CN112151221B - 一种批量制备高温超导块材的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种批量制备高温超导块材的系统及方法，包括打印输出组件与3D打印浆液制备组件；3D打印浆液制备组件中，粉末送料机构与试剂送料机构别用于向浆液搅拌混合机构的搅拌腔内投送粉状原料与液体试剂；由浆液搅拌混合机构对投送的粉状原料与液体试剂进行搅拌混合，得到3D打印浆液后通过螺旋输送机构向打印输出组件中的打印输出机构输送；打印输出机构将接收到的3D打印浆液经打印喷嘴在打印平台上打印成型，打印过程中，打印输出机构由移动机构驱动沿X、Y向位移，打印平台由升降机构驱动沿Z向位移。本发明提供了一种基于3D打印技术的高效制备系统及方法，能够实现钇钡铜氧高温超导体的全自动批量制备。

Description

一种批量制备高温超导块材的系统及方法

技术领域

本发明涉及异形钇钡铜氧高温超导体块材制备领域，更具体地说是一种基于增材技术的高温超导块材批量制备系统及方法。

背景技术

钇钡铜氧(YBCO)化合物作为高温铜氧化合物超导材料体系中的典型代表，是最有可能早日投入实际应用的超导材料之一。作为第二类高温超导材料，钇钡铜氧块材由于具有较高的超导转变温度，优异的磁场俘获能力以及非均匀外场中自稳定悬浮特性，在超导磁体、超导飞轮储能、超导磁悬浮轴承等有着广泛的应用前景。

目前YBCO超导体的制备方法普遍存在前驱坯体获得途径单一，复杂结构坯体的制作困难效率低，成本高昂等问题。异形超导块材必须采用对应形状的成坯模具，导致制备成本高、效率低，难以进行批量制备，严重制约了超导的大规模工业应用。因此，提供一种生产效率高、全自动的异形超导块材制备系统和方法具有一定的工程价值。

3D打印技术不需要传统金属加工工艺的刀具、夹具及多道工序，利用三维设计数据在一台设备上可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件，从而实现柔性高的“自由制造”，为复杂结构零件的成形提供了便捷的途径，对于解决异形高温超导块材的批量制备有价值。

发明内容

本发明旨在解决异形YBCO高温超导块材制备困难的问题，提出一种批量制备高温超导块材的系统及方法，为制备异形YBCO高温超导体提供一种高效制备工艺，集成送料、称重、搅拌、输送、打印等一系列功能，能够实现YBCO高温超导体的全自动生产。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种批量制备高温超导块材的系统，其结构特点是：

包括打印输出组件以及由粉末送料机构、试剂送料机构、浆液搅拌混合机构、螺旋输送机构构成的3D打印浆液制备组件；

所述3D打印浆液制备组件中，粉末送料机构与试剂送料机构具有相同的结构形式，对称分设于所述浆液搅拌混合机构顶端两侧进料口上，分别用于向浆液搅拌混合机构的搅拌腔内投送用于制备高温超导块材的粉状原料与液体试剂，投料时依靠配置的称重传感器进行称重；由所述浆液搅拌混合机构对投送的粉状原料与液体试剂进行搅拌混合，得到3D打印浆液后通过所述螺旋输送机构向打印输出组件中的打印输出机构输送；

所述打印输出组件整体以实验平台为支撑框架，打印输出机构安装于所述实验平台顶端的移动机构上，能够由所述移动机构驱动沿X向或Y向位移，打印输出机构的打印喷嘴通过软管与所述螺旋输送机构的出料口连接，在所述实验平台上、位于打印输出机构的正下方安装有打印平台，所述打印平台安装在升降机构上，能够由升降机构驱动沿Z向位移，用于调节与打印输出机构之间的间距，所述打印输出机构将接收到的3D打印浆液经打印喷嘴在所述打印平台上打印成型。

本发明的结构特点也在于：

所述粉末送料机构包括粉末称重罐、粉末称重传感器、粉末进料阀门、粉末出料阀门，所述粉末称重传感器安装在粉末称重罐的底部，由浆液搅拌混合机构顶端的粉末传感器固定座支撑，所述粉末称重罐通过粉末出料管与浆液搅拌混合机构的进料口连接，所述粉末出料管上安装所述粉末出料阀门，所述粉末称重罐顶部的粉末进料口上安装有所述粉末进料阀门；

