CN113290849B - 一种铺粉式列印成型的增材制造方法 - Google Patents

一种铺粉式列印成型的增材制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铺粉式列印成型的增材制造方法，该方法使用不局限于一种易于被熔融或烧结的粉体材料A和不易被熔融或烧结的粉体材料B，通过粉末列印模块以铺粉的形式，将3D模型切片图形用粉体材料A和粉体材料B印刷出来，同时被随动的热源无差别加热，使得离散状态的粉体材料A颗粒在水平方向黏合成片，同时垂直方向层与层黏合成体，其中粉体材料B是粉体材料A的边界抑制剂和支撑材料。本发明的有益效果是：本发明提出了一种基于粉体材料铺粉印刷成型的增材制造方法，解决了传统粉体打印过程依赖扫描装置或者轨迹控制的逐点固化成型原理，提升了成型效率和成型幅面，同时用于成型的粉体材料利用率高。

Description

一种铺粉式列印成型的增材制造方法
技术领域
本发明涉及一种增材制造即3D打印领域，具体为一种铺粉式列印成的增材制造方法。
背景技术
增材制造(AM)，也称为实体自由成形制造或3D打印，是指三维物体由原材料(通常为粉末、液体、悬浮液或熔化的固体)以一系列二维层或横截面构建的制造过程。
传统的基于粉体材料构建打印实体的增材制造方法主要分为以下几种方法：选择性激光烧结SLS(Selective Laser Sintering)方法，选择性激光熔化SLM(SelectiveLaser Melting)方法，粘结剂喷射成型3DP方法。这三种主要的成型方法都是在粉床上先铺设一层粉末，这里铺粉的功能是创建了一个新的粉末层，之后的打印动作来完成实体的造型。这些方法存在成型效率低，材料利用率不高，能耗大等问题。
基于颗粒操控，实现粉末形成材料图案的增材制造方法包含以下几种：【CN103978206A】提出了一种面阵吸盘吸附颗粒的图案并施胶使得一层一层粘接成型；【US2017197365A1】提出了一种旋转辊电荷吸附粉末成像并热转印的增材制造方法；【WO2019185626A1】提出了一种旋转辊电荷吸附粉末成像的装置。国外的这两种方法延用了办公用的激光打印机碳粉成像的原理，移植到了增材制造中，缺点是能操控的粉末种类有限，打印尺寸小，同时缺少对平面上粉末层的刮平和压实的过程，形成的图案高低不平，紧实度低。
目前基于粉床的增材制造技术仍然存在材料成本高，效率低下，工艺稳定性不足，成型尺寸小等缺点。如何能将现有材料体系充分利用，是显著降低成本的有效途径。良好的工艺性能够使得打印变得简单。更大的打印尺寸可以拓展到广泛的应用领域。
现有的粉床增材制造技术成型的过程普遍是：以控制能量源轨迹路径的方式，间接使得粉体材料打印成型，铺粉过程仅仅作为粉床补充一层均匀厚度粉末的动作。成型效率慢，材料利用率低。
本发明使用多种粉体打印材料，铺粉的过程即是成型的过程。打印过程可以描述为，铺粉列印粉末图案，随动热源无差别加热，双向重复该动作，最后完成成型过程。成型后根据工艺需要进行相应的热处理等操作以获得更高的制件性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铺粉式列印成型的增材制造方法，该方法使用不局限于一种易于被熔融或烧结的粉体材料A和不易被熔融或烧结的粉体材料B，通过粉末列印模块以铺粉的形式，将3D模型切片图形用粉体材料A和粉体材料B印刷出来，同时被随动的热源无差别加热，使得离散状态的粉体材料A颗粒在水平方向黏合成片，同时垂直方向层与层黏合成体，其中粉体材料B是粉体材料A的边界抑制剂和支撑材料。该方法实现了一种新的打印形式，提升了成型效率和成型幅面，同时用于成型的粉体材料利用率高。
本发明采用的技术方案如下：一种铺粉式列印成的增材制造方法，采用多种粉体材料，通过粉末铺粉印刷CAD模型图案和热源无差别加热熔融或烧结成型来实现；实施该方法的技术组成包括：粉床平台模块、直线运动模块、粉末供给模块、粉末列印模块、热源模块以及打印控制模块，其中直线运动模块分布在粉床平台模块上方且平行于粉床平台模块，粉末供给模块、粉末列印模块和热源模块分布在直线运动模块上，打印控制模块负责调度各个模块执行打印动作；其特征在于方法步骤如下：
(1)首先是准备CAD三维模型数据，并将数据合理的摆放在虚拟打印工作台上；
(2)将CAD模型进行切片处理，切片层厚0.05～1.6mm，切片过程中对模型截面区域进行离散等算法处理，输出模型截面像素图片，以此为数据源加入不同的参数，分别生成打印区域的印刷图案和非打印区域的印刷图案；
(3)准备多种粉体材料，分别装在指定编号的料仓中，多种材料不局限于一种易于被熔融或烧结的的粉体材料A和不易被熔融或烧结的粉体材料B，其中粉体材料B是粉体材料A的边界抑制剂和支撑材料，粉体材料A是打印成型的目标材料；
(4)将步骤(2)的打印数据输入到计算机，启动打印机开始工作；首先打印机的升降机和打印机底台面相对于打印机台面和粉体成型箱下降一个打印层厚；直线运动模块从左端向右端匀速运行，同时左加热源开始工作；粉体料仓设置为粉体材料A和粉体材料B两个仓室；粉体料仓中的粉末输入到粉末印刷线性阵列模组中，计算机解析出CAD的模型信息，将数据传输给SOC控制器，控制器根据直线运动模块反馈的实时位置，控制粉末印刷线性阵列模组逐行实时印刷粉末层图案在当前层平面内；在铺粉印刷的过程中，随动的左加热源使得下方的粉体被无差别加热升温，实时印刷粉末层图案中的覆膜砂材料受热发生物理或化学变化，松散的粉体材料A转变为烧结成型的块体图案，非打印区域填充粉体为不可被烧结的粉体材料，直线运动模块到达右端后，左加热源关闭，该层打印完成；打印机的升降机和打印机底台面相对于打印机台面和粉体成型箱再下降一个打印层厚；打印下一层，直线运动模块从右端向左端匀速运行，右加热源开启工作；铺粉过程中完成CAD截面图案的印刷和烧结成型，直线运动模块到达左端后，右加热源关闭，完成从右向左的打印过程；双向重复上述动作，实现印刷的粉末层叠层打印模型实体；
