CN110064759B - 层积压实的粉末烧结3d成型缸及成型法 - Google Patents
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Abstract
层积压实的粉末烧结3D成型缸及成型法，属于机械及热处理技术领域，成型缸是由上底面及下底面的上盖及底板构成，上盖或底板可以移出和进行沿着柱状桶轴向的活塞状位移，首先要对待成型物件进行一维线性拉伸放大处理，再进行切片；层积的采用：挤出层积法及混合层积法二种方法，然后进行压实过程：分别为底板位移压实或上盖位移压实或复合位移压实过程，当压缩位移与预拉伸位移相等时工件达到目标尺寸，接下来进行烧结过程；支撑粉末及金属粉末的物理特性要求为其体积压缩比的差值控制在50％以内，金属粉末是铁基合金粉末、铜基合金粉末、铝基合金粉，支撑粉末是砂粉、金刚砂、石英砂及耐高温矿物及人造砂粉，广泛用于3D打印机行业中，完成致密金属的无模具的粉末冶金制造中。
Description
[技术领域]
本发明属于机械技术及热处理技术领域，确切的讲是粉末冶金的压实3D成型烧结方法及成型腔。
[背景技术]
技术背景详述：三维印刷技术(3DP，Three-DimensionalPrinting)主要为粉末粘结成型。3DP的具体工艺为：在每一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离(等于层厚)，供粉缸上升一段高度，推出多余粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。挤出头在计算机控制下，按照下一个截面的二维几何信息进行运动，有选择地喷射粘结剂，最终构成层面。原理和打印机非常相似，即为三维打印这一名称的由来。铺粉辊铺粉时多余的粉末被粉末收集装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结，从而生产制品。
3DP技术较为成熟。1989年，美国麻省理工学院的EmanualSachs等人申请了3DP专利，该专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心专利之一。采用3DP技术的厂商，主要是ZCorporation公司(3DSystems2011年收购)、Ex-One公司和日本RikonInstituto等，zprinter、R系列三维打印机为主。2000年以色列ObjectGeometries(Stratasys2012年收购)推出基于结合3Dink-Jet与SLA工艺的打印设备Quadra。3DP打印设备能使用的材料比较多，包括石膏、塑料、陶瓷和金属等，而且还可以打印彩色零件，能够形成内部具备复杂形状的零件。此类打印机通过多碰头和喷嘴来提高速度。国内方面，目前清华大学、西安交通大学、上海大学等也在积极研发。3DP成型速度快，可做彩色原型。3DP技术成型速度快，成型材料价格低，适合做桌面型的快速成型设备。同时，由于在粘结剂中添加颜料，可以制作彩色原型，这是该工艺最具竞争力的特点之一。整个成型过程不需要支撑，多余粉末的去除比较方便，特别适合于做内腔复杂的原型。当然，由于3DP成型件强度较低，只能做概念型模型，而不能做功能性试验件。3DP技术在国外的家电、汽车、航空航天、船舶、工业设计、医疗等领域已得到了较为广泛的应用。目前市场上主流的全彩3D人像打印多采用3DP技术。