所述试剂送料机构的试剂称重罐、试剂称重传感器、试剂进料阀门与试剂出料阀门按照所述粉末送料机构相同形式进行设置。

所述浆液搅拌混合机构的搅拌罐顶部设有一对进料口，底部设有出料口，于所述出料口处向螺旋输送机构输送3D打印浆液，搅拌罐内腔作为搅拌腔，在所述搅拌腔内设置带有搅拌桨叶的竖置搅拌轴，搅拌轴一端与搅拌罐顶部的伺服电机联接，由伺服电机提供搅拌动力。

所述螺旋输送机构沿着输送方向的两端部由一对伸缩立架支撑，安装高度通过所述伸缩立架的伸缩立杆可调节，所述螺旋输送机构的进料口与浆液搅拌混合机构的出料口通过混合浆液出料管相连，出料口通过软管与打印输出机构的打印喷嘴相连，在所述混合浆液出料管上设有出浆阀门。

还包括清洗机构；所述清洗机构是由清洗液泵经出液管向浆液搅拌混合机构的搅拌腔内泵入清洗液，所述出液管经相连通的、沿周向均布于搅拌腔内壁的多个第一高压喷头向搅拌腔内喷淋清洗液，所述搅拌腔的底部与螺旋输送机构输送腔的顶部之间通过清洗管道相连通，所述清洗管道下管端伸入输送腔内顶端并设有第二高压喷头，用于向输送腔内喷淋清洗液。

所述升降机构是由第一步进电机驱动竖置的Z向丝杠回转，带动于中心处与Z向丝母连接的打印平台沿Z向直线位移，一对Z向光杆以Z向丝杠为中心沿X向呈对称布置，所述打印平台两端部分别由套装于所述Z向光杆上的Z向直线轴承实现支撑与导向；

所述移动机构设于实验平台的顶端，包括X向位移机构与一对Y向位移机构；一对Y向位移机构以Z向丝杠为中心沿X向呈对称分设；所述X向位移机构沿X向布置，以两端横跨架设于一对Y向位移机构之间，打印输出机构安装在所述X向位移机构上；

所述X向位移机构的X向丝杠由第二步进电机驱动回转，带动通过X向丝母于底部中心部位套装在所述X向丝杠上的打印输出机构沿X向直线位移，一对X向光杆以X向丝杠为中心沿Y向呈对称分设，所述打印输出机构沿X向的两端部分别由套装于所述X向光杆上的X向直线轴承实现支撑与导向；

所述X向位移机构整体固装在X轴支撑架上，通过X轴支撑架以架体两端架设于一对Y向位移机构上，所述Y向位移机构的Y向丝杠沿Y向设置，由第三步进电机驱动回转，作为带动X向位移机构作Y向直线位移的动力构件，一对Y向光杆以Y向丝杠为中心沿X向呈对称分设，通过套装在杆上的Y向直线轴承支承于X轴支撑架，作为X向位移机构作Y向直线位移时的导向与支撑结构。

所述X向位移机构的第二步进电机朝向打印输出机构的一端安装有限位开关。

本发明同时提供了一种基于上述批量制备高温超导块材的系统的制备方法，按照如下步骤进行：

步骤1、打开粉末进料阀门，将纯度为99.99％的碳酸钡、氧化铜、氧化钇粉末按照化学计量比经粉末进料口依次投入粉末送料机构的粉末称重罐中，由粉末称重传感器称重确定粉状原料的质量后，关闭粉末进料阀门，开启粉末出料阀门，将粉末称重罐中的粉状原料送入浆液搅拌混合机构的搅拌腔内；

步骤2、打开试剂进料阀门，经试剂称重罐顶部的试剂进料口，先将PVA与水按照8:1的重量比投入试剂称重罐中，PVA溶解在水中，得到PVA溶液；再以PEG-400作为增塑剂，将增塑剂和分散剂按照PVA溶液：增塑剂：分散剂＝15：5：4的比例直接添加到试剂称重罐内的PVA溶液中，获得粘合剂溶液，关闭试剂进料阀门，打开试剂出料阀门，将试剂称重罐中的粘合剂溶液送入浆液搅拌混合机构的搅拌腔内；投料过程中由试剂称重传感器进行称重；