(5)打印完成后，简单的后处理，便得到粉体材料A打印的模型实体。
进一步的，步骤(3)中的粉体材料为10～500目的粉末颗粒；粉末的种类包括：金属粉末、高分子粉末、陶瓷粉末、高分子覆膜粉末、混合粉末以及各种固体制成的颗粒粉；料仓为独立的料仓，每个料仓配有编号，指定某个编号料仓供粉，或者混合供粉。
其中粉床平台模块是一个矩形的带有升降功能的箱体机构，打印区域和打印过程均是在箱体上方进行的，箱体内部盛有打印的粉体材料。
进一步的，直线运动模块包括：不同速度进行定位运动，速度范围20～500mm/s，带有位置编码反馈功能，实时反馈直线运动模块的线性空间位置。直线运动模块是带有位置编码器的运动滑台，滑台在粉床平台模块上按照一定的速度和定位位置做往复直线运动，并且通过位置编码器实时反馈滑台运动的位置给打印控制模。
进一步的，粉末供给模块能提供多种成分的粉体材料，多种成分的粉体材料不局限于一种易于被熔融或烧结的粉体材料A和不易被熔融或烧结的粉体材料B，其中粉体材料B是粉体材料A的边界抑制剂和支撑材料，粉体材料A是打印成型的目标材料。
进一步的，粉末列印模块提供了两条能够操控粉末颗粒的线性阵列模组，长度为0.1～10m，在直线运动模块的带动下两条线性阵列模组对应印刷出粉体材料A图案和粉体材料B图案，粉体材料后经刮平和压实沉积到粉床平台模块的箱体中；操控粉末的线性阵列模组是由若干个相同功能、规格一致的最小粉末操控单元排列组成，每个最小粉末操控单元能独立操控区域范围内粉末的动作或行为，该操控粉末的线性阵列模组具有粉末图案印刷和粉末平整的功能。
进一步的，热源模块固定在直线运动模块上，热源器下方是铺粉层，垂直高度距离为2～150mm，随动横扫加热，行进速度10～500mm/s，实现对途径的粉末层加热升温；加热器无差别给铺粉层加热到粉体材料A熔融或烧结温度线以上，粉末层中的粉体材料A图案区域的粉末打印成型，而其余区域的粉体材料B保持粉体状态不变。
进一步的，打印控制模块是由计算机、嵌入式微控制器、打印机控制软件、打印机传感器以及打印机动力单元组成，打印机控制软件加载和解析打印数据，同时调度打印任务，通过控制指令指挥嵌入式微控制器实时控制直线运动模块在粉床上运动，控制粉末列印模块印刷粉末图案，控制热源模块加热粉床平台使得印刷的粉末熔融或烧结成型。
进一步的，粉末列印模块中能够操控粉末颗粒的线性阵列模组，由若干个相同功能、规格一致的最小粉末操控单元排列组成，该最小粉末操控单元的构造方法，分为八种：
(1)a型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，在执行器元件驱动下，刚性摆臂围绕固定支点，完成一定幅度的左右摆动；在a型单元下方的出粉口处，密封活块安装固定在刚性摆臂的末端，与摆臂一起摆动；密封活块摆动到右侧，则a型单元下方的出粉口为粉体材料A,密封活块摆动到左侧，则a型单元下方的出粉口为粉体材料B，密封活块摆动到中间位置，则a型单元下方的出粉口为关停状态；a型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案；
(2)b型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，弹性摆臂上端安装在固定座上，弹性摆臂可以由电致伸缩功能材料和磁致伸缩功能材料驱动摆臂弯曲，也可以由气动伸缩结构实现摆臂弯曲，完成一定幅度的左右摆动；在b型单元下方的出粉口处，密封活块安装固定在弹性摆臂的末端，与摆臂一起摆动；密封活块摆动到右侧，则b型单元下方的出粉口为粉体材料A,密封活块摆动到左侧，则b型单元下方的出粉口为粉体材料B，密封活块摆动到中间位置，则b型单元下方的出粉口为关停状态；b型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案；
(3)c型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的管腔隔断内置多路独立管路，且其上端与固定座连接；左弹性气囊安装在管腔隔断下方靠近粉体材料A的一侧，并接通一路管路；右弹性气囊安装在管腔隔断下方靠近粉体材料B的一侧，并接通一路管路；左弹性气囊和右弹性气囊给与一定的压力会体积膨胀，c型单元下方的出粉口关停，释放压力或者给与一定的负压则左弹性气囊和右弹性气囊会收缩，c型单元下方的出粉口打开状态；给与左弹性气囊的管路通负压或者释放压力，与此同时右弹性气囊的管路通正压，则c型单元下方的出粉口为粉体材料A；给与右弹性气囊的管路通负压或者释放压力，与此同时左弹性气囊的管路通正压，则c型单元下方的出粉口为粉体材料B；c型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案；
(4)d型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的隔断上端与固定座连接；左弹性气囊安装在粉体材料A侧出粉口的外侧；右弹性气囊安装在粉体材料B侧出粉口的外侧；左弹性气囊和右弹性气囊给与一定的压力会体积膨胀，d型单元下方的出粉口关停，释放压力或者给与一定的负压则左弹性气囊和右弹性气囊会收缩，d型单元下方的出粉口打开状态；给与左弹性气囊的管路通负压或者释放压力，与此同时右弹性气囊的管路通正压，则d型单元下方的出粉口为粉体材料A；给与右弹性气囊的管路通负压或者释放压力，与此同时左弹性气囊的管路通正压，则d型单元下方的出粉口为粉体材料B；d型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案；