金属3D打印SLS技术是3D打印体系中最为前沿和最具潜力的技术。随着科技发展及推广应用的需求，利用快速成型直接制造金属功能零件成为了快速成型主要的发展方向。目前可用于直接制造金属功能零件的快速成型方法主要有：激光净成形(LENS，LaserEngineeredNetShaping)、选择性激光烧结(SLS，SelectiveLaserSintering)和选择性激光熔化(SLM，SelectiveLaserMelting，SLM)、直接金属激光烧结(DMLS，DirectMetalLaserSintering)和电子束熔化技术(EBM，ElectronBeamMelting)等。SLS技术是以激光器为能量源，通过激光束使粉末均匀地烧结在加工平面上。在工作台上均匀铺上一层很薄(亚毫米级)的粉未作为原料，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密度按分层面的二维数据扫描。经过激光束扫描后，相应位置的粉末就烧结成一定厚度的实体片层，未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。这一层扫描完毕，随后需要对下一层进行扫描。如此反复，直至扫描完所有层面。去掉多余粉末，并经过打磨、烘干等适当的后处理，即可获得零件。SLS技术适用于复杂零件制造。SLS技术最早于1989年由德克萨斯大学奥斯丁分销的CarlDeckard和JoeBeaman提出，后来两人成立了DTM公司，并于1992年开始SLS商业化产品SinterSation。2001年，3DSystems公司收购了DTM，完成了技术整合。SLS可处理的原料包括塑料粉末(尼龙、聚苯乙烯、聚碳酸酯等，直接激光烧结)、金属粉末(工艺分直接法、间接法和双组员法)、陶瓷粉末(需使用粘结剂，包括无机粘结剂、有机粘结剂和金属粘结剂)。SLS已成功应用于汽车、造船、航天和航空等诸多行业。除DTM公司外，德国EOS公司也开发了相应的系列成型设备。在国内，如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、华北工学院和北京隆源自动成型有限公司等,也取得了许多重大成果，如南京航空航天大学研制的RAP-I型激光烧结快速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的AFS-300激光快速成型设备等。SLS目前已成功应用于汽车、造船、航天和航空等诸多行业，主要涉及快速原型制造、快速模具和工具制造以及小批量生产等环节。
目前的技术路线导致金属打印机造价昂贵且无法压实！粉末激光逐层烧结及粉末逐层粘接的3D打印机越来越作为工业加工的一种重要手段，而铺粉技术及装置直接影响工件的打印速度与打印质量，现有的粉末3D打印机的铺粉装置大多为设置能够升降的活塞仓式储粉及上落粉式供粉装置，这样的铺粉装置都是将粉收集或落到平直刮粉片的前面，堆积成有着几十层的铺层厚度的丘状条形的粉体堆，之后需要刮粉片(也称刮刀)平推粉堆将粉铺匀，由于绝对不能扰动上一层已经打印(烧结或粘结)好的成型物件结构，粉堆过高时或铺粉速度过快时都可能位移成型仓的浅部的没有牢固根基的微小成型构造，而不得不降低刮刀速度，相对较薄的精细打印更为严重，对于中等打印尺面的成型机，这一过程要长达甚至40秒-2分钟，造成铺粉速度的极大缓慢，效率较低。
对于非粘接的3DP粉末后烧结技术，美国的一家初创公司已经进行了开发，与传统的3D打印机相比它是利用，铁粉及砂粉的挤出头，直接逐层将砂和金属粉铺设在一个方形的金属容器成型缸中，沙子作为支撑材料，将铁粉形状固定，但打印机本身并不能直接打印出完全成型的金属物体，需要用利用经过烧制除去砂粉后获得坚固的钢制物体，虽然目前推出的只是测试版，但这款桌面级金属3D打印机能够打印出金属物体。