步骤3、启动浆液搅拌混合机构的伺服电机，将步骤1所得粉状原料与步骤2所得粘合剂溶液进行搅拌混合，得到3D打印浆液；

步骤4、将步骤3所得3D打印浆液经混合浆液出料管输入螺旋输送机构的输送腔内，由螺旋输送机构将3D打印浆液经软管输送至打印输出机构的打印喷嘴处；

步骤5、将待制造的异形YBCO高温超导体的CAD模型通过计算机上的切片软件生成打印运动代码；

步骤6、启动打印输出组件部分的电源，依据步骤5生成的打印运动代码通过控制第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机，对应控制打印输出机构在X向、Y向的直线运动，以及控制打印平台在Z向的直线运动，利用打印输出机构在打印平台上打印成型，得到异形YBCO高温超导块材；

步骤7、打印完成后，如长期不使用，启动清洗液泵，将清洗液输送至各高压喷头，对浆液搅拌混合机构与螺旋输送机构进行清洗。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明将3D打印技术引入到YBCO高温超导体的制备中，提供了一种异形YBCO制备的方案，克服了传统实验室制备方法的缺陷，结合增材制造的柔性生产和自动化优势，构建了一种高性能YBCO超导体批量制备的系统，为超导块材在超导磁悬浮列车中的大规模应用奠定基础；

2、本发明可以实现异形YBCO高温超导体制备一体化过程，可以实现送料、称重、搅拌、输送、打印以及清洗的过程，提高YBCO制备的效率和质量；

3、本发明可以实现异形YBCO高温超导体的制备，有效规避了传统实验室制备方法中必须采用特定形状成坯模具的缺陷。

附图说明

图1是本发明中3D打印浆液制备组件的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大结构示意图；

图3是图1中送料机构与浆液搅拌混合机构的结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是本发明中打印输出组件的结构示意图；

图6是打印输出机构的俯视结构示意图；

图7是本发明的原理流程图。

图中：

1粉末送料机构；11粉末称重罐；12粉末称重传感器；13粉末传感器固定座；14粉末进料阀门；15粉末出料阀门；16粉末出料管；17粉末进料口；

2试剂送料机构；21试剂称重罐；22试剂称重传感器；23试剂传感器固定座；24试剂进料阀门；25试剂出料阀门；26试剂出料管；27试剂进料口；

3浆液搅拌混合机构；31搅拌罐；32搅拌桨叶；33搅拌轴；34伺服电机；35混合浆液出料管；36出浆阀门；

4螺旋输送机构；41输送腔；42输送轴；43软管；44上支撑臂；45液压杆；46下支撑臂；47固定板；

5打印输出组件；51打印输出机构；52打印平台；53第一步进电机；54Z向丝杠；55丝杠固定座；56Z向光杆；57Z向直线轴承；58Z向轴承座；59Z向丝母；510第二步进电机；511X向丝杠；512X轴固定座；513X向光杆；514X向直线轴承；515X向轴承座；516X轴支撑架；517第三步进电机；518Y向丝杠；519Y轴固定板；520Y向光杆；521Y向轴承座；522限位开关；523实验平台；524角码；525连接板；

6清洗机构；61清洗液泵；62出液管；63第一高压喷头；64清洗管道；65第二高压喷头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1至图7，本实施例的批量制备高温超导块材的系统包括打印输出组件5以及由粉末送料机构1、试剂送料机构2、浆液搅拌混合机构3、螺旋输送机构4构成的3D打印浆液制备组件；

3D打印浆液制备组件中，粉末送料机构1与试剂送料机构2具有相同的结构形式，对称分设于浆液搅拌混合机构3顶端两侧进料口上，分别用于向浆液搅拌混合机构3的搅拌腔内投送用于制备高温超导块材的粉状原料与液体试剂，投料时依靠配置的称重传感器进行称重以定量控制；由浆液搅拌混合机构3对投送的粉状原料与液体试剂进行搅拌混合，得到3D打印浆液后通过螺旋输送机构4向打印输出组件5中的打印输出机构51输送；

