CN117754686A - 一种多材料陶瓷增材连续成形装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多材料陶瓷增材连续成形装置及方法，属于增材制造技术领域。本发明提供的多材料陶瓷增材连续成形装置通过多功能运动架将挤料、换料、清洁和路径预填充功能集成为一体，形成了立体光固化成型(SLA)工艺与喷射沉积工艺组合的连续成形方式，有效避免了不同陶瓷膏料相互交叉污染的问题；并且通过供料平台和挤料喷头的组合可以打印多种不同材料组合的复杂结构件，可以实现层间、嵌套和梯度等空间多维度任意几何结构的大尺寸多材料构件的成形，突破了陶瓷增材制造材料种类、数量以及尺寸的限制。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种多材料陶瓷增材连续成形装置及方法。
背景技术
本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
陶瓷是工业核心零件的关键材料之一，基于光固化原理的陶瓷增材制造技术可有效实现其复杂形状结构的成形，解决了陶瓷脆硬性高、成形成性难的问题。随着陶瓷增材制造技术的逐渐成熟，越来越多的领域可以使用该技术解决传统工艺无法解决的痛点问题。例如，在常规工业领域可以制造出无法开模的异形件、镂空的轻量化零件或者是集成的组合型结构零件；在生物医疗领域可以制备义齿、颅骨、骨填充物等结构件；在航空航天领域可以打印出高度复杂结构的陶瓷型芯或者特殊形状的减重件等，显然增材制造技术已经成为精密陶瓷制造的一个研究热点，可用于构建大多数的结构或者功能陶瓷。但随着航空航天、特种工业和生物医疗等领域对构件性能要求的不断提升，均质陶瓷材料和结构的单一性能使其应用范围受限，而多材料陶瓷增材连续成形技术能够生产高度定制、几何复杂和多重功能化的陶瓷构件，其性能和功能可得到显著改善，因此亟需从单材料陶瓷增材制造面向多材料陶瓷增材制造方向突破。
多材料陶瓷增材制造技术在装备开发和成形方法上仍然有大量的限制。目前，多材料陶瓷增材连续成形策略主要有两种：(1)不同陶瓷增材制造技术的组合与集成；(2)切换多种不同陶瓷原料的混合打印。
对于第一种策略，如专利CN 113320142 A(公开日：2021.08.31，一种多材料光固化3D打印设备)、专利CNCN 114571574 A(公开日：2022.06.03，一种光固化多材料3D打印机)、专利CN 116373299 A(公开日：2023.07.04，一种复合3D打印装置及其打印方法)和专利CN 116494345 A(公开日：2023.07.28，陶瓷增材制造光固化多材料成形装置及方法)，均采用DLP光固化增材制造工艺与直写挤出工艺组合解决多材料成形问题，但上述专利存在以下的问题：①上述专利的成形效果仅为不同材料的层间结合，而难以完成更复杂的单层多材料混合的嵌套结构的成形，无法从空间多维度上构建多材料复杂结构零件；②上述专利缺少能够比较彻底清洁残余陶瓷原料的有效手段或者回收原料的有效方法，因此会造成多材料的交叉污染和浪费；③上述专利申请中的挤出喷头的功能单一，而且仅依靠喷头挤出对于打印大尺寸复杂构件的效率很低，限制了大尺寸零件的成形。
对于第二种策略，大多通常采用增加料槽或者喷头的方式实现多材料添加的效果，如专利CN 116118181 A(公开日：2023.05.16)公开了一种多材料光固化3D打印机及3D打印方法，其采用增加多个料槽的方式，但是这种设计依然存在陶瓷原料大量浪费和仅能使用液态陶瓷原料的限制问题以及难以成形大尺寸零件等不足之处，更为关键的是，该方法也无法实现结构更为复杂的单层多材料嵌套等空间多维度结构的成形。