[发明内容]
本发明的目的：
就在于为了克服目前的技术缺陷，改善目前的技术路线导致金属打印机造价昂贵且无法压实、打印精度差的缺陷。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
成型缸构造特点：成型缸是一个柱状容器，其内部空间是中空的圆柱形状或棱柱形状空间；该柱状容器是由柱状桶、底板、上盖组成，柱状桶构成柱状容器的侧面，底板、上盖构成上底面及下底面且至少有一个是活动(可以打开和位移)的。
底板分为固定底板或升降底板二种、上盖分为固定上盖或升降上盖二种，当沿着圆柱的轴线方向移动底板或上盖时，柱状容器的内部容积将被改变。
升降上盖与固定底板进行搭配：柱状桶与固定底板进行是刚性连接的，升降上盖是一个底部截面与成型缸截面相同或带有上盖围沿的柱状体，在进行粉体压缩时，上盖围沿触碰到柱状桶上表面时，起到直接限位作用，控制压缩量大小；或控制压力机的位移来实现限位，或将底面与成型缸截面相同的上盖完全压入柱状桶的成型缸内，上盖的厚度决定压缩量。
升降底板与固定上盖搭配也与升降上盖类似，是一个顶部截面与成型缸截面相同或带有围沿的柱状体，下盖维沿起到直接限位作用，控制压缩量；或控制压力机的位移限位，或利用柱状桶的周围加上支撑套桶，套在该柱状体的外围，支撑压力机的上下压块，进行限位，支撑套桶也属于该情况的成型缸附件，或将分为2体，在完成铺粉后去掉一段而减短，这样可以将柱状体形状升降底板完全压入成型缸内，升降底板的厚度决定压缩量的大小。
升降底板与升降上盖搭配也是一种选择，升降底板是在铺粉时起到调整粉层表面高度的作用，易于铺粉。
*层积的二种方法：包括挤出层积法及混合层积法
该层积法需要预拉伸层积模式：由于层积填充后的成型缸的内部空间最终被沿着成型缸的轴线方向压缩，就需要预先将成型物件沿着的方向作线性预拉伸变形，该变形就是一维的线性拉伸放大；当成型缸被一维压缩时，在压缩位移与预拉伸位移相等时，压缩后的成型物件的尺寸才恢复到需要的尺寸。概括来说：层积压实的粉末烧结3D成型法：首先就是按待成型物件实际在成型缸中的放置位置将待成型物件的几何形状沿着柱状桶的轴线方向进行线性放大处理：预拉伸后，再对放大后的待成型物件进行切片文件处理并送入3D打印执行的机械设备中；接下来3D打印设备按照切片文件图形分别驱动金属粉末及支撑粉末的逐层铺设，金属粉末对应放大后的待成型物件形状，支撑粉末对应放大后的待成型物件形状之外的空间部分，而且完全填实；对应于逐层铺设的层积的二种方法采用：挤出层积法及混合层积法进行堆积成型处理；然后进行压实过程：分别为底板位移压实或上盖位移压实或复合位移压实过程，无论哪个压实过程，压缩位移都需要与预拉伸位移相等。
维持各个运动机构的机械系统属于常规的机械技术，通用的FDM及3DP打印机已经完全做到了这一点，属于公知的常规技术；3D打印机的机械系统与各部件的连接关系：砂粉上落粉装置及刮板(15)都是连接安装在打印机的一维水平往复运动的机械滑道上；成型缸是相对3D打印机固定安装；升降底板(6)是被安装在3D打印机的垂直移动的机械系统上；铁粉挤出头(10)是安装在水平运动的机械系统上，使其能寻址整个成型缸截面平面。
维持各个运动机构的机械系统属于常规的机械技术，通用的FDM及3DP—3D打印机已经完全做到了这一点，属于公知的常规技术。3D打印机的机械系统与各部件的连接关系：砂粉挤出头(11)及铁粉挤出头(10)都是独立连接安装在打印机的水平运动的机械系统上，使其能寻址整个成型缸截面平面；成型缸是相对3D打印机固定安装；升降底板(6)是被安装在3D打印机的垂直移动的机械系统上。