打印输出组件5整体以实验平台为支撑框架，打印输出机构51安装在实验平台顶端的移动机构上，能够由移动机构驱动沿X向或Y向位移，打印输出机构51的打印喷嘴通过软管43与所述螺旋输送机构4的出料口连接，在实验平台上、位于打印输出机构51的正下方安装有打印平台52，打印平台52安装在升降机构上，能够由升降机构驱动沿Z向位移，用于调节与打印输出机构51之间的间距，打印输出机构51将接收到的3D打印浆液经打印喷嘴在打印平台52上打印成型。

具体实施中，相应的结构设置还有：

粉末送料机构1包括粉末称重罐11、粉末称重传感器12、粉末进料阀门14、粉末出料阀门15，粉末称重传感器12安装在粉末称重罐11的底部，由浆液搅拌混合机构3顶端的粉末传感器固定座13支撑，粉末称重罐11通过粉末出料管16与浆液搅拌混合机构3的进料口连接，粉末出料管16上安装粉末出料阀门15，粉末称重罐11顶部的粉末进料口17上安装有粉末进料阀门14；

试剂送料机构2的试剂称重罐21、试剂称重传感器22、试剂进料阀门24与试剂出料阀门25按照粉末送料机构1相同形式进行设置。各阀门、称重传感器的工作状态由PLC可编程控制器控制，由称重传感器对罐体内的物料进行称重，并将称重得到的质量信号反馈至PLC可编程控制器，由PLC可编程控制器依据接收到的质量信号反馈调节进料阀门或出料阀门的启闭。

浆液搅拌混合机构3的搅拌罐31顶部设有一对进料口，底部设有出料口，于出料口处向螺旋输送机构4输送3D打印浆液，搅拌罐31内腔作为搅拌腔，在搅拌腔内设置带有搅拌桨叶32的竖置搅拌轴33，搅拌轴33一端与搅拌罐31顶部的伺服电机34联接，由伺服电机34提供搅拌动力。

螺旋输送机构4沿着输送方向的两端部由一对伸缩立架支撑，安装高度通过伸缩立架的伸缩立杆可调节，螺旋输送机构4的进料口与浆液搅拌混合机构3的出料口通过混合浆液出料管35相连，出料口通过软管43与打印输出机构51的打印喷嘴相连，在混合浆液出料管35上设有出浆阀门36。螺旋输送机构4的输送腔41内设有带有螺旋叶片的输送轴42，利用旋转的螺旋叶片推移物料进行输送，具有结构结构简单、横截面积小、密封性好、操作方便、维修容易、便于封闭运输等优点。

螺旋输送机构4两端部的伸缩立架具有相同的结构形式。每侧端部伸缩立架均是由一对呈对称分设于螺旋输送机构4两侧的伸缩立杆组成，每个伸缩立杆均是固连于螺旋输送机构4的外壳上，由上支撑臂44、液压杆45、下支撑臂46自上至下依次连接构成，通过上支撑臂44固连于螺旋输送机构4的外壳上，通过下支撑臂46固装于固定板47上，通过液压杆45能够调节伸缩立杆的整体长度，从而调节螺旋输送机构4的安装高度。

本系统还包括清洗机构6；清洗机构6是由清洗液泵61经出液管62向浆液搅拌混合机构3的搅拌腔内泵入清洗液，出液管62经相连通的、沿周向均布于搅拌腔内壁的多个第一高压喷头63向搅拌腔内喷淋清洗液，搅拌腔的底部与螺旋输送机构4输送腔41的顶部之间通过清洗管道64相连通，清洗管道64下管端伸入输送腔41内顶端并设有第二高压喷头65，用于向输送腔41内喷淋清洗液。

实验平台523为长方体框架结构，在横梁与立柱连接处设角码524加固；

升降机构竖直安装在实验平台的上下横梁之间，是由第一步进电机53驱动竖置的Z向丝杠54回转，带动于中心处与Z向丝母59连接的打印平台52沿Z向直线位移，一对Z向光杆56以Z向丝杠54为中心沿X向呈对称布置，打印平台52两端部分别由套装于Z向光杆56上的Z向直线轴承57承托，由一对Z向光杆56与对应的Z向直线轴承57构成打印平台52作Z向直线位移时的导向与支撑结构；Z向丝杠54通过联轴器与第一步进电机53的输出轴联接，另一端通过丝杠固定座55装配在实验平台的上横梁上，Z向光杆56两杆端通过Z向轴承座58安装在实验平台的上下横梁上；

