CN114378918B - 陶瓷的增材制造设备和陶瓷的增材制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种陶瓷的增材制造设备和陶瓷的增材制造方法，增材制造设备包括支撑座、增材机构、减材机构和烧结机构，支撑座上具有固化件、导轨和工作台；工作台沿导轨的延伸方向移动，以使工作台在增材机构、减材机构和烧结机构之间移动，增材机构用于向工作台上涂布打印材料，固化件用于固化打印材料，减材机构用于加工固化后的打印材料，烧结机构用于烧结加工后的打印材料，以形成陶瓷层。本发明提供的陶瓷的增材制造设备和陶瓷的增材制造方法，增材制造设备可以在同一层进行多次打印，打印过程包括依次进行的增材、固化、减材和烧结，直至这一层的尺寸满足预设尺寸，再进行下一层打印，使得最终所制得的陶瓷零件满足所需的尺寸精度。

Description

陶瓷的增材制造设备和陶瓷的增材制造方法

技术领域

本发明涉及陶瓷制造技术领域，尤其涉及一种陶瓷的增材制造设备和陶瓷的增材制造方法。

背景技术

陶瓷因具有强度高、耐高温、耐腐蚀、绝缘性好和生物相容性好等特点，广泛应用在机械制造、生物医疗、电力电子和航空航天等领域。上述领域的应用需要制造形状各异和高尺寸精度的陶瓷零件。

陶瓷通常可以使用粉末干压或增材制造等方法进行加工。采用粉末干压制造陶瓷时，首先制造所需形状的模具，再用模具将陶瓷粉末压成陶瓷生坯，然后对陶瓷生坯进行高温烧结，得到所需的陶瓷零件。

增材制造无需使用模具，增材制造也称为3D打印技术，陶瓷的增加制造主要有基于粉末成型和基于浆料成型两种方法。基于粉末成型的方法是将陶瓷粉末在粉末床上铺开一层，然后将所需成型位置的粉末固结，再继续铺展下一层，直到打印完成后，清理掉未被固结的粉末，所剩部分即为所需陶瓷生坯，对陶瓷生坯进行烧结得到陶瓷零件。基于浆料成型的方法是将陶瓷粉末分散在光敏树脂中，再逐层打印并固化，获得陶瓷和光敏树脂混合的陶瓷生坯，最后陶瓷生坯经过高温排胶烧结，得到陶瓷零件。

上述方式制备陶瓷零件时均需对整个陶瓷生坯进行烧结，烧结时陶瓷生坯的体积收缩量难于控制，因此烧结后的陶瓷零件无法达到较高的尺寸精度。

发明内容

本发明提供了一种陶瓷的增材制造设备和陶瓷的增材制造方法，增材制造设备可以在同一层进行多次打印，打印过程包括依次进行的增材、固化、减材和烧结，直至这一层的尺寸满足预设尺寸，再进行下一层打印，使得最终所制得的陶瓷零件满足所需的尺寸精度。

本发明提供一种增材制造设备，包括支撑座、增材机构、减材机构和烧结机构，支撑座上具有固化件、导轨和工作台，工作台设置在导轨上，增材机构、减材机构和烧结机构沿导轨的延伸方向依次设置在支撑座上，固化件位于增材机构和减材机构之间；

工作台沿导轨的延伸方向移动，以使工作台在增材机构、减材机构和烧结机构之间移动，增材机构用于向工作台上涂布打印材料，固化件用于固化打印材料，减材机构用于加工固化后的打印材料，烧结机构用于烧结加工后的打印材料，以形成陶瓷层。

在一种可能的实施方式中，本发明提供的增材制造设备，增材机构包括打印头，打印头用于向工作台上涂布打印材料，打印头相对于导轨沿竖直方向升降，且打印头在导轨的两侧之间移动。

在一种可能的实施方式中，本发明提供的增材制造设备，减材机构包括铣刀，铣刀用于铣削固化后的打印材料。

在一种可能的实施方式中，本发明提供的增材制造设备，烧结机构包括烧结板，烧结板用于烧结加工后的打印材料，烧结板相对于导轨沿竖直方向升降，以与加工后的打印材料抵接。

在一种可能的实施方式中，本发明提供的增材制造设备，烧结板包括烧结板本体和碳纸，碳纸覆盖在烧结板本体朝向导轨的一面，碳纸用于与加工后的打印材料抵接。

在一种可能的实施方式中，本发明提供的增材制造设备，增材机构、减材机构和烧结机构中的至少一者上包括支撑架，支撑架包括两个支撑腿，两个支撑腿分别位于导轨延伸方向的两侧。