(5)e型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，粉体材料具有一定的绝缘系数，粉体材料A经过左静电发生器，粉体材料B经过右静电发生器，使得粉体材料颗粒表面带负电荷；中间的电信号隔断内置多路独立高压线路，且其上端与固定座连接；电信号隔断下端左右两侧各安置一个栅状电极，分别是左电极和右电极，左电极和右电极之间独立且绝缘，两个电极外侧均匀布置一层薄膜绝缘层；右电极接通高压正极，粉体材料B被吸附停止流动，左电极接地获得与粉体材料A相同的等电位，则e型单元下方的出粉口为粉体材料A；左电极接通高压正极，粉体材料A被吸附停止流动，右电极接地获得与粉体材料B相同的等电位，则e型单元下方的出粉口为粉体材料B；左电极和右电极同时接高压正极，粉体材料A和粉体材料B均被吸附停止流动，则e型单元下方的出粉口关停；e型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案；
(6)f型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的管腔隔断内置多路独立管路，且其上端与固定座连接；左过滤器安装在管腔隔断下方靠近粉体材料A的一侧，并接通一路管路；右过滤器安装在管腔隔断下方靠近粉体材料B的一侧，并接通一路管路；右过滤器的管路接通负压，粉体材料B被吸附并停止流动，与此同时左过滤器的管路停止负压或者接通正压，粉体材料A停止吸附开始流动，f型单元下方的出粉口输出粉体材料A；左过滤器的管路接通负压，粉体材料A被吸附并停止流动，与此同时右过滤器的管路停止负压或者接通正压，粉体材料B停止吸附开始流动，f型单元下方的出粉口输出粉体材料B；f型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案；
(7)g型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的隔断上端与固定座连接；左过滤器安装在粉体材料A侧出粉口的外侧；右过滤器安装在粉体材料B侧出粉口的外侧；右过滤器的管路接通负压，粉体材料B被吸附并停止流动，与此同时左过滤器的管路停止负压或者接通正压，粉体材料A停止吸附开始流动，g型单元下方的出粉口输出粉体材料A；左过滤器的管路接通负压，粉体材料A被吸附并停止流动，与此同时右过滤器的管路停止负压或者接通正压，粉体材料B停止吸附开始流动，g型单元下方的出粉口输出粉体材料B；g型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案；
(8)h型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的隔断上端与固定座连接；隔断两侧安装有左滑动推杆和右滑动推杆；左密封活块安装在左滑动推杆的底部末端；右密封活块安装在右滑动推杆的底部末端；左滑动推杆上拉，左密封活块向上移动，粉体材料A开始流动，右滑动推杆下拉，右密封活块向下移动，粉体材料B阻塞停止，h型单元下方的出粉口输出粉体材料A；右滑动推杆上拉，右密封活块向上移动,粉体材料B开始流动，左滑动推杆下拉，左密封活块向下移动，粉体材料A阻塞停止，h型单元下方的出粉口输出粉体材料B；左滑动推杆和右滑动推杆同时下拉，左密封活块和右密封活块向下移动，h型单元下方的出粉口为关停状态；h型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案。
本发明的有益效果是：本发明提出了一种基于粉体材料铺粉列印成型的增材制造方法，采用粉末颗粒操控的方式，实现多种粉体材料在平面空间任意位置按需供给，形成多种材料组成的图案粉末层，随动热源将粉体材料加热到熔融或烧结温度线以上，使得粉末图案熔融或烧结成型。该发明通过铺粉的方式印刷粉末并熔融成型，解决了传统粉体打印过程依赖扫描装置或者轨迹控制的逐点固化成型原理，具备成型效率率高,材料利用率高，能适用的原材料多，成本低，成型尺寸非常大。
附图说明
图1是本发明的实施流程框架图；
图2是本发明打印过程的示意图；
图3是本方法完成一层打印后，粉床平面的展示图；
图4是粉末印刷线性阵列模组示意图；
图5是a型最小粉末操控单元的结构方案示意图；
图6是b型最小粉末操控单元的结构方案示意图；
图7是c型最小粉末操控单元的结构方案示意图；
图8是d型最小粉末操控单元的结构方案示意图；
图9是e型最小粉末操控单元的结构方案示意图；
图10是f型最小粉末操控单元的结构方案示意图；
图11是g型最小粉末操控单元的结构方案示意图；
图12是h型最小粉末操控单元的结构方案示意图。
在图中，打印机台面101，粉体成型箱102，打印机底台面103，升降机104，粉体料仓105，粉末印刷线性阵列模组106，直线运动模块107，左加热源108，右加热源109，实时印刷粉末层图案110，熔融或烧结成型的块体图案111，非打印区域填充粉体112，粉体刮粉平面113，粉末印刷线性阵列模组中的最小粉末操控单元114，a型单元固定支点201，a型单元刚性摆臂202，a型单元密封活块203，a型单元出粉口204，a型单元左刮粉平面205，a型单元右刮粉平面206，b型单元固定座211，b型单元弹性摆臂212，b型单元密封活块213，b型单元出粉口214，b型单元左刮粉平面215，b型单元右刮粉平面216，c型单元固定座221，c型单元管腔隔断222，c型单元右弹性气囊223，c型单元左弹性气囊224，c型单元左刮粉平面225，c型单元右刮粉平面226，c型单元出粉口227，d型单元固定座231，d型单元隔断232，d型单元右弹性气囊233，d型单元左