因此，如何提供一种能够高效率实现不同材料的层间堆叠、单层内嵌套、梯度等空间多维度任意几何结构的大尺寸多种陶瓷材料构件的陶瓷增材连续成形装置及方法是亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种多材料陶瓷增材连续成形装置及方法，该装置利用集挤料、换料、清洁和路径预填充多功能于一体的运动架实现陶瓷多材料的层间、嵌套和梯度成形，同时基于高粘陶瓷膏料，通过将SLA工艺与多喷头喷射沉积工艺相结合的方式打印出大尺寸复杂结构的陶瓷构件，避免了换料污染和单一陶瓷性能不足的问题。
第一方面，本发明提供了一种多材料陶瓷增材连续成形装置，包括激光系统、打印平台、供料平台、固定平台、多功能运动架和机架；
所述固定平台安装于机架中部，所述打印平台设置于固定平台内部，所述供料平台位于打印平台的一侧，所述激光系统位于打印平台的上方；
所述多功能运动架包括运动架平移导轨、运动架主体、运动架支撑板、刮刀和多喷头模块；所述运动架主体设置在固定平台上方，运动架主体两侧与运动架支撑板连接，运动架支撑板底部沿着运动架平移导轨水平移动；
所述刮刀和多喷头模块设置在运动架主体的不同侧面上，所述多喷头模块包括吹气喷头和挤料喷头。
优选的，所述供料平台包括供料槽、供料推板、供料盖板和供料升降导轨，所述供料槽内存放陶瓷膏料，所述供料升降导轨安装于所述供料推板下部，用于将陶瓷膏料从所述供料槽中推挤出至所述供料盖板上；所述供料平台设置多个，沿多功能运动架平移方向单排依次并列排布，用于存放不同的陶瓷膏料。
优选的，所述吹气喷头的个数为一个或两个，所述挤料喷头设置3～8个。
优选的，所述激光系统包括激光器、振镜、扩束镜、场镜和隔振平板，所述隔振平板安装于所述机架上方，所述激光器固定在所述隔振平板上，所述激光器依次连接扩束镜、振镜和场镜。所述激光系统用于陶瓷膏料的扫描固化。
优选的，所述打印平台下方安装有打印升降导轨，用于调整所述打印平台的高度以将陶瓷膏料依次分层固化成形。
优选的，所述打印平台包括多种平台尺寸，可根据打印零件大小更换合适尺寸的打印平台。
优选的，所述运动架平移导轨位于所述固定平台的两侧下方，用于所述多功能运动架的整体平移。
优选的，所述多功能运动架还包括运动架盖板、多喷头模块升降导轨和多喷头模块平移导轨；所述运动架盖板安装在运动架主体上方，所述多喷头模块平移导轨位于所述运动架盖板上，用于所述多喷头模块的水平移动；所述多喷头模块升降导轨安装于所述多喷头模块平移导轨上，用于所述多喷头模块的垂直移动；所述多喷头模块平移导轨和多喷头模块升降导轨可驱动所述多喷头模块于三维空间内沿打印路径自由运动。
优选的，所述多材料陶瓷增材连续成形装置还包括回收仓，所述回收仓与所述打印平台和供料平台处于同一平面，所述回收仓位于打印平台的另一侧。所述回收仓包括回收槽和回收仓盖板，所述回收槽设置一个或多个。
第二方面，本发明提供了基于上述多材料陶瓷增材连续成形装置的多材料陶瓷增材连续成形方法，包括如下步骤：
创建多材料构件的三维模型，将多材料三维模型进行切片分层，根据每层中不同种类的陶瓷膏料材料分布形成对应的路径规划设计；
根据陶瓷膏料材料种类和数量，选择对应的陶瓷膏料材料分别存入供料槽和挤料喷头，利用对应的供料平台进行供料，通过多功能运动架的刮刀将供料平台挤出的陶瓷膏料材料均匀涂平铺展，按照打印路径通过激光系统对其进行固化；
通过多功能运动架的吹气喷头对未固化的残余陶瓷膏料材料吹出进行清洁，清理出该层预留的其他陶瓷膏料材料的打印路径，利用多功能运动架对应的挤料喷头进行其它陶瓷膏料材料的挤料填充，并通过激光系统对其进行固化；
重复执行上述步骤，直至逐层打印出创建的多材料构件后取出，清洗掉多材料构件周围未固化的陶瓷膏料材料，即得。
优选的，所述陶瓷膏料材料的固含量为70～90％；所述陶瓷膏料材料包括但不限于氧化铝体系、氧化锆体系、碳化硅体系、羟基磷灰石体系、磷酸三钙体系中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：