在一种可能的实施方式中，本发明提供的增材制造设备，增材机构、减材机构和烧结机构中的至少一者上包括驱动单元，驱动单元包括连接件、第一驱动组件和第二驱动组件，连接件与两个支撑腿均滑动连接，且连接件位于两个支撑腿之间；

打印头、铣刀或烧结板滑动连接在连接件上，第一驱动组件用于驱动打印头、铣刀或烧结板在连接件上滑动；

第二驱动组件用于驱动连接件相对于支撑腿升降。

在一种可能的实施方式中，本发明提供的增材制造设备，还包括第三驱动组件，第三驱动组件与导轨连接，工作台与导轨滑动连接，以驱动工作台沿导轨的延伸方向滑动。

在一种可能的实施方式中，本发明提供的增材制造设备，支撑座包括两个支撑块和至少一个支撑杆，导轨的数量为两个，导轨连接在两个支撑块之间，支撑杆连接在两个支撑块之间，且支撑杆位于导轨的下方；

支撑架还包括底板，底板位于两个支撑腿之间，且底板与两个支撑腿均连接，支撑杆与底板连接。

在一种可能的实施方式中，本发明提供的增材制造设备，固化件为曝光灯，工作台为隔热台。

本发明还提供了一种增材制造方法，采用上述增材制造设备，增材制造方法包括：

控制增材制造设备的工作台依次在增材制造设备的增材机构、固化件、减材机构和烧结机构之间移动，以在工作台上形成第一中间陶瓷层；其中，增材机构用于向工作台上涂布打印材料，固化件用于固化打印材料，减材机构用于加工固化后的打印材料，烧结机构用于烧结加工后的打印材料，以形成第一中间陶瓷层，

重复形成第一中间陶瓷层的步骤，直至第一中间陶瓷层的尺寸与第一陶瓷层的预设尺寸一致；

重复形成第一陶瓷层的步骤，在第一陶瓷层上依次形成其余陶瓷层，直至形成预设的实体。

本发明提供的陶瓷的增材制造设备和陶瓷的增材制造方法，增材制造设备通过设置支撑座、增材机构、减材机构和烧结机构，支撑座用于支撑增材制造设备上的其他工作机构，支撑座包括固化件、导轨和工作台，导轨设置在增材制造设备的底部并沿第一方向延伸，增材机构、固化件、减材机构和烧结机构在导轨的上方沿第一方向依次间隔设置，工作台用于承载打印材料，工作台位于导轨上，并且可以沿着第一方向在导轨上来回移动，以使工作台在增材机构、固化件、减材机构和烧结机构之间移动，增材机构用于向工作台上涂布打印材料，工作台上的打印材料移动至固化件位置处，固化件用于固化打印材料，固化后的打印材料移动至减材机构处，减材机构用于铣削固化后的打印材料，完成减材后的打印材料移动至烧结机构处，烧结机构用于烧结加工后的打印材料，以形成陶瓷层。测量这一层的尺寸精度是否满足要求，如果满足要求，则进行下一层的打印，如果不满足要求，工作台沿导轨再次返回增材机构处，重复的进行增材、固化、减材和烧结，直至陶瓷层的尺寸达到这一打印层的尺寸要求为止。通过工作台在导轨上来回移动，可以在同一层进行多次打印，打印过程包括依次进行的增材、固化、减材和烧结，直至这一打印层的尺寸满足预设尺寸，再进行下一层打印，使得最终所制得的陶瓷零件满足所需的尺寸精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的增材制造设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的增材制造设备在同一层进行第一次增材制造的过程示意图；

图3为本发明实施例提供的增材制造设备在同一层进行第二次增材制造的过程示意图；

图4为本发明实施例提供的增材制造设备在同一层进行最后一次增材制造的过程示意图；

图5为本发明实施例提供的增材制造方法的流程图。

附图标记说明：

100-支撑座；110-固化件；120-导轨；130-工作台；140-支撑块；150-支撑杆；160-横杆；170-支撑台；

200-增材机构；210-打印头；220-支撑架；221-支撑腿；222-顶板；223-底板；230-驱动单元；231-连接件；232-第一驱动组件；233-第二驱动组件；

300-减材机构；310-铣刀；

400-烧结机构；410-烧结板；

500-第一陶瓷层；500a-第一中间陶瓷层；500b-第二中间陶瓷层；510-陶瓷浆料；520-陶瓷毛坯；530-陶瓷生坯；

600-第三驱动组件；

X-第一方向；

Y-第二方向；

Z-第三方向。

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中的附图，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。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或维护工具不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或维护工具固有的其它步骤或单元。