弹性气囊234，d型单元左刮粉平面235，d型单元右刮粉平面236，d型单元出粉口237，e型单元右刮粉平面240，e型单元固定座241，e型单元左静电发生器242，e型单元右静电发生器243，e型单元电信号隔断244，e型单元薄膜绝缘层245，e型单元左电极246，e型单元右电极247，e型单元出粉口248，e型单元左刮粉平面249，f型单元固定座251，f型单元管腔隔断252，f型单元右过滤器253，f型单元左过滤器254，f型单元左刮粉平面255，f型单元右刮粉平面256，f型单元出粉口257，g型单元固定座261，g型单元隔断262，g型单元右过滤器263，g型单元左过滤器264，g型单元左刮粉平面265，g型单元右刮粉平面266，g型单元粉口267，h型单元固定座271，h型单元隔断272，h型单元右密封活块273，h型单元左密封活块274，h型单元左刮粉平面275，h型单元右刮粉平面276，h型单元出粉口277，h型单元左滑动推杆278，h型单元右滑动推杆279。
具体实施方式
本发明提出了一种采用铺粉印刷的形式实现粉体材料的增材制造方法。该方法使用不局限于一种易于被熔融或烧结的粉体材料A和不易被熔融或烧结的粉体材料B，通过使用本发明中的粉末印刷线性阵列模组完成粉末图案的印刷，随动热源无差别加热粉体材料，使得使得粉体材料A图案熔融或烧结成型，逐层打印获得制件。实测中，粉体材料A选用了可烧结的覆膜砂，粉体材料B选用了不可被烧结的石英砂，两种粉体的颗粒大小为70-100目。具体实施包括以下步骤：
(1)首先是准备CAD三维模型数据，本次打印选择了一个猴子骑在香蕉上的一个模型体，如图1(a)所示，并将数据合理的摆放在虚拟打印工作台上。
(2)将CAD模型进行等层厚的切片，切片层厚0.3mm，切片过程中对模型截面区域进行离散等算法处理，输出模型截面像素图片，图1(b)所示，以此为数据源加入不同的参数，分别生成覆膜砂粉体印刷图案，图1(d)，和石英砂粉体印刷图案，图1(c)。
(3)将步骤(2)的打印数据输入到计算机，图1(e)，启动打印机开始工作。如图2所示，首先打印机的升降机104和打印机底台面103相对于打印机台面101和粉体成型箱102下降一个打印层厚，0.3mm；直线运动模块107从左端向右端匀速运行，同时左加热源108开始工作；粉体料仓105设置为粉体材料A和粉体材料B两个仓室，其中粉体材料A区装载的粉体为覆膜砂，粉体材料B区装载的粉体为石英砂；粉体料仓105中的粉末输入到粉末印刷线性阵列模组106中，计算机解析出CAD的模型信息，将数据传输给SOC控制器，如图1(f)，控制器根据直线运动模块107反馈的实时位置，控制粉末印刷线性阵列模组106逐行实时印刷粉末层图案110在当前层平面内；在铺粉印刷的过程中，随动的左加热源108使得下方的粉体被无差别加热升温，实时印刷粉末层图案110中的覆膜砂材料受热发生物理或化学变化，松散的覆膜砂粉体转变为烧结成型的块体图案111，非打印区域填充粉体112为不可被烧结的石英砂粉体，直线运动模块107到达右端后，左加热源108关闭，该层打印完成，如图3所示，印刷猴子骑香蕉的覆膜砂粉体图案转变为烧结成型的块体图案111，石英砂作为非打印区域填充粉体112分布在与猴子骑香蕉图案互补的位置；打印机的升降机104和打印机底台面103相对于打印机台面101和粉体成型箱102再下降一个打印层厚，0.3mm；打印下一层，直线运动模块107从右端向左端匀速运行，右加热源109开启工作；铺粉过程中完成CAD截面图案的印刷和烧结成型，直线运动模块107到达左端后，右加热源109关闭，完成从右向左的打印过程；双向重复上述动作，直至完成模型打印。
(4)打印完成后，简单的后处理，便得到猴子骑香蕉的模型实体，如图1(h)所示。
本发明具体包括以下内容：本发明方法采用操控粉末颗粒阵列系统来实现，该系统包括粉床平台模块、直线运动模块、粉末供给模块、粉末列印模块、热源模块以及打印控制模块，其中直线运动模块分布在粉床平台模块上方且平行于粉床平台模块，粉末供给模块、粉末列印模块和热源模块分布在直线运动模块上，打印控制模块负责调度各个模块执行打印动作；
其中粉床平台模块是一个矩形的带有升降功能的箱体机构，打印区域和打印过程均是在箱体上方进行的，箱体内部盛有打印的粉体材料,粉床平台模块组成部分有打印机台面101、粉体成型箱102、打印机底台面103和升降机104。
直线运动模块107是带有位置编码器的运动滑台，滑台在粉床平台模块上按照一定的速度和定位位置做往复直线运动，并且通过位置编码器实时反馈滑台运动的位置给打印控制模。
粉末供给模块主要由粉体料仓105组成，能提供多种材质的粉体材料，多种成分的粉体材料不局限于一种易于被熔融或烧结的粉体材料A和不易被熔融或烧结的粉体材料B，其中粉体材料B是粉体材料A的边界抑制剂和支撑材料，粉体材料A是打印成型的目标材料；
粉末列印模块主要由粉末印刷线性阵列模组106组成，提供了两条能够操控粉末颗粒的线性阵列模组，在直线运动模块107的带动下，粉体料仓105为粉末印刷线性阵列模组106提供粉体材料，两条线性阵列模组对应印刷出粉体材料A图案和粉体材料B图案，粉体材料经过粉体刮粉平面113刮平和压实沉积到粉床平台模块的箱体中；操控粉末的粉末印刷线性阵列模组106是由若干个相同功能、规格一致的最小粉末操控单元114排列组成，每个最小粉末操控单元114能独立操控区域范围内粉末的动作或行为，该粉末印刷线性阵列模组106具有粉末图案印刷和粉末平整、压实的功能；
热源模块主要由左加热源108和右加热源109组成，功能包括了温度采集和加热装置，打印过程中直线运动模块107从一端定位运动到另一端，同时粉末列印模块印刷了一层粉末，热源随动过程中完成对该粉末层的加热，粉末层升温到粉体材料A熔融或烧结温度线以上的某一温度，粉末层中的由粉体材料A构成的图案被打印成型，而其余区域的粉体材料B保持粉体状态不变。