(1)本发明提供的多材料陶瓷增材连续成形装置利用多喷头模块与供料平台之间的结合使用，能够高效率地打印多种不同材料组合的复杂结构件，可以实现层间、嵌套和梯度等空间多维度任意几何结构的大尺寸复杂多材料构件的成形，突破了陶瓷增材制造材料种类、数量以及尺寸的限制；同时多功能运动架将挤料、换料、清洁和路径预填充功能集成为一体，形成了立体光固化成形(SLA)工艺与喷射沉积工艺组合的连续成形方式，有效避免了不同陶瓷膏料相互交叉污染的问题；
(2)本发明能够根据实际需求打印不同尺寸的多材料构件，可以大大提高打印效率，同时回收仓的使用可以实现原料的回收再利用；
(3)本发明的多材料陶瓷增材连续成形装备可以实时调整和优化光固化与喷射沉积的多工艺参数，实现多材料陶瓷构件高精度、高质量、高性能的增材连续成形。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。显而易见地，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是本发明实施例1的多材料陶瓷增材连续成形装置的结构示意图；
图2是本发明实施例1的多材料陶瓷增材连续成形装置的激光系统的结构示意图；
图3是本发明实施例1的多材料陶瓷增材连续成形装置的供料平台的结构示意图；
图4是本发明实施例1的多材料陶瓷增材连续成形装置的多功能运动架的结构示意图；
图5是本发明实施例1的多材料陶瓷增材连续成形装置的多喷头模块的结构示意图；
图6是本发明实施例3的层间多材料构件增材连续成形示意图；
图7是本发明实施例4的嵌套多材料构件增材连续成形示意图；
图中，1、激光系统；2、多功能运动架；3、供料平台；4、打印平台；5、固定平台；6、运动架平移导轨；7、打印升降导轨；8、机架；9、小型回收槽；10、大型回收槽；11、回收仓盖板；12、回收仓；13、激光器；14、隔振平板；15、扩束镜；16、振镜；17、场镜；18、供料槽；19、供料推板；20、供料盖板；21、供料升降导轨；22、运动架主体；23、刮刀；24、多喷头模块；25、运动架盖板；26、多喷头模块平移导轨；27、多喷头模块升降导轨；28、吹气喷头；29、挤料喷头；30、运动架支撑板。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
下面结合具体实施例对本发明技术方案做进一步阐述。
实施例1
本实施例公开了一种多材料陶瓷增材连续成形装置。
参阅图1，该装置包括激光系统1、打印平台4、供料平台3、多功能运动架2、回收仓12、固定平台5和机架8；其中，激光系统1位于打印平台4的上方。
如图2所示，激光系统1包括激光器13、振镜16、扩束镜15、场镜17和隔振平板14，用于陶瓷膏料的扫描固化；隔振平板14安装于机架8上方，激光器13固定在隔振平板14上，依次连接扩束镜15、振镜16和场镜17。
打印平台4位于固定平台5中间内部，固定平台5的材质可选用大理石。打印平台4的下方安装有打印升降导轨7，用于调整打印平台4的高度将陶瓷膏料依次分层固化成形。打印平台4包括两种尺寸，可根据打印零件大小更换合适尺寸的打印平台4。本实施例两种打印平台4尺寸分别为100×100mm2和300×300mm2。
如图3所示，供料平台3包括供料槽18、供料推板19、供料盖板20和供料升降导轨21，供料升降导轨21安装于供料推板19下部，用于将陶瓷膏料从供料槽18中推挤出至供料盖板20上，供料平台3安装于打印平台4一侧，设置个数为两个，沿多功能运动架平移方向单排依次并列排布，用于存储两种不同的陶瓷膏料。
如图4所示，多功能运动架2置于固定平台5上，包括运动架平移导轨6、运动架主体22、运动架盖板25、运动架支撑板30、刮刀23、多喷头模块24、多喷头模块升降导轨27和多喷头模块平移导轨26。固定平台5安装于机架8中部，用于安装和稳固多功能运动架2的整体运动，防止产生运动变形。运动架平移导轨6位于固定平台5的两侧下方，用于多功能运动架2的整体平移。运动架主体22设置在固定平台5上方，运动架主体22两侧与运动架支撑板30连接，运动架支撑板30底部沿着运动架平移导轨6水平移动。