陶瓷因具有强度高、耐高温、耐腐蚀、绝缘性好和生物相容性好等特点，广泛应用在机械制造、生物医疗、电力电子和航空航天等领域。上述领域的应用需要制造形状各异和高尺寸精度的陶瓷零件。

陶瓷通常可以使用粉末干压或增材制造等方法进行加工。采用粉末干压制造陶瓷时，首先制造所需形状的模具，再用模具将陶瓷粉末压成陶瓷生坯，然后对陶瓷生坯进行高温烧结，得到所需的陶瓷零件。由于陶瓷生坯烧结时产生体积收缩，因此烧结后的陶瓷零件无法达到较高的尺寸精度。为了确保尺寸精度，模具通常会留出体积余量，对烧结后的陶瓷零件再进行机加工来达到所需尺寸精度，但是烧结后的陶瓷零件硬度高，脆性大，需要使用微磨削进行加工，微磨削工艺复杂，效率低，且难以制造复杂形状的陶瓷零件。

增材制造无需使用模具，增材制造可以提高陶瓷制造的效率，并且适用于形状复杂的陶瓷零件。增材制造也称为3D打印技术，陶瓷的增材制造主要有基于粉末成型和基于浆料成型两种方法。

基于粉末成型的方法是将陶瓷粉末在粉末床上铺开一层，然后将所需成型位置的粉末固结，固结可以使用激光选区熔融或者胶粘剂打印的方法，再继续铺展下一层，直到打印完成后，清理掉未被固结的粉末，所剩部分即为所需陶瓷生坯，对陶瓷生坯进行烧结得到陶瓷零件。其中，激光选区熔融是使用高功率的激光将原料粉体直接熔化而相互粘结制成陶瓷生坯。胶粘剂打印通过使用液态粘结剂将铺设的粉末层逐层固化制成陶瓷生坯。

基于浆料成型的方法是将陶瓷粉末分散在光敏树脂中，再通过SLA(Stereolithography Apparatus，立体光固化成型设备)或DLP(Digital LightProcessing，数字光处理)或直写挤出等方法逐层打印并固化，获得陶瓷和光敏树脂混合的生坯，最后陶瓷生坯经过高温排胶烧结，得到陶瓷零件。

其中，SLA是将光敏树脂放置在料槽中，由紫外光源点射在光敏树脂上完成单层固化，然后工作台移动一定距离，开始固化下一层，直到模型打印完成。SLA的固化方式是逐点式固化，由点到线，由线到面，逐层累积制得陶瓷生坯。DLP与SLA不同之处在于将打印模型的二维图形直接投影到光敏树脂中进行固化成型，不再是逐点打印，提高了打印效率。直写挤出是通过将具有一定粘度的陶瓷浆料挤出，并通过加热等方法将挤出的陶瓷浆料固化，堆积形成陶瓷生坯，陶瓷生坯经过脱脂和烧结可制得陶瓷零件。

上述方式制备陶瓷零件时均需对整个陶瓷生坯进行烧结，烧结时陶瓷生坯的体积收缩量难于控制，因此烧结后的陶瓷零件无法达到较高的尺寸精度。

基于此，本发明提供了一种陶瓷的增材制造设备和陶瓷的增材制造方法，增材制造设备可以在每一打印层进行多次打印，打印过程包括依次进行的增材、固化、减材和烧结，使得所制得的陶瓷零件满足所需的尺寸精度。

图1为本发明实施例提供的增材制造设备的结构示意图；图2为本发明实施例提供的增材制造设备在同一层进行第一次增材制造的过程示意图。

如图1至图2所示，本发明提供的增材制造设备，包括支撑座100、增材机构200、减材机构300和烧结机构400，支撑座100上具有固化件110、导轨120和工作台130，工作台130设置在导轨120上，增材机构200、减材机构300和烧结机构400沿导轨120的延伸方向依次设置在支撑座100上，固化件110位于增材机构200和减材机构300之间。

工作台130沿导轨120的延伸方向移动，以使工作台130在增材机构200、减材机构300和烧结机构400之间移动，增材机构200用于向工作台130上涂布打印材料，固化件110用于固化打印材料，减材机构300用于加工固化后的打印材料，烧结机构400用于烧结加工后的打印材料，以形成陶瓷层。