挤出层积法：该方法是完全使用砂粉挤出头及铁粉挤出头完成铺设，挤出头的构造可以是在喷口附近使用蜗杆推进，储粉末的罐可以使用气压作为推进压力；先由砂粉挤出头在底板上铺设砂粉作为打底层、然后按照成型物件的切片形状进行砂粉及铁粉的交错铺设，物件切片形状的内容由铁粉来铺设，物件切片形状以外的内容由砂粉来铺设并起到支撑作用，这样周而复始，逐层建立直到完成整个成型物件的铺设，之后再由砂粉挤出头铺设上砂粉覆盖层，起到保护作用；完成后盖上上盖，待压实及烧结。
在该方法中使用的底板分为固定底板或升降底板二种，在使用固定底板时，砂粉挤出头及铁粉挤出头深入柱状容器的内部完成逐层铺设，此时由于深入成型缸的挤出机挤出头会占有一定尺寸，周边会存在砂料铺设不到的死角。在使用升降底板时，砂粉挤出头及铁粉挤出头不用深入柱状容器的内部完成逐层铺设，而是每铺设一层升降底板就被降低一层，砂粉挤出头及铁粉挤出头再交替工作，铺设该层。
混合层积法：该方法是使用砂粉上落粉装置与铁粉挤出头混合完成铺设的，在该方法中只能使用升降底板，砂粉的铺设是由砂粉上落粉装置及刮粉板完成的，首先，升降底板先被降低1-20层的铺设层的高度，由砂粉上落粉装置向成型缸的柱状容器内均匀落粉，落粉的高度也是超出成型缸的上口1-20层高度，再由刮板刮除多余的砂料，这样的粉料面就与成型缸的口齐平了；接下再下降升降底板直到砂平面被降低1铺设层的高度，然后由铁粉挤出头来按照成型物件的切片形状进行铁粉的铺设，所铺设的铁粉高出成型缸口0.1--3层的高度；或先不下降升降底板，由铁粉挤出头来按照成型物件的切片形状进行铁粉的铺设，所铺设的铁粉高出砂平面1.1--2层的高度，再下降升降底板1铺设层的高度；由铁粉构成的物件切片形状以外的内容由砂粉上落粉装置来填充平整(与物件铁粉的高度齐平)完成，是由砂粉上落粉装置向成型缸的柱状容器内均匀落粉，落粉的高度也是超出成型缸的上口1-20层高度，再由刮板刮除多余的砂料，这样的粉料面就与成型缸的口再次齐平了，这样周而复始，逐层建立直到完成整个成型物件内容的铺设；之后再由砂粉上落粉装置向成型缸的柱状容器内均匀落粉，落粉的高度也是超出成型缸的上口1-20层高度，再由刮板刮除多余的砂料，这样的粉料面就与成型缸的口再次齐平了并形成了覆盖保护砂层，起到保护作用；完成后盖上上盖，待压实及烧结。
进一步：压实过程：就是在底板与上盖之间加压减小其间距，通过减小成型缸空腔的体积来压实成型缸的内部粉末，分为底板位移压实及上盖位移压实。
底板位移压实：将填充完粉末的成型缸放置在压力机上，压力机推动其底板位移，压缩内部粉末空间。
上盖位移压实：将填充完粉末的成型缸放置在压力机上，压力机推动其上盖位移，压缩内部粉末空间。
复合位移压实：将填充完粉末的成型缸放置在压力机上，压力机推动其底板及上盖相向位移，压缩内部粉末空间。
进一步：烧结过程：分为无压烧结及加压烧结，加压烧结是指在烧结的过程中，通过机械夹紧，保持底板及上盖之间的压力。
进一步：砂粉及铁粉的物理特性要求：为使压缩的过程对线性的偏离最小，要求在相同的压力下，2种材料的体积压缩比尽量一致，其差值控制在50％以内。
进一步：本发明中的支撑粉末及金属粉末，可以是铁基合金粉末、铜基合金粉末、铝基合金粉或末非金属合金粉末，砂粉是金刚砂、石英砂及其它高温矿物及人造砂粉。
本发明的有益效果在于:
新的技术路线能使金属打印成本低廉且压实后的致密烧结件强度很高。混合层积法：将大大的提高效率。
[附图说明]
以下结合附图就较佳实施例对本发明作进一步说明：
图1升降底板成型缸示意图。
图2固定底板成型缸示意图。
图3挤出层积法铺粉的3D成型示意图。