刮刀23置于运动架主体22的一侧，用于将陶瓷膏料均匀涂平铺展；多喷头模块24置于运动架主体22的另外一侧，包括多个挤料喷头29和吹气喷头28，如图5所示，挤料喷头29用于将不同陶瓷膏料依次填充或者堆积于打印路径上，设置3～8个；吹气喷头28用于将残余陶瓷膏料吹走进行清洁，设置1或2个。多喷头模块平移导轨26位于运动架盖板25上，用于多喷头模块24的水平移动；多喷头模块升降导轨27安装于多喷头模块平移导轨26上，用于多喷头模块24的垂直移动，多喷头模块平移导轨26和多喷头模块升降导轨27可驱动多喷头模块24于三维空间内沿打印路径自由运动。
回收仓12与打印平台4和供料平台3处于同一平面，位于打印平台4的另外一侧，包括小型回收槽9、大型回收槽10和回收仓盖板11。当刮刀23沿运动架平移导轨6将供料平台3推挤出的陶瓷膏料涂平铺展的同时，可将打印平台4上的剩余陶瓷膏料刮入大型回收槽10或者小型回收槽9内进行回收，便于陶瓷膏料的再利用。小型回收槽9与小尺寸的打印平台4共用，用于打印小尺寸多材料陶瓷构件以及打印过程的多余材料回收。大型回收槽10与大尺寸的打印平台4共用，用于打印大尺寸多材料陶瓷构件以及打印过程的多余材料回收。大型回收槽10在使用时，位于小型回收槽9上方的回收仓盖板11被大尺寸的打印平台4所更换和覆盖。
供料推板19在供料升降导轨21的驱动下将供料槽18内的陶瓷膏料从供料盖板20的出口处推挤出，多功能运动架2的刮刀23沿运动架平移导轨6将堆积的陶瓷膏料均匀涂平铺展至打印平台4，并将多余的陶瓷膏料刮入回收仓12，通过激光系统1进行此层的光固化。如果下一层不包含其他另一种或者另几种陶瓷膏料，则继续上述操作；如果下一层包含其他另一种陶瓷膏料或者另几种陶瓷膏料，当激光系统1固化完成由供料平台3挤出的陶瓷膏料后，将多功能运动架2装载的多喷头模块24上的吹气喷头28移动至已固化的成形层上方，通过吹气将残余的陶瓷膏料清洁出来，形成预填充的打印路径，通过多喷头模块平移导轨26和多喷头模块升降导轨27切换至对应的挤料喷头29并进行另一种或几种陶瓷膏料的填充，待填充完毕，再利用激光系统1进行材料的光固化，即可实现多材料混合层的成形。
实施例2
本实施例提供了基于实施例1装置的多材料陶瓷增材连续成形方法，包括如下步骤：
S1、采用Solidworks创建多材料构件的三维模型，模型保存为STL格式，将多材料三维模型进行切片分层，根据每层中不同种类的陶瓷膏料分布形成对应的路径规划设计。
S2、根据材料种类和数量，选择对应的材料分别存入供料槽18和挤料喷头29。利用对应的供料平台3进行供料，通过供料推板19在供料升降导轨21的驱动下将供料槽18内的陶瓷膏料从供料盖板20的出口处推挤出，多功能运动架2的刮刀23沿运动架平移导轨6将堆积的陶瓷膏料均匀涂平铺展至打印平台4，并将多余的陶瓷膏料刮入回收仓12，按照打印路径通过激光系统1进行此层的光固化。判断如果下一层不包含其他另一种或者另几种陶瓷膏料，则继续重复此步骤操作，相反，则进行S3步骤。
S3、当激光系统1固化完成由供料平台3挤出的陶瓷膏料后，通过运动架平移导轨6、多喷头模块平移导轨26和多喷头模块升降导轨27驱动将多功能运动架2装载的多喷头模块24上的吹气喷头28移动至已固化的成形层上方，启动吹气喷头28通过吹气将残余的陶瓷膏料清洁出来，并形成预填充的打印路径，通过多喷头模块平移导轨26和多喷头模块升降导轨27切换至对应的挤料喷头29并进行另一种或几种陶瓷膏料的填充，待填充完毕，再利用激光系统1进行材料的光固化，即可实现多材料混合层的成形。根据下一层包含的材料种类和数量，进行判断和选择重复此步骤或者S2步骤。
S4、重复执行上述步骤，直至逐层打印出创建的多材料构件后取出，用酒精清洗掉多材料构件周围未固化的膏料，即得。