请继续参见图1所示，本实施例提供的增材制造设备为流水线型的制造设备，增材制造设备的支撑座100用于支撑增材制造设备上的其他工作机构，支撑座100的长度远大于宽度。支撑座100的长度方向称为第一方向X，导轨120设置在增材制造设备的底部并沿第一方向X延伸，增材机构200、固化件110、减材机构300和烧结机构400在导轨120的上方沿第一方向X依次间隔设置。

工作台130位于导轨120上，并且可以沿着第一方向X在导轨120上来回移动，工作台130用于承载打印材料。

下面，对增材制造设备的使用过程进行说明。

图3为本发明实施例提供的增材制造设备在同一层进行第二次增材制造的过程示意图；图4为本发明实施例提供的增材制造设备同一层进行最后一次增材制造的过程示意图。需要说明的是，在同一层增材制造的过程可以为三次，也可以为三次以上。

在图2至图4中，点状填充图形表示陶瓷浆料510，大网格填充图形表示陶瓷毛坯520，大网格填充图形也表示陶瓷生坯530(需要说明的是，陶瓷毛坯520和陶瓷生坯530只是尺寸不同，其材质相同，因此均以大网格填充图形表示)，小网格填充图形表示第一陶瓷层500、第一中间陶瓷层500a和第二中间陶瓷层500b(需要说明的是，第一陶瓷层500、第一中间陶瓷层500a和第二中间陶瓷层500b只是尺寸不同，其材质相同，因此均以小网格填充图形表示)，虚线框A的框线所限定区域的尺寸为第一陶瓷层500的预设尺寸。

请继续参见图2所示，在同一层进行第一次增材制造时，使工作台130沿导轨120移动至增材机构200的下方，增材机构200用于向工作台130上涂布打印材料，此时，打印材料为待制备的陶瓷零件的陶瓷浆料510，陶瓷浆料510为陶瓷粉末分散在光敏树脂中形成的可流动的浆料。由于经过烧结后陶瓷浆料510会收缩，所以涂布的陶瓷浆料510的尺寸需要大于虚线框A所限定的区域的尺寸。

承载有陶瓷浆料510的工作台130沿导轨120移动至固化件110的下方，固化件110用于使陶瓷浆料510固化，陶瓷浆料510中的光敏树脂在固化件110的作用下固化，此时，打印材料中还包括已固化的光敏树脂，该状态的打印材料称为陶瓷毛坯520。固化过程对陶瓷浆料510的尺寸没有影响，因此陶瓷毛坯520的尺寸可以等于陶瓷浆料510的尺寸。

承载有陶瓷毛坯520的工作台130沿导轨120移动至减材机构300下方，减材机构300用于将陶瓷毛坯520加工成第一陶瓷层500的预设尺寸。减材的方式可以为铣削加工，陶瓷生坯530未经过烧结，硬度和致密度较小，因此便于铣削加工。

承载有陶瓷生坯530的工作台130沿导轨120移动至烧结机构400下方，烧结机构400通过高温加热的方式使陶瓷生坯530中的光敏树脂挥发，光敏树脂挥发后，陶瓷生坯530的体积缩小，形成致密的陶瓷层，该陶瓷层称为第一中间陶瓷层500a。

由于烧结时的体积收缩，第一中间陶瓷层500a的尺寸小于第一陶瓷层500的预设尺寸，承载有第一中间陶瓷层500a的工作台沿导轨120再次移动至增材机构200下方。

参见图3所示，在同一层进行第二次增材制造时，在第一中间陶瓷层500a外侧继续涂布陶瓷浆料510，所涂布的陶瓷浆料510经过固化件110的固化、减材机构300的铣削和烧结机构400的烧结，在第一中间陶瓷层500a的外侧再形成一层致密的陶瓷层，第一中间陶瓷层500a和其外侧的陶瓷层共同形成第二中间陶瓷层500b，由此，第二中间陶瓷层500b的尺寸大于第一中间陶瓷层500a的尺寸。

测量第二次增材制造后第二中间陶瓷层500b的尺寸是否等于第一陶瓷层500的预设尺寸，如果第二中间陶瓷层500b的尺寸等于第一陶瓷层500的预设尺寸，则进行下一层的打印，如果第二中间陶瓷层500b的尺寸仍小于第一陶瓷层500的预设尺寸，工作台130沿导轨再次返回增材机构200处，进行第三次增材制造，重复上述过程，直至第二中间陶瓷层500b的尺寸达到第一陶瓷层500预设尺寸为止。参见图4所示，在同一层进行最后一次增材制造时，第一陶瓷层500的尺寸等于这一层的预设尺寸。因此，本发明提供的增材制造设备通过工作台130在导轨120上沿第一方向X移动，可以在同一层进行多次打印，打印过程包括依次进行的增材、固化、减材和烧结，直至这一层的尺寸满足预设尺寸，再进行下一层打印，使得最终所制得的陶瓷零件满足所需的尺寸精度。