图4混合层积法铺粉的3D成型示意图。
标号说明：
(1)成型缸
(2)柱状桶
(3)固定底板
(4)上盖
(5)上盖围沿
(6)升降底板
(7)固定上盖
(8)成型缸
(9)轴线
(10)铁粉挤出头
(11)砂粉挤出头
(12)铁粉
(13)砂粉
(14)砂粉上落粉装置
(15)刮板
(16)上盖活塞部
(17)压实位移
(18)压实位移
(19)水平位移
(20)落粉方向
(21)刮板运动方向
(22)升降底板运动方向
[实施例证]
如图1所示：
成型缸(1)是由固定上盖(7)、柱状桶(2)及升降底板(6)所围成的闭合空间，是一个柱状体，与柱状桶(2)滑动配合，沿着轴线(9)的位移会改变成型缸(1)内的空间；当柱状桶(2)与3D打印机的固定结构连接，而升降底板(6)与3D打印机的升降机构连接后，会改变升降底板(6)与柱状桶(2)的相对位置，可以完成3D打印机的铺粉过程，当铺粉完成后，盖上固定上盖(7)；将使得分体完全密封在成型缸(1)中。轴线(9)与升降底板及固定上盖(7)的面垂直。
未来压缩时，就是在升降底板及固定上盖(7)的之间加上轴线(9)方向的挤压力，压实粉体。当将块状体--升降底板(6)上升时，将深入成型缸(1)内部，粉体被压缩，产生压实位移(17)。
升降底板(6)在逐层粉料铺设时，可以调整粉体平面的位置高度，铺设一层后，升降底板(6)降低一层高度，粉体平面与柱状桶(2)上口又齐平了，为下一次铺层做好准备。
如图2所示：
成型缸(8)是由升降上盖(4)、柱状桶(2)及固定底板(3)所围成的闭合空间，是一个柱状体，与柱状桶(2)滑动配合，沿着轴线(9)的位移会改变成型缸(8)内的空间；当柱状桶(2)、固定底板(3)与3D打印机的固定结构连接，利用挤出层积法完成层积之后，升降上盖(4)将盖在柱状桶(2)上部，未来压缩时，就是从3D打印机中取出成型缸(8)，放置在压力机中，对成型缸(1)沿着轴线(9)方向施加挤压力，压实粉体。
上盖围沿(5)恰好起到限制位移量值的作用，控制压缩量值，轴线(9)与升降底板及固定上盖(7)的面垂直。
在成型缸(8)装满粉体的情况下当盖上升降上盖(4)时，压力机对成型缸(8)的上下面施加压力，上盖活塞部(16)将深入成型缸(8)内部产生压实位移(18)，内部粉体被压缩，达到金属粉末致密的目的。
如图3所示：
维持各个运动机构的机械系统属于常规的机械技术，通用的FDM及3DP—3D打印机已经完全做到了这一点，属于公知的常规技术。3D打印机的机械系统与各部件的连接关系：砂粉挤出头(11)及铁粉挤出头(10)都是独立连接安装在打印机的水平运动的机械系统上，使其能寻址整个成型缸截面平面；成型缸是相对3D打印机固定安装；升降底板(6)是被安装在3D打印机的垂直移动的机械系统上。
挤出层积法：该方法是完全使用砂粉挤出头(11)及铁粉挤出头(10)做水平位移(19)的运动状态，完成铺设，分别由铁粉挤出头(10)及砂粉挤出头(11)分时挤出铁粉(12)及砂粉(13)，进行逐层铺设；先由砂粉挤出头在底板上铺设砂粉作为打底层、然后按照成型物件的切片形状进行砂粉(13)及铁粉的交错铺设，物件切片形状的内容由铁粉来铺设，物件切片形状以外的内容由砂粉(13)来铺设并起到支撑作用，这样周而复始，逐层建立直到完成整个成型物件的铺设，之后再由砂粉挤出头铺设上砂粉(13)覆盖层，起到保护作用；完成后盖上上盖，待压实及烧结。
在该方法中使用的底板分为固定底板或升降底板二种，在使用固定底板时，砂粉挤出头及铁粉挤出头深入成型缸(1)内部的柱状容器的内部完成逐层铺设。在使用升降底板时，砂粉挤出头及铁粉挤出头不用深入柱状容器的内部完成逐层铺设，而是每铺设一层升降底板就被降低一层，砂粉挤出头及铁粉挤出头再交替工作，铺设该层。