移动机构设于实验平台的顶端，包括X向位移机构与一对Y向位移机构；一对Y向位移机构以Z向丝杠54为中心沿X向呈对称分设；X向位移机构沿X向布置，以两端横跨架设于一对Y向位移机构之间，打印输出机构51安装在X向位移机构上；

X向位移机构的X向丝杠511由第二步进电机510驱动回转，带动通过X向丝母于底部中心部位套装在X向丝杠511上的打印输出机构51沿X向直线位移，一对X向光杆513以X向丝杠511为中心沿Y向呈对称分设，打印输出机构51沿X向的两端部分别由套装于X向光杆513上的X向直线轴承514承托，以一对X向光杆513与对应的X向直线轴承514构成打印输出机构51作X向直线位移时的导向与支撑结构；X向丝杠511的一端通过联轴器联接于第二步进电机510的输出轴，另一端装配于X轴固定座512上，打印输出机构51沿X向的两端部安装有连接板，通过连接板525与X向直线轴承相连，X向光杆513两端分别通过X向轴承座515安装在第二步进电机510与X轴固定座512之间；

X向位移机构整体固装在铝合金材质的X轴支撑架516上，通过X轴支撑架516以架体两端架设于一对Y向位移机构上，Y向位移机构的Y向丝杠518沿Y向设置，由第三步进电机517驱动回转，作为带动X向位移机构作Y向直线位移的动力构件，一对Y向光杆520以Y向丝杠518为中心沿X向呈对称分设，通过套装在杆上的Y向直线轴承支承于X轴支撑架，作为X向位移机构作Y向直线位移时的导向与支撑结构；Y向丝杠518的一端通过联轴器联接于第三步进电机517的输出轴，另一端装配于实验平台顶端的Y轴固定板519上，Y向光杆520两端分别通过Y向轴承座521安装在第三步进电机517与Y轴固定板519之间。

X向位移机构的第二步进电机510朝向打印输出机构51的一端安装有限位开关522，目的是防止打印输出机构51在进行X向直线位移时与第一步进电机53发生碰撞。

本实施例同时提出了基于上述高温超导块材制备系统的具体生产方法，按照如下步骤进行：

步骤1、打开粉末进料阀门14，将纯度为99.99％的碳酸钡、氧化铜、氧化钇粉末按照化学计量比经粉末进料口17依次投入粉末送料机构1的粉末称重罐11中，由粉末称重传感器12称重确定粉状原料的质量后，关闭粉末进料阀门14，开启粉末出料阀门15，将粉末称重罐11中的粉状原料送入浆液搅拌混合机构3的搅拌腔内；

步骤2、打开试剂进料阀门24，经试剂称重罐21顶部的试剂进料口27，先将PVA与水按照8:1的重量比投入试剂称重罐21中，PVA溶解在水中，得到PVA溶液；再以PEG-400作为增塑剂，将增塑剂和分散剂按照PVA溶液：增塑剂：分散剂＝15：5：4的比例直接添加到试剂称重罐21内的PVA溶液中，获得粘合剂溶液，关闭试剂进料阀门24，打开试剂出料阀门25，将试剂称重罐21中的粘合剂溶液送入浆液搅拌混合机构3的搅拌腔内；投料过程中由试剂称重传感器22进行称重；

步骤3、启动浆液搅拌混合机构3的伺服电机34，将步骤1所得粉状原料与步骤2所得粘合剂溶液进行搅拌混合，得到3D打印浆液；

步骤4、将步骤3所得3D打印浆液经混合浆液出料管35输入螺旋输送机构4的输送腔41内，由螺旋输送机构4将3D打印浆液经软管43输送至打印输出机构51的打印喷嘴处；

步骤5、将待制造的异形YBCO高温超导体的CAD模型通过计算机上的切片软件(Cura)生成打印运动代码；

步骤6、启动打印输出组件5部分的电源，依据步骤5生成的打印运动代码通过控制第一步进电机53、第二步进电机510、第三步进电机517，对应控制打印输出机构51在X向、Y向的直线运动，以及控制打印平台52在Z向的直线运动，利用打印输出机构51在打印平台52上打印成型，得到异形YBCO高温超导块材；