本发明提供的增加制造设备，通过设置支撑座100、增材机构200、减材机构300和烧结机构400，支撑座100用于支撑增材制造设备上的其他工作机构，支撑座100包括固化件110、导轨120和工作台130，导轨120设置在增材制造设备的底部并沿第一方向X延伸，增材机构200、固化件110、减材机构300和烧结机构400在导轨120的上方沿第一方向X依次间隔设置，工作台130用于承载打印材料，工作台130位于导轨120上，并且可以沿着第一方向X在导轨120上来回移动，以使工作台130在增材机构200、固化件110、减材机构300和烧结机构400之间移动，增材机构200用于向工作台130上涂布打印材料，工作台130上的打印材料移动至固化件110位置处，固化件110用于固化打印材料，固化后的打印材料移动至减材机构300处，减材机构300用于铣削固化后的打印材料，完成减材后的打印材料移动至烧结机构400处，烧结机构400用于烧结加工后的打印材料，以形成陶瓷层。测量这一层的尺寸精度是否满足要求，如果满足要求，则进行下一层的打印，如果不满足要求，工作台130沿导轨再次返回增材机构200处，重复的进行增材、固化、减材和烧结，直至陶瓷层的尺寸达到这一层的尺寸要求为止。通过工作台130在导轨120上来回移动，可以在同一层进行多次打印，打印过程包括依次进行的增材、固化、减材和烧结，直至这一层的尺寸满足预设尺寸，再进行下一层打印，使得最终所制得的陶瓷零件满足所需的尺寸精度。

请继续参见图1所示，增材机构200包括打印头210，打印头210用于向工作台130上涂布打印材料，打印头210相对于导轨120沿竖直方向升降，且打印头210在导轨120的两侧之间移动。

在增材机构200上设置打印头210，陶瓷浆料510通过打印头210涂布在工作台130上，打印头210可以直接与容纳陶瓷浆料510的容器连接，打印头210也可以通过一个软管连接至容纳陶瓷浆料510的容器。

请继续参见图1所示，沿竖直方向与导轨120垂直的方向称为第二方向Y，打印头210可以相对于导轨120沿第二方向Y上下移动，沿水平方向与导轨120垂直的方向称为第三方向Z，打印头210可以沿着第三方向Z相对于导轨120移动。打印头210可以相对于导轨120沿第二方向Y和第三方向Z移动，工作台130可以在导轨120上沿第一方向X移动，由此，打印头210和工作台130的相对位置可以在移动范围内任意调整，以将陶瓷浆料510涂布在所需的位置并且将陶瓷浆料510涂布成所需的形状。

需要说明的是，除了使用打印头210进行直写挤出增材之外，还可以通过SLA或者DLP光固化进行增材。

在本实施例中，减材机构300包括铣刀310，铣刀310用于铣削固化后的打印材料。

具体的，减材机构300中的铣削工具可以为铣刀310，铣刀310也可以沿第二方向Y和第三方向Z移动，承载有陶瓷毛坯520的工作台130可以在导轨120上沿第一方向X移动，由此，铣刀310和工作台130的相对位置可以在移动范围内任意调整，以将陶瓷毛坯520铣削成预设尺寸。

在一些实施例中，烧结机构400包括烧结板410，烧结板410用于烧结加工后的打印材料，烧结板410相对于导轨120沿竖直方向升降，以与加工后的打印材料抵接。

请继续参见图1所示，烧结板410在为扁平的矩形板，烧结板410的大小可以大于增材制造设备所能制造的最大尺寸的陶瓷零件。烧结板410沿第二方向Y与导轨120居中对齐，烧结板410可以相对于导轨沿第二方向Y上下移动。

承载有陶瓷生坯530的工作台130在导轨120上沿第一方向X移动至烧结板410的下方，烧结板410沿第二方向Y移动到与陶瓷生坯530抵接的位置，以烧结陶瓷生坯530。

在本实施例中，烧结板410包括烧结板本体(图中未标示)和碳纸(图中未标示)，碳纸覆盖在烧结板本体朝向导轨120的一面，碳纸用于与加工后的打印材料抵接。

在具体实现时，碳纸与陶瓷生坯530抵接，以烧结陶瓷生坯530。烧结板本体用于支撑碳纸。在烧结陶瓷生坯530时，给碳纸通电使碳纸升温，根据不同陶瓷材料的烧结温度不同，来调节碳纸的温度，以烧结陶瓷生坯530。此外，烧结板本体可以采用隔热材料制成，以使碳纸产生的热量完全传递至陶瓷生坯530。