如图4所示：
维持各个运动机构的机械系统属于常规的机械技术，通用的FDM及3DP打印机已经完全做到了这一点，属于公知的常规技术；3D打印机的机械系统与各部件的连接关系：砂粉上落粉装置及刮板(15)都是连接安装在打印机的一维水平往复运动的机械滑道上；成型缸是相对3D打印机固定安装；升降底板(6)是被安装在3D打印机的垂直移动的机械系统上；铁粉挤出头(10)是安装在水平运动的机械系统上，使其能寻址整个成型缸截面平面。
混合层积法：该方法是使用砂粉上落粉装置(14)与铁粉挤出头(10)协同完成铺设的，在该方法中只能使用升降底板，砂粉(13)的铺设是由砂粉上落粉装置及刮板(15)完成的，首先，升降底板(6)的运动方向如升降底板运动方向(22)所示，升降底板(6)先被降低1-20层的铺设层的高度，由砂粉上落粉装置(14)向成型缸(1)的柱状容器内均匀落粉，落粉方向(20)；落粉后的粉层高度也是超出成型缸(1)的上口平面1-20层高度，再由刮板(15)刮除多余的砂料，这样的粉料面就与成型缸(1)的口齐平了；接下再下降升降底板(6)直到砂平面被降低1铺设层的高度，然后由铁粉挤出头来按照成型物件的切片形状进行铁粉(12)的铺设，所铺设的铁粉(12)高出成型缸口0.1--1层的高度；或先不下降升降底板(6)，由铁粉挤出头(10)来按照成型物件的切片形状进行铁粉(12)的铺设，所铺设的铁粉(12)高出砂平面1.1--2层的高度，再下降升降底板(6)1个铺设层的高度；由铁粉构成的物件切片形状以外的内容由砂粉上落粉装置(14)来填充平整(与物件铁粉的高度齐平)完成，是由砂粉上落粉装置(14)向成型缸的柱状容器内均匀落粉，落粉的高度也是超出成型缸的上口1-20层高度，再由刮板(15)沿着刮板运动方向(21)往复运动，刮除多余的砂料，这样的粉料面就与成型缸的口再次齐平了，这样周而复始，逐层建立直到完成整个成型物件内容的铺设；之后再由砂粉上落粉装置向成型缸的柱状容器内均匀落粉，落粉的高度也是超出成型缸的上口1-20层高度，再由刮板刮除多余的砂料，这样的粉料面就与成型缸的口再次齐平了并形成了覆盖保护砂层，起到保护作用；完成后盖上上盖，待压实及烧结。
本发明不局限于上述最佳实施方式：
任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.层积压实的粉末烧结3D成型缸，是一个柱状容器其基本构造包括：柱状桶、底板及上盖；其装配关系为：底板及上盖分别安装在柱状桶的下底面及上底面上，形成一个中空的圆柱形状或棱柱形状的密闭空间；其特征在于：构成上底面及下底面的上盖及底板中至少有一个是活动的，即能移出分离又能沿着柱状桶轴向作活塞状的位移；底板分为固定底板或升降底板二种，上盖也分为固定上盖或升降上盖二种，当沿着柱状桶的轴线方向活塞状移动底板或上盖时，柱状桶的内部容积将被改变；结构上的一种选择是：柱状桶与固定底板是刚性连接，升降上盖与固定底板进行搭配，升降上盖与柱状桶内壁滑配，升降上盖上部带有上盖围沿，在进行粉体压缩时，上盖围沿触碰到柱状桶上表面时位移被停止，而起到直接限位及控制压缩量大小的作用，或将截面不大于柱状桶内截面的升降上盖完全压入柱状桶内，此时升降上盖的厚度就决定了压缩量；结构上的另一种选择是：升降底板与固定上盖搭配，升降底板是一个顶部截面与成型缸截面相同且与柱状桶内壁滑配关系的柱状体，控制该柱状体位移将产生压缩量，该位移的控制是直接控制压力机的位移或利用柱状桶的周围加上支撑套桶，套在该柱状体的外围，支撑套桶支撑压力机的上下压块，进行限位，或将柱状体分为2体，在完成铺粉后去掉一段而减短，这样可以将柱状体形状升降底板完全压入柱状桶内，升降底板的厚度决定压缩量的大小。