步骤7、打印完成后，如长期不使用，启动清洗液泵61，将清洗液输送至各高压喷头，对浆液搅拌混合机构3与螺旋输送机构4进行清洗。

综上，本发明利用3D打印的柔性生产和自动化优势批量制备异形YBCO高温超导块材，设置粉末送料机构1、试剂送料机构2、浆液搅拌混合机构3、螺旋输送机构4构成3D打印浆液制备组件，用于制备3D打印浆液，制备完成的3D打印浆液输送至打印输出组件5，由打印输出组件5根据模型生成的代码指令打印具有指定形状的异形YBCO高温超导体毛坯。此外，还设有清洗机构6，在打印完成后对生产制备系统进行清洗。本系统能够制备具有任意形状的YBCO高温超导块材，可实现全部流程自动化生产和批量制备的功能和要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种批量制备高温超导块材的系统，其特征是：

包括打印输出组件以及由粉末送料机构、试剂送料机构、浆液搅拌混合机构、螺旋输送机构构成的3D打印浆液制备组件；

所述3D打印浆液制备组件中，粉末送料机构与试剂送料机构具有相同的结构形式，对称分设于所述浆液搅拌混合机构顶端两侧进料口上，分别用于向浆液搅拌混合机构的搅拌腔内投送用于制备高温超导块材的粉状原料与液体试剂，投料时依靠配置的称重传感器进行称重；由所述浆液搅拌混合机构对投送的粉状原料与液体试剂进行搅拌混合，得到3D打印浆液后通过所述螺旋输送机构向打印输出组件中的打印输出机构输送；

所述打印输出组件整体以实验平台为支撑框架，打印输出机构安装于所述实验平台顶端的移动机构上，能够由所述移动机构驱动沿X向或Y向位移，打印输出机构的打印喷嘴通过软管与所述螺旋输送机构的出料口连接，在所述实验平台上、位于打印输出机构的正下方安装有打印平台，所述打印平台安装在升降机构上，能够由升降机构驱动沿Z向位移，用于调节与打印输出机构之间的间距，所述打印输出机构将接收到的3D打印浆液经打印喷嘴在所述打印平台上打印成型；

还包括清洗机构；所述清洗机构是由清洗液泵经出液管向浆液搅拌混合机构的搅拌腔内泵入清洗液，所述出液管经相连通的、沿周向均布于搅拌腔内壁的多个第一高压喷头向搅拌腔内喷淋清洗液，所述搅拌腔的底部与螺旋输送机构输送腔的顶部之间通过清洗管道相连通，所述清洗管道下管端伸入输送腔内顶端并设有第二高压喷头，用于向输送腔内喷淋清洗液。

2.根据权利要求1所述的批量制备高温超导块材的系统，其特征是：

所述粉末送料机构包括粉末称重罐、粉末称重传感器、粉末进料阀门、粉末出料阀门，所述粉末称重传感器安装在粉末称重罐的底部，由浆液搅拌混合机构顶端的粉末传感器固定座支撑，所述粉末称重罐通过粉末出料管与浆液搅拌混合机构的进料口连接，所述粉末出料管上安装所述粉末出料阀门，所述粉末称重罐顶部的粉末进料口上安装有所述粉末进料阀门；

所述试剂送料机构的试剂称重罐、试剂称重传感器、试剂进料阀门与试剂出料阀门按照所述粉末送料机构相同形式进行设置。

3.根据权利要求1所述的批量制备高温超导块材的系统，其特征是：

所述浆液搅拌混合机构的搅拌罐顶部设有一对进料口，底部设有出料口，于所述出料口处向螺旋输送机构输送3D打印浆液，搅拌罐内腔作为搅拌腔，在所述搅拌腔内设置带有搅拌桨叶的竖置搅拌轴，搅拌轴一端与搅拌罐顶部的伺服电机联接，由伺服电机提供搅拌动力。