增材机构200、减材机构300和烧结机构400中的至少一者上包括支撑架220，支撑架220包括两个支撑腿221，两个支撑腿221分别位于导轨120延伸方向的两侧。

增材机构200可以为设置在导轨120上方的龙门结构。具体的，增材机构200包括支撑架220，支撑架220为门框结构，支撑架220包括两个支撑腿221和顶板222，两个支撑腿221之间的间距大于两个导轨120之间的间距，以使得工作台130沿着导轨120顺畅的移动，顶板222位于支撑腿221的顶部并连接在两个支撑腿221之间，以增强增材机构200的强度。

减材机构300和烧结机构400也可以均设置成龙门结构，其设置方式与增材机构200相同，在此不在一一赘述。

请继续参见图1所示，增材机构200、减材机构300和烧结机构400中的至少一者上包括驱动单元230，驱动单元230包括连接件231、第一驱动组件232和第二驱动组件233，连接件231与两个支撑腿221均滑动连接，且连接件231位于两个支撑腿221之间。

打印头210、铣刀310或烧结板410滑动连接在连接件231上，第一驱动组件232用于驱动打印头210、铣刀310或烧结板410在连接件231上滑动。

第二驱动组件233用于驱动连接件231相对于支撑腿221升降。

增材机构200上的打印头210相对于导轨120沿第二方向Y和第三方向Z的移动可以经由驱动单元230来驱动。具体的，连接件231为连接在两个支撑腿221之间的横杆，连接件231沿第三方向Z延伸。

第一驱动组件232可以为驱动马达，第一驱动组件232设置在连接件231的一端，打印头210连接在连接件231上，并且可以在第一驱动组件231的驱动下沿第三方向Z在连接件231上滑动，以沿第三方向Z改变打印头210与工作台130之间的相对位置。

第二驱动组件233也可以为驱动马达，第二驱动组件233连接在连接件231的另一端，第二驱动组件233可以驱动连接件231沿第二方向Y相对于支撑腿221升降，以沿第二方向Y改变打印头210与工作台130之间的相对位置。

由于工作台130也可以在导轨120上沿第一方向X移动，因此，打印头210与工作台130之间的相对位置可以在可移动范围内任意改变，以精确的控制打印材料的尺寸。

减材机构300上也可以设置驱动单元230，以驱动铣刀310相对于导轨120沿第二方向Y和第三方向Z移动，减材机构300上的驱动单元的设置方式与增材机构200上的驱动单元230的设置方式相同，在此不在一一赘述。

烧结机构400上也可以设置驱动单元230，以驱动烧结板410相对于导轨120沿第二方向Y和第三方向Z移动，烧结机构400上的驱动单元的设置方式与增材机构200上的驱动单元230的设置方式相同，在此不在一一赘述。需要说明的是，烧结板410的大小可以大于增材制造设备所能制造的最大尺寸的陶瓷零件，烧结板410沿第二方向Y与导轨120居中对齐，由此，烧结板410无需沿第三方向Z移动，烧结机构400上的驱动单元230只需包括连接件231和第二驱动组件233即可。

在一些实施例中，增材制造设备还包括第三驱动组件600，第三驱动组件600与导轨120连接，工作台130与导轨120滑动连接，以驱动工作台130沿导轨120的延伸方向滑动。

第三驱动组件600也可以为驱动马达，第三驱动组件600设置在导轨120的一端，以驱动工作台130相对与导轨120沿第一方向X来回移动，以使工作台130依次穿过增材机构200、固化件110、减材机构300和烧结机构400，完成陶瓷零件的制备。

请继续参见图1所示，支撑座100包括两个支撑块140和至少一个支撑杆150，导轨120的数量为两个，导轨120连接在两个支撑块140之间，支撑杆150连接在两个支撑块140之间，且支撑杆150位于导轨120的下方。

支撑架220还包括底板223，底板223位于两个支撑腿221之间，且底板223与两个支撑腿221均连接，支撑杆150与底板223连接。

具体的，为了使支撑座100更加稳固，支撑座100上还设置有支撑块140和支撑杆150。支撑杆150也沿着第一方向X延伸，支撑块140位于支撑杆150的两端，以对支撑杆150进行支撑。