打印控制模块是由计算机图，图1(e)，嵌入式微控制器，图1(f)，打印机控制软件，打印机传感器以及打印机动力单元组成，打印机控制软件加载和解析打印数据，同时调度打印任务，通过控制指令指挥嵌入式微控制器实时控制直线运动模块在粉床上运动，控制粉末列印模块印刷粉末图案，控制热源模块加热粉床平台使得印刷的粉末熔融或烧结成型。
其中一种实现操控粉末颗粒的线性阵列模组，即粉末印刷线性阵列模组106，由若干个相同功能、规格一致的最小粉末操控单元114排列组成，该最小粉末操控单元的构造方法，分为a、b、c、d、e、f、g、h八种：
如图5所示，a型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，在执行器元件驱动下，刚性摆臂202围绕固定支点201，完成一定幅度的左右摆动；在a型单元下方的出粉口204处，密封活块203安装固定在刚性摆臂202的末端，与刚性摆臂202一起摆动；密封活块203摆动到右侧，则a型单元下方的出粉口204为粉体材料A,密封活块203摆动到左侧，则a型单元下方的出粉口204为粉体材料B，密封活块203摆动到中间位置，则a型单元下方的出粉口204为关停状态；a型单元最底部左刮粉平面205和右刮粉平面206将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案。
如图6所示，b型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，弹性摆臂212上端安装在固定座211上，弹性摆臂212可以由电致伸缩功能材料和磁致伸缩功能材料驱动摆臂弯曲，也可以由气动伸缩结构实现摆臂弯曲，完成一定幅度的左右摆动；在b型单元下方的出粉口214处，密封活块213安装固定在弹性摆臂212的末端，与弹性摆臂212一起摆动；密封活块213摆动到右侧，则b型单元下方的出粉口214为粉体材料A,密封活块213摆动到左侧，则b型单元下方的出粉口214为粉体材料B，密封活块213摆动到中间位置，则b型单元下方的出粉口214为关停状态；b型单元最底部左刮粉平面215和右刮粉平面216将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案。
如图7所示，c型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的管腔隔断222内置多路独立管路，且其上端与固定座221连接；左弹性气囊224安装在管腔隔断222下方靠近粉体材料A的一侧，并接通一路管路；右弹性气囊223安装在管腔隔断222下方靠近粉体材料B的一侧，并接通一路管路；左弹性气囊224和右弹性气囊223给与一定的压力会体积膨胀，c型单元下方的出粉口227关停，释放压力或者给与一定的负压则左弹性气囊224和右弹性气囊223会收缩，c型单元下方的出粉口227打开状态；给与左弹性气囊224的管路通负压或者释放压力，与此同时右弹性气囊223的管路通正压，则c型单元下方的出粉口227为粉体材料A；给与右弹性气囊223的管路通负压或者释放压力，与此同时左弹性气囊224的管路通正压，则c型单元下方的出粉口227为粉体材料B；c型单元最底部左刮粉平面225和右刮粉平面226将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案。
如图8所示，d型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的隔断232上端与固定座231连接；左弹性气囊234安装在粉体材料A侧出粉口的外侧；右弹性气囊233安装在粉体材料B侧出粉口的外侧；左弹性气囊234和右弹性气囊233给与一定的压力会体积膨胀，d型单元下方的出粉口237关停，释放压力或者给与一定的负压则左弹性气囊234和右弹性气囊233会收缩，d型单元下方的出粉口237打开状态；给与左弹性气囊234的管路通负压或者释放压力，与此同时右弹性气囊233的管路通正压，则d型单元下方的出粉口237为粉体材料A；给与右弹性气囊233的管路通负压或者释放压力，与此同时左弹性气囊234的管路通正压，则d型单元下方的出粉口237为粉体材料B；d型单元最底部左刮粉平面235和右刮粉平面236将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案。
如图9所示，e型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，粉体材料具有一定的绝缘系数，粉体材料A经过左静电发生器242，粉体材料B经过右静电发生器243，使得粉体材料颗粒表面带负电荷；中间的电信号隔断244内置多路独立高压线路，且其上端与固定座241连接；电信号隔断244下端左右两侧各安置一个栅状电极，分别是左电极246和右电极247，左电极246和右电极247之间独立且绝缘，两个电极外侧均匀布置一层薄膜绝缘层245；右电极247接通高压正极，粉体材料B被吸附停止流动，左电极246接地获得与粉体材料A相同的等电位，则e型单元下方的出粉口248为粉体材料A；左电极246接通高压正极，粉体材料A被吸附停止流动，右电极247接地获得与粉体材料B相同的等电位，则e型单元下方的出粉口248为粉体材料B；左电极246和右电极247同时接高压正极，粉体材料A和粉体材料B均被吸附停止流动，则e型单元下方的出粉口248关停；e型单元最底部左刮粉平面249和右刮粉平面240将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案。