2.层积压实的粉末烧结3D成型法，其特征在于：采用权利要求1所述的层积压实的粉末烧结3D成型缸，首先就是按待成型物件实际在成型缸中的放置位置将待成型物件的几何形状沿着柱状桶的轴线方向进行线性放大处理：预拉伸后，再对放大后的待成型物件进行切片文件处理并送入3D打印执行的机械设备中；接下来3D打印设备按照切片文件图形分别驱动金属粉末及支撑粉末的逐层铺设，金属粉末对应放大后的待成型物件形状，支撑粉末对应放大后的待成型物件形状之外的空间部分，而且完全填实；对应于逐层铺设的层积的二种方法采用：挤出层积法及混合层积法进行堆积成型处理；然后进行压实过程：分别为底板位移压实或上盖位移压实或复合位移压实过程，无论哪个压实过程，压缩位移都需要与预拉伸位移相等；接下来的烧结过程分为无压烧结及加压烧结，加压烧结是指在烧结的过程中，通过机械夹紧保持底板及上盖之间的压力；对支撑粉末及金属粉末的物理特性要求为：2种材料的体积压缩比的差值控制在50％以内，金属粉末是铁基合金粉末或铜基合金粉末或铝基合金粉，支撑粉末是砂粉或耐高温矿物及人造砂粉。
3.如权利要求2层积压实的粉末烧结3D成型法，其特征在于：该挤出层积法是完全使用砂粉喷头及铁粉喷头完成铺设，先由砂粉喷头在底板上铺设砂粉作为打底层、然后按照待成型物件的切片形状进行砂粉及铁粉的交错铺设，物件切片形状的内容由铁粉来铺设，物件切片形状以外的内容由砂粉来铺设并起到支撑作用，这样周而复始，逐层建立直到完成整个待成型物件的铺设，之后再由砂粉喷头铺设上砂粉覆盖层，起到保护作用；完成后盖上上盖，待压实及烧结；在该方法中使用的底板分为固定底板或升降底板二种，在使用固定底板时，砂粉喷头及铁粉喷头深入柱状容器的内部完成逐层铺设，在使用升降底板时，砂粉喷头及铁粉喷头不用深入柱状容器的内部完成逐层铺设，而是每铺设一层升降底板就被降低一层，砂粉喷头及铁粉喷头再交替工作，铺设该层。
4.如权利要求2层积压实的粉末烧结3D成型法，其特征在于：该混合层积法是使用砂粉上落粉装置与铁粉喷头混合完成铺设的，在该方法中只能使用升降底板，砂粉的铺设是由砂粉上落粉装置及刮粉板完成的，首先，升降底板先被降低1-20层的铺设层的高度，由砂粉上落粉装置向成型缸的柱状容器内均匀落粉，落粉的高度也是超出成型缸的上口1-20层高度，再由刮板刮除多余的砂料，这样的粉料面就与成型缸的口齐平了；接下再下降升降底板直到砂平面被降低1铺设层的高度，然后由铁粉喷头来按照待成型物件的切片形状进行铁粉的铺设，所铺设的铁粉高出成型缸口0.1--3层的高度；或先不下降升降底板，由铁粉喷头来按照成型物件的切片形状进行铁粉的铺设，所铺设的铁粉高出砂平面1.1--2层的高度，再下降升降底板1铺设层的高度；由铁粉构成的物件切片形状以外的内容由砂粉上落粉装置来填充平整完成，与物件铁粉的高度齐平，是由砂粉上落粉装置向成型缸的柱状容器内均匀落粉，落粉的高度也是超出成型缸的上口1-20层高度，再由刮板刮除多余的砂料，这样的粉料面就与成型缸的口再次齐平了，这样周而复始，逐层建立直到完成整个待成型物件内容的铺设；之后再由砂粉上落粉装置向成型缸内均匀落粉，落粉的高度也是超出成型缸的上口1-20层高度，再由刮板刮除多余的砂料，这样的粉料面就与成型缸的口再次齐平了并形成了覆盖保护砂层，起到保护作用；完成后盖上上盖，待压实及烧结。
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