为了保持支撑座100底部的平衡，支撑杆150的数量可以为两个或者两个以上。沿第三方向Z可以在同侧的两个支撑块140之间设置横杆160，由此，两个横杆160和两个支撑杆150形成支撑座100底部的矩形框架，支撑块140位于矩形框架的四个定点。此外，由于支撑杆150沿第一方向X的长度较长，还可以沿第一方向X在支撑块140之间间隔设置支撑台170，以防止支撑杆150变形。导轨120的两端也连接在支撑块140上，导轨120需要设置在支撑杆150的上方，以便于工作台130在导轨120上移动。

请继续参见图1所示，底板223位于支撑架220的底部，并且与顶板222相对。支撑杆150穿过底板223并且与底板223相连，由此，底板223也可以对支撑杆150起到支撑作用。

在一些实施例中，固化件110为曝光灯，工作台130为隔热台。

在具体实现时，固化件110可以为曝光灯，曝光灯发出的光可以使陶瓷浆料510中的光敏树脂固化，从而使陶瓷浆料510固化。

工作台130为由隔热材料制成的支撑台，由此，在进行陶瓷生坯530烧结时，工作台130可以阻挡陶瓷生坯530的热量传递至导轨120，以避免导轨120变形，从而影响打印精度。

图5为本发明实施例提供的增材制造方法的流程图。本发明还提供了一种增材制造方法，采用上述实施例提供的增材制造设备。

其中，增材制造设备的结构和使用过程在上述实施例中进行了详细说明，在此不再一一赘述。

请参见图5所示，增材制造方法包括：

S101、控制增材制造设备的工作台130依次在增材制造设备增材机构200、固化件110、减材机构300和烧结机构400之间移动，以在工作台130上形成第一中间陶瓷层500a；其中，增材机构200用于向工作台130上涂布打印材料，固化件110用于固化打印材料，减材机构300用于加工固化后的打印材料，烧结机构400用于烧结加工后的打印材料，以形成第一中间陶瓷层500a。

首先，通过增材机构200向工作台130上涂布打印材料。具体的，工作台130在第三驱动组件600的驱动下沿导轨120移动至增材机构200的下方，打印头210在第一驱动组件232和第二驱动组件233的驱动下移动至工作台130附近，将陶瓷浆料510涂布在工作台130。

然后，通过固化件110固化打印材料。具体的，承载有陶瓷浆料510的工作台130在第三驱动组件600的驱动下沿导轨120移动至固化件110的下方，固化件110用于使陶瓷浆料510固化，形成陶瓷毛坯520。

其次，通过减材机构300加工固化后的打印材料。具体的，承载有陶瓷毛坯520的工作台130在第三驱动组件600的驱动下沿导轨120移动至减材机构300下方，铣刀310在第一驱动组件232和第二驱动组件233的驱动下移动至工作台130附近，并将陶瓷毛坯520铣削成所需的尺寸，形成陶瓷生坯530。

最后，通过烧结机构400烧结加工后的打印材料。具体的，承载有陶瓷生坯530的工作台130在第三驱动组件600的驱动下沿导轨120移动至烧结机构400下方，碳纸通过高温加热的方式使陶瓷生坯530中的光敏树脂挥发，光敏树脂挥发后，陶瓷生坯530的体积缩小，形成致密的第一中间陶瓷层500a。

S102、重复形成第一中间陶瓷层500a的步骤，直至第一中间陶瓷层500a的尺寸与第一陶瓷层500的预设尺寸一致。

具体的，测量第一中间陶瓷层500a的尺寸是否满足尺寸精度要求，如果满足要求，则进行下一层的打印，如果不满足要求，工作台130沿导轨再次返回增材机构200处，在第一中间陶瓷层500a的外侧再形成一层致密的陶瓷层，第一中间陶瓷层500a和其外侧的陶瓷层共同形成第二中间陶瓷层500b，重复的进行上述作业，直至第二中间陶瓷层500b的尺寸达到第一陶瓷层500的预设尺寸为止。

S103、重复形成第一陶瓷层500的步骤，在第一陶瓷层500上依次形成其余陶瓷层，直至形成预设的实体。

具体的，完成第一陶瓷层500的打印之后，在第一陶瓷层500上继续打印其余的陶瓷层，其余陶瓷层也需进行多次打印，打印过程包括依次进行的增材、固化、减材和烧结，直至形成所需制造的实体。

