、成型缸4、XY轴二维移动平台5和精整模组6，其中，
所述主铺粉机构2、送粉缸3、成型缸4和XY轴二维移动平台5均安装在所述机架上；
所述XY轴二维移动平台5上安装所述精整模组6，以用于带动所述精整模组6水平移动，所述精整模组6包括喷嘴升降驱动机构11、支撑板、送粉喷嘴8和吸粉嘴7，所述喷嘴升降驱动机构11安装在所述XY轴二维移动平台5上，所述支撑板安装在所述喷嘴升降驱动机构11上，所述送粉喷嘴8和吸粉嘴7分别安装在所述支撑板上，所述送粉喷嘴8和吸粉嘴7分别用于向待打印的材料区域内送粉和吸粉，以实现对粉末的精整。
进一步，所述送粉喷嘴8和吸粉嘴7均设置有多个。
进一步，所述喷嘴升降驱动机构11包括带传动机构、支撑架和滚珠丝杠机构，所述带传动机构通过动力机构驱动转动并且该带传动机构安装在所述支撑架上，所述带传动机构通过滚珠丝杠机构连接所述支撑板，以用于带动所述支撑板上下移动。
进一步，还包括旋转机构，所述旋转机构通过竖直设置的旋转轴连接所述支撑架，以用于带动所述支撑架水平转动，从而带动所述支撑板水平转动，进而实现各喷嘴的切换。
参照图1和图2，在本发明多陶瓷材料增材制造成型系统中，根据输入图形信息中包含的形状及材料信息，在机架的工作面1上，首先采用主铺粉机构2，将送粉缸3内一种陶瓷材料用铺粉方式铺满工作缸4，根据三维图形中的截面形状信息，用激光扫描系统将零件所对应区域选择性烧结；然后如图3所示，采用精确吸送粉及精整模组6，该精整模组具有吸粉嘴7、送粉喷嘴8、精整喷嘴9以及备用喷嘴，其通过XY轴二维移动平台5精确定位，将工作缸4上工作面需要打印的另一种材料区域内的粉末用吸粉嘴7精确控制吸走，再通过精确送粉机构送粉喷嘴8用该种材料将前序吸出粉末的区域填满，并经主铺粉机构2铺平，根据图形中对应信息，将对应区域内的材料选择性烧结；烧结完成后先用吸粉嘴7将零件轮廓区域附近未烧结的粉末吸走，然后采用精整喷嘴9沿图形轮廓喷涂精整用材料，提高零件的表面质量，最后采用非接触视觉检测技术对烧结层面信息进行检测，得到层面精度信息，为后续工艺改进提供依据。完成后成形缸下降，并如此一层层循环进行送粉和烧结，最终一体化成形出复杂形状的多材料陶瓷零件。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多陶瓷材料增材制造成型系统，其特征在于，包括机架、主铺粉机构、送粉缸、成型缸、XY轴二维移动平台和精整模组，其中，
所述主铺粉机构、送粉缸、成型缸和XY轴二维移动平台均安装在所述机架上；
所述XY轴二维移动平台上安装所述精整模组，以用于带动所述精整模组水平移动，所述精整模组包括喷嘴升降驱动机构、支撑板、送粉喷嘴和吸粉嘴，所述喷嘴升降驱动机构安装在所述XY轴二维移动平台上，所述支撑板安装在所述喷嘴升降驱动机构上，所述送粉喷嘴和吸粉嘴分别安装在所述支撑板上，所述送粉喷嘴和吸粉嘴分别用于向待打印的材料区域内送粉和吸粉，以实现对粉末的精整。
2.根据权利要求1所述的一种多陶瓷材料增材制造成型系统，其特征在于，所述送粉喷嘴和吸粉嘴均优选设置有多个。
3.根据权利要求1或2所述的一种多陶瓷材料增材制造成型系统，其特征在于，所述喷嘴升降驱动机构包括带传动机构、支撑架和滚珠丝杠机构，所述带传动机构通过动力机构驱动转动并且该带传动机构安装在所述支撑架上，所述带传动机构通过滚珠丝杠机构连接所述支撑板，以用于带动所述支撑板上下移动。
4.根据权利要求1～3中任一权利要求所述的一种多陶瓷材料增材制造成型系统，其特征在于，还包括旋转机构，所述旋转机构通过竖直设置的旋转轴连接所述支撑架，以用于带动所述支撑架水平转动，从而带动所述支撑板水平转动，进而实现各喷嘴的切换。
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