如图10所示，f型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的管腔隔断252内置多路独立管路，且其上端与固定座251连接；左过滤器254安装在管腔隔断252下方靠近粉体材料A的一侧，并接通一路管路；右过滤器253安装在管腔隔断252下方靠近粉体材料B的一侧，并接通一路管路；右过滤器253的管路接通负压，粉体材料B被吸附并停止流动，与此同时左过滤器254的管路停止负压或者接通正压，粉体材料A停止吸附开始流动，f型单元下方的出粉口257输出粉体材料A；左过滤器254的管路接通负压，粉体材料A被吸附并停止流动，与此同时右过滤器253的管路停止负压或者接通正压，粉体材料B停止吸附开始流动，f型单元下方的出粉口257输出粉体材料B；f型单元最底部左刮粉平面255和右刮粉平面256将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案。
如图11所示，g型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的隔断262上端与固定座261连接；左过滤器264安装在粉体材料A侧出粉口267的外侧；右过滤器263安装在粉体材料B侧出粉口267的外侧；右过滤器263的管路接通负压，粉体材料B被吸附并停止流动，与此同时左过滤器264的管路停止负压或者接通正压，粉体材料A停止吸附开始流动，g型单元下方的出粉口267输出粉体材料A；左过滤器264的管路接通负压，粉体材料A被吸附并停止流动，与此同时右过滤器263的管路停止负压或者接通正压，粉体材料B停止吸附开始流动，g型单元下方的出粉口267输出粉体材料B；g型单元最底部左刮粉平面265和右刮粉平面266将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案。
如图12所示，h型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的隔断272上端与固定座271连接；隔断两侧安装有左滑动推杆278和右滑动推杆279；左密封活块274安装在左滑动推杆278的底部末端；右密封活块273安装在右滑动推杆279的底部末端；左滑动推杆278上拉，左密封活块274向上移动，粉体材料A开始流动，右滑动推杆279下拉，右密封活块273向下移动，粉体材料B阻塞停止，h型单元下方的出粉口277输出粉体材料A；右滑动推杆279上拉，右密封活块273向上移动,粉体材料B开始流动，左滑动推杆278下拉，左密封活块274向下移动，粉体材料A阻塞停止，h型单元下方的出粉口277输出粉体材料B；左滑动推杆278和右滑动推杆279同时下拉，左密封活块274和右密封活块273向下移动，h型单元下方的出粉口277为关停状态；h型单元最底部左刮粉平面275和右刮粉平面276将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案。

Claims (6)

1.一种铺粉式列印成型的增材制造方法，采用多种粉体材料，通过粉末铺粉印刷CAD模型图案和热源无差别加热熔融或烧结成型来实现；实施该方法的技术组成包括：粉床平台模块、直线运动模块、粉末供给模块、粉末列印模块、热源模块以及打印控制模块，其中直线运动模块分布在粉床平台模块上方且平行于粉床平台模块，粉末供给模块、粉末列印模块和热源模块分布在直线运动模块上，打印控制模块负责调度各个模块执行打印动作；其特征在于方法步骤如下：
（1）首先是准备CAD三维模型数据，并将数据合理的摆放在虚拟打印工作台上；
（2）将CAD模型进行切片处理，切片层厚0.05~1.6mm，切片过程中对模型截面区域进行离散算法处理，输出模型截面像素图片，以此为数据源加入不同的参数，分别生成打印区域的印刷图案和非打印区域的印刷图案；
（3）准备多种粉体材料，分别装在指定编号的料仓中，多种材料不局限于一种易于被熔融或烧结的的粉体材料A和不易被熔融或烧结的粉体材料B，其中粉体材料B是粉体材料A的边界抑制剂和支撑材料，粉体材料A是打印成型的目标材料；
（4）将步骤（2）的打印数据输入到计算机，启动打印机开始工作；首先打印机的升降机和打印机底台面相对于打印机台面和粉体成型箱下降一个打印层厚；直线运动模块从左端向右端匀速运行，同时左加热源开始工作；粉体料仓设置为粉体材料A和粉体材料B两个仓室；粉体料仓中的粉末输入到粉末印刷线性阵列模组中，计算机解析出CAD的模型信息，将数据传输给SOC控制器，控制器根据直线运动模块反馈的实时位置，控制粉末印刷线性阵列模组逐行实时印刷粉末层图案在当前层平面内；在铺粉印刷的过程中，随动的左加热源使得下方的粉体被无差别加热升温，实时印刷粉末层图案中的覆膜砂材料受热发生物理或化学变化，松散的粉体材料A转变为烧结成型的块体图案，非打印区域填充粉体为不可被烧结的粉体材料，直线运动模块到达右端后，左加热源关闭，该层打印完成；打印机的升降机和打印机底台面相对于打印机台面和粉体成型箱再下降一个打印层厚；打印下一层，直线运动模块从右端向左端匀速运行，右加热源开启工作；铺粉过程中完成CAD截面图案的印刷和烧结成型，直线运动模块到达左端后，右加热源关闭，完成从右向左的打印过程；双向重复上述动作，实现印刷的粉末层叠层打印模型实体；
（5）打印完成后，简单的后处理，便得到粉体材料A打印的模型实体。
2.根据权利要求1所述的一种铺粉式列印成型的增材制造方法，其特征在于：步骤（3）中的粉体材料为10~500目的粉末颗粒；粉末的种类包括：金属粉末、高分子粉末、陶瓷粉末、高分子覆膜粉末、混合粉末以及各种固体制成的颗粒粉；料仓为独立的料仓，每个料仓配有编号，指定某个编号料仓供粉，或者混合供粉。