此外，该增材制造方法还可以通过SLA或者DLP光固化实现。以DLP为例，在现有DLP光固化设备上增加烧结机构。在具体实现时，首先，打印时每一层用液晶屏打出截面的图案，被照亮的地方固化，完成一层打印。然后，将这一层固化住的坯体高温加热烧结，烧结后打印层面积收缩。待打印层冷却后再次回到DLP浆料池中，二次曝光相同的图案，新的浆料被固化，弥补烧结收缩后损失的面积，其次，进行二次烧结，如果二次烧结后尺寸精度满足要求，即可完成打印层的制备。如果二次烧结后尺寸精度仍不满足要求，则回到浆料池中进行三次曝光，再出来进行三次烧结，如此往复，直至第一层达到所需的尺寸精度，再在第一层的基础上制造第二层。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种增材制造方法，其特征在于，包括：

控制增材制造设备的工作台依次在增材制造设备的增材机构、固化件、减材机构和烧结机构之间移动，以在工作台上形成第一中间陶瓷层；其中，增材机构用于向工作台上涂布打印材料，固化件用于固化打印材料，减材机构用于加工固化后的打印材料，烧结机构用于烧结加工后的打印材料，以形成第一中间陶瓷层，

重复形成第一中间陶瓷层的步骤，直至第一中间陶瓷层的尺寸与第一陶瓷层的预设尺寸一致；

重复形成第一陶瓷层的步骤，在第一陶瓷层上依次形成其余陶瓷层，直至形成预设的实体。

2.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述增材制造设备包括支撑座、增材机构、减材机构和烧结机构，所述支撑座上具有固化件、导轨和工作台，所述工作台设置在所述导轨上，所述增材机构、所述减材机构和所述烧结机构沿所述导轨的延伸方向依次设置在所述支撑座上，所述固化件位于所述增材机构和所述减材机构之间；

所述工作台沿所述导轨的延伸方向移动，以使所述工作台在所述增材机构、所述减材机构和所述烧结机构之间移动，所述增材机构用于向所述工作台上涂布打印材料，所述固化件用于固化所述打印材料，所述减材机构用于加工固化后的所述打印材料，所述烧结机构用于烧结加工后的所述打印材料，以形成陶瓷层。

3.根据权利要求2所述的增材制造方法，其特征在于，所述增材机构包括打印头，所述打印头用于向所述工作台上涂布打印材料，所述打印头相对于所述导轨沿竖直方向升降，且所述打印头在所述导轨的两侧之间移动。

4.根据权利要求3所述的增材制造方法，其特征在于，所述减材机构包括铣刀，所述铣刀用于铣削固化后的所述打印材料。

5.根据权利要求4所述的增材制造方法，其特征在于，所述烧结机构包括烧结板，所述烧结板用于烧结加工后的所述打印材料，所述烧结板相对于所述导轨沿竖直方向升降，以与加工后的所述打印材料抵接。

6.根据权利要求5所述的增材制造方法，其特征在于，所述烧结板包括烧结板本体和碳纸，所述碳纸覆盖在所述烧结板本体朝向所述导轨的一面，所述碳纸用于与加工后的所述打印材料抵接。

7.根据权利要求6所述的增材制造方法，其特征在于，所述增材机构、所述减材机构和所述烧结机构中的至少一者上包括支撑架，所述支撑架包括两个支撑腿，两个所述支撑腿分别位于所述导轨延伸方向的两侧。

8.根据权利要求7所述的增材制造方法，其特征在于，所述增材机构、所述减材机构和所述烧结机构中的至少一者上包括驱动单元，所述驱动单元包括连接件、第一驱动组件和第二驱动组件，所述连接件与两个所述支撑腿均滑动连接，且所述连接件位于两个所述支撑腿之间；

所述打印头、所述铣刀或所述烧结板滑动连接在所述连接件上，所述第一驱动组件用于驱动所述打印头、所述铣刀或所述烧结板在所述连接件上滑动；

所述第二驱动组件用于驱动所述连接件相对于所述支撑腿升降。

9.根据权利要求2至6任一项所述的增材制造方法，其特征在于，还包括第三驱动组件，所述第三驱动组件与所述导轨连接，所述工作台与所述导轨滑动连接，以驱动所述工作台沿所述导轨的延伸方向滑动。

10.根据权利要求7所述的增材制造方法，其特征在于，所述支撑座包括两个支撑块和至少一个支撑杆，所述导轨的数量为两个，所述导轨连接在两个所述支撑块之间，所述支撑杆连接在两个所述支撑块之间，且所述支撑杆位于所述导轨的下方；

所述支撑架还包括底板，所述底板位于两个所述支撑腿之间，且所述底板与两个所述支撑腿均连接，所述支撑杆与所述底板连接。

11.根据权利要求2至6任一项所述的增材制造方法，其特征在于，所述固化件为曝光灯，所述工作台为隔热台。

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