4.根据权利要求1所述的批量制备高温超导块材的系统，其特征是：

所述螺旋输送机构沿着输送方向的两端部由一对伸缩立架支撑，安装高度通过所述伸缩立架的伸缩立杆可调节，所述螺旋输送机构的进料口与浆液搅拌混合机构的出料口通过混合浆液出料管相连，出料口通过软管与打印输出机构的打印喷嘴相连，在所述混合浆液出料管上设有出浆阀门。

5.根据权利要求1所述的批量制备高温超导块材的系统，其特征是：

所述升降机构是由第一步进电机驱动竖置的Z向丝杠回转，带动于中心处与Z向丝母连接的打印平台沿Z向直线位移，一对Z向光杆以Z向丝杠为中心沿X向呈对称布置，所述打印平台两端部分别由套装于所述Z向光杆上的Z向直线轴承实现支撑与导向；

所述移动机构设于实验平台的顶端，包括X向位移机构与一对Y向位移机构；一对Y向位移机构以Z向丝杠为中心沿X向呈对称分设；所述X向位移机构沿X向布置，以两端横跨架设于一对Y向位移机构之间，打印输出机构安装在所述X向位移机构上；

所述X向位移机构的X向丝杠由第二步进电机驱动回转，带动通过X向丝母于底部中心部位套装在所述X向丝杠上的打印输出机构沿X向直线位移，一对X向光杆以X向丝杠为中心沿Y向呈对称分设，所述打印输出机构沿X向的两端部分别由套装于所述X向光杆上的X向直线轴承实现支撑与导向；

所述X向位移机构整体固装在X轴支撑架上，通过X轴支撑架以架体两端架设于一对Y向位移机构上，所述Y向位移机构的Y向丝杠沿Y向设置，由第三步进电机驱动回转，作为带动X向位移机构作Y向直线位移的动力构件，一对Y向光杆以Y向丝杠为中心沿X向呈对称分设，通过套装在杆上的Y向直线轴承支承于X轴支撑架，作为X向位移机构作Y向直线位移时的导向与支撑结构。

6.根据权利要求5所述的批量制备高温超导块材的系统，其特征是：所述X向位移机构的第二步进电机朝向打印输出机构的一端安装有限位开关。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述批量制备高温超导块材的系统的制备方法，其特征是按照如下步骤进行：

步骤1、打开粉末进料阀门，将纯度为99.99％的碳酸钡、氧化铜、氧化钇粉末按照化学计量比经粉末进料口依次投入粉末送料机构的粉末称重罐中，由粉末称重传感器称重确定粉状原料的质量后，关闭粉末进料阀门，开启粉末出料阀门，将粉末称重罐中的粉状原料送入浆液搅拌混合机构的搅拌腔内；

步骤2、打开试剂进料阀门，经试剂称重罐顶部的试剂进料口，先将PVA与水按照8:1的重量比投入试剂称重罐中，PVA溶解在水中，得到PVA溶液；再以PEG-400作为增塑剂，将增塑剂和分散剂按照PVA溶液：增塑剂：分散剂＝15：5：4的比例直接添加到试剂称重罐内的PVA溶液中，获得粘合剂溶液，关闭试剂进料阀门，打开试剂出料阀门，将试剂称重罐中的粘合剂溶液送入浆液搅拌混合机构的搅拌腔内；投料过程中由试剂称重传感器进行称重；

步骤3、启动浆液搅拌混合机构的伺服电机，将步骤1所得粉状原料与步骤2所得粘合剂溶液进行搅拌混合，得到3D打印浆液；

步骤4、将步骤3所得3D打印浆液经混合浆液出料管输入螺旋输送机构的输送腔内，由螺旋输送机构将3D打印浆液经软管输送至打印输出机构的打印喷嘴处；

步骤5、将待制造的异形YBCO高温超导体的CAD模型通过计算机上的切片软件生成打印运动代码；

步骤6、启动打印输出组件部分的电源，依据步骤5生成的打印运动代码通过控制第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机，对应控制打印输出机构在X向、Y向的直线运动，以及控制打印平台在Z向的直线运动，利用打印输出机构在打印平台上打印成型，得到异形YBCO高温超导块材；

步骤7、打印完成后，如长期不使用，启动清洗液泵，将清洗液输送至各高压喷头，对浆液搅拌混合机构与螺旋输送机构进行清洗。

Images