3.根据权利要求1所述的一种铺粉式列印成型的增材制造方法，其特征在于：直线运动模块包括：不同速度进行定位运动，速度范围20~500mm/s，带有位置编码反馈功能，实时反馈直线运动模块的线性空间位置。
4.根据权利要求1所述的一种铺粉式列印成型的增材制造方法，其特征在于：粉末列印模块提供了两条能够操控粉末颗粒的线性阵列模组，长度为0.1~10m，在直线运动模块的带动下两条线性阵列模组对应印刷出粉体材料A图案和粉体材料B图案，粉体材料后经刮平和压实沉积到粉床平台模块的箱体中；操控粉末的线性阵列模组是由若干个相同功能、规格一致的最小粉末操控单元排列组成，每个最小粉末操控单元能独立操控区域范围内粉末的动作或行为，该操控粉末的线性阵列模组具有粉末图案印刷和粉末平整的功能。
5.根据权利要求4所述的一种铺粉式列印成型的增材制造方法，其特征在于：其中能够操控粉末颗粒的线性阵列模组，由若干个相同功能、规格一致的最小粉末操控单元排列组成，该最小粉末操控单元的构造方法，分为八种：
(1) a型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，在执行器元件驱动下，刚性摆臂围绕固定支点，完成一定幅度的左右摆动；在a型单元下方的出粉口处，密封活块安装固定在刚性摆臂的末端，与摆臂一起摆动；密封活块摆动到右侧，则a型单元下方的出粉口为粉体材料A, 密封活块摆动到左侧，则a型单元下方的出粉口为粉体材料B，密封活块摆动到中间位置，则a型单元下方的出粉口为关停状态；a型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案；
(2) b型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，弹性摆臂上端安装在固定座上，弹性摆臂由电致伸缩功能材料或磁致伸缩功能材料或气动伸缩结构驱动摆臂弯曲，完成一定幅度的左右摆动；在b型单元下方的出粉口处，密封活块安装固定在弹性摆臂的末端，与摆臂一起摆动；密封活块摆动到右侧，则b型单元下方的出粉口为粉体材料A, 密封活块摆动到左侧，则b型单元下方的出粉口为粉体材料B，密封活块摆动到中间位置，则b型单元下方的出粉口为关停状态；b型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案；
(3) c型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的管腔隔断内置多路独立管路，且其上端与固定座连接；左弹性气囊安装在管腔隔断下方靠近粉体材料A的一侧，并接通一路管路；右弹性气囊安装在管腔隔断下方靠近粉体材料B的一侧，并接通一路管路；左弹性气囊和右弹性气囊给与一定的压力会体积膨胀，c型单元下方的出粉口关停，释放压力或者给与一定的负压则左弹性气囊和右弹性气囊会收缩，c型单元下方的出粉口打开状态；给与左弹性气囊的管路通负压或者释放压力，与此同时右弹性气囊的管路通正压，则c型单元下方的出粉口为粉体材料A；给与右弹性气囊的管路通负压或者释放压力，与此同时左弹性气囊的管路通正压，则c型单元下方的出粉口为粉体材料B；c型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案；
(4) d型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的隔断上端与固定座连接；左弹性气囊安装在粉体材料A侧出粉口的外侧；右弹性气囊安装在粉体材料B侧出粉口的外侧；左弹性气囊和右弹性气囊给与一定的压力会体积膨胀，d型单元下方的出粉口关停，释放压力或者给与一定的负压则左弹性气囊和右弹性气囊会收缩，d型单元下方的出粉口打开状态；给与左弹性气囊的管路通负压或者释放压力，与此同时右弹性气囊的管路通正压，则d型单元下方的出粉口为粉体材料A；给与右弹性气囊的管路通负压或者释放压力，与此同时左弹性气囊的管路通正压，则d型单元下方的出粉口为粉体材料B；d型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案；
(5) e型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，粉体材料具有一定的绝缘系数，粉体材料A经过左静电发生器，粉体材料B经过右静电发生器，使得粉体材料颗粒表面带负电荷；中间的电信号隔断内置多路独立高压线路，且其上端与固定座连接；电信号隔断下端左右两侧各安置一个栅状电极，分别是左电极和右电极，左电极和右电极之间独立且绝缘，两个电极外侧均匀布置一层薄膜绝缘层；右电极接通高压正极，粉体材料B被吸附停止流动，左电极接地获得与粉体材料A相同的等电位，则e型单元下方的出粉口为粉体材料A；左电极接通高压正极，粉体材料A被吸附停止流动，右电极接地获得与粉体材料B相同的等电位，则e型单元下方的出粉口为粉体材料B；左电极和右电极同时接高压正极，粉体材料A和粉体材料B均被吸附停止流动，则e型单元下方的出粉口关停；e型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案；
(6) f型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的管腔隔断内置多路独立管路，且其上端与固定座连接；左过滤器安装在管腔隔断下方靠近粉体材料A的一侧，并接通一路管路；右过滤器安装在管腔隔断下方靠近粉体材料B的一侧，并接通一路管路；右过滤器的管路接通负压，粉体材料B被吸附并停止流动，与此同时左过滤器的管路停止负压或者接通正压，粉体材料A停止吸附开始流动，f型单元下方的出粉口输出粉体材料A；左过滤器的管路接通负压，粉体材料A被吸附并停止流动，与此同时右过滤器的管路停止负压或者接通正压，粉体材料B停止吸附开始流动，f型单元下方的出粉口输出粉体材料B；f型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案；
(7) g型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的隔断上端与固定座连接；左过滤器安装在粉体材料A侧出粉口的外侧；右过滤器安装在粉体材料B侧出粉口的外侧；右过滤器的管路接通负压，粉体材料B被吸附并停止流动，与此同时左过滤器的管路停止负压或者接通正压，粉体材料A停止吸附开始流动，g型单元下方的出粉口输出粉体材料A；左过滤器的管路接通负压，粉体材料A被吸附并停止流动，与此同时右过滤器的管路停止负压或者接通正压，粉体材料B停止吸附开始流动，g型单元下方的出粉口输出粉体材料B；g型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案；
(8) h型单元中左右两侧分别装有粉体材料A和粉体材料B，中间的隔断上端与固定座连接；隔断两侧安装有左滑动推杆和右滑动推杆；左密封活块安装在左滑动推杆的底部末端；右密封活块安装在右滑动推杆的底部末端；左滑动推杆上拉，左密封活块向上移动，粉体材料A开始流动，右滑动推杆下拉，右密封活块向下移动，粉体材料B阻塞停止，h型单元下方的出粉口输出粉体材料A；右滑动推杆上拉，右密封活块向上移动, 粉体材料B开始流动，左滑动推杆下拉，左密封活块向下移动，粉体材料A阻塞停止，h型单元下方的出粉口输出粉体材料B；左滑动推杆和右滑动推杆同时下拉，左密封活块和右密封活块向下移动，h型单元下方的出粉口为关停状态；h型单元最底部左刮粉平面和右刮粉平面将粉体材料压实和刮平，保证铺粉过程获得平整的粉末图案。
6.根据权利要求1所述的一种铺粉式列印成型的增材制造方法，其特征在于：热源模块固定在直线运动模块上，热源器下方是铺粉层，垂直高度距离为2~150mm，随动横扫加热，行进速度10~500mm/s，实现对途径的粉末层加热升温；加热器无差别给铺粉层加热到粉体材料A熔融或烧结温度线以上，粉末层中的粉体材料A图案区域的粉末打印成型，而其余区域的粉体材料B保持粉体状态不变。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114290477B (zh) * 2022-01-18 2023-10-24 丁昌利 一种太阳光汇聚3d打印生成建筑的方法
CN114834030A (zh) * 2022-03-22 2022-08-02 华南理工大学 一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统和控制方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105415687A (zh) * 2015-12-22 2016-03-23 吉林大学 一种多工艺3d打印方法
CN105798297A (zh) * 2016-03-23 2016-07-27 北京科技大学 一种电烧结金属材料3d打印装置及其打印工艺
CN106211622A (zh) * 2016-08-05 2016-12-07 华中科技大学 一种埋入式电路板复合3d打印方法
CN206305462U (zh) * 2016-12-22 2017-07-07 华中科技大学 一种铺粉装置
CN107262714A (zh) * 2017-05-23 2017-10-20 北京科技大学 一种适用于多种材料的微波烧结3d打印装置及其打印工艺
CN109910297A (zh) * 2019-02-27 2019-06-21 共享智能铸造产业创新中心有限公司 一种多材料复合的3d打印设备及其打印方法
CN212019390U (zh) * 2019-11-21 2020-11-27 重庆安德瑞源科技有限公司 一种3d打印铺粉装置
CN112659557A (zh) * 2020-12-30 2021-04-16 无锡科技职业学院 一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105415687A (zh) * 2015-12-22 2016-03-23 吉林大学 一种多工艺3d打印方法
CN105798297A (zh) * 2016-03-23 2016-07-27 北京科技大学 一种电烧结金属材料3d打印装置及其打印工艺
CN106211622A (zh) * 2016-08-05 2016-12-07 华中科技大学 一种埋入式电路板复合3d打印方法
CN206305462U (zh) * 2016-12-22 2017-07-07 华中科技大学 一种铺粉装置
CN107262714A (zh) * 2017-05-23 2017-10-20 北京科技大学 一种适用于多种材料的微波烧结3d打印装置及其打印工艺
CN109910297A (zh) * 2019-02-27 2019-06-21 共享智能铸造产业创新中心有限公司 一种多材料复合的3d打印设备及其打印方法
CN212019390U (zh) * 2019-11-21 2020-11-27 重庆安德瑞源科技有限公司 一种3d打印铺粉装置
CN112659557A (zh) * 2020-12-30 2021-04-16 无锡科技职业学院 一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统

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