实施例3
本实施例采用实施例1的装置和实施例2的方法，提供了一种层间结构多材料构件的打印过程。
图6为本实施例设计的层间结构多材料构件模型及其打印示意图，从下至上分别包含材料1～3三种材料，每种材料各打印5层。本实施例中，材料1为氧化铝陶瓷，材料2为氧化锆陶瓷，材料3为氧化铝/氧化锆陶瓷，其中，三种陶瓷膏料的固相含量皆为75wt％。该多材料模型的打印过程如下：
(a)采用Solidworks三维建模软件创建层间结构多材料构件模型：长方体形状，尺寸为3×1.5×1.5mm3。三维模型保存为STL格式。
(b)供料平台供料：根据材料种类和数量，选择材料1注入供料槽中，利用供料推板和供料升降导轨将供料槽内的材料1向上推挤出。
(c)刮刀涂平铺展：通过多功能运动架上的刮刀将供料平台挤出的材料1均匀涂平铺展至打印平台上，同时将多余的材料1刮入回收仓便于回收利用。
(d)激光系统固化：启动激光系统，按照打印路径对材料1进行固化，其打印参数为：激光功率70mw、激光扫描速率4.0m/s、激光扫描间距100μm、打印分层厚度100μm。每固化成形一层后，打印平台就下降一层层厚。
重复(b)、(c)和(d)步骤打印材料1共5层。
(e)吹气喷头清洁：将装载于多功能运动架的多喷头模块中的吹气喷头移动至固化的材料1上方，启动吹气喷头对未固化的残余材料1吹走进行清洁，形成材料2预填充的打印路径。
(f)挤料喷头给料、填充：将装有材料2的挤料喷头移动至清洁后的固化材料1上方，启动挤料喷头按照打印路径进行材料2的给料和填充。
(g)激光系统固化：将多功能运动架移离打印区域，启动激光系统，按照打印路径对材料2进行固化，其打印参数为：激光功率200mw、激光扫描速率6.0m/s、激光扫描间距80μm、打印分层厚度100μm。每固化成形一层后，打印平台就下降一层层厚。
重复(f)和(g)步骤打印材料2共5层。
(h)切换挤料喷头给料：将装有材料3的挤料喷头对准并移动至固化后的材料2上方，启动挤料喷头按照打印路径进行材料3的给料和填充。
(i)激光系统固化：将多功能运动架移离打印区域，启动激光系统，按照打印路径对材料3进行固化，其打印参数为：激光功率110mw、激光扫描速率5.0m/s、激光扫描间距85μm、打印分层厚度100μm。
重复(h)和(i)步骤打印材料3共5层。
(g)该层间结构多材料模型整体打印后取出，用酒精洗掉成形件周围未固化的膏料。
实施例4
本实施例采用实施例1的装置和实施例2的方法，提供了一种嵌套结构多材料构件的打印过程。
图7为本实施例设计的嵌套结构多材料构件模型及其打印示意图，包含上中下三层结构，前5层为材料1，中间5层为材料1～3的混合层，后5层为材料1。本实施例中，材料1为氧化铝陶瓷，材料2为氧化锆陶瓷，材料3为氧化铝/氧化锆陶瓷，其中，三种陶瓷膏料的固相含量皆为75wt％。该多材料模型的打印过程如下：
(a)采用Solidworks三维建模软件创建层间结构多材料构件模型：长方体形状，尺寸为3×1.5×1.5mm3。三维模型保存为STL格式。
(b)供料平台供料：根据材料种类和数量，选择材料1注入供料槽中，利用供料推板和供料升降导轨将供料槽内的材料1向上推挤出。
(c)刮刀涂平铺展：通过多功能运动架上的刮刀将供料平台挤出的材料1均匀涂平铺展至打印平台上，同时将多余的材料1刮入回收仓便于回收利用。
(d)激光系统固化：启动激光系统，按照打印路径对材料1进行固化，其打印参数为：激光功率70mw、激光扫描速率4.0m/s、激光扫描间距100μm、打印分层厚度100μm。每固化成形一层后，打印平台就下降一层层厚。
重复(b)、(c)和(d)步骤打印材料1至第6层，其中，前5层全部为材料1，第6层包含材料1～3，材料1区域已经固化，但是材料2和材料3区域未固化，充满未固化的参与材料1。
(e)吹气喷头清洁：将装载于多功能运动架的多喷头模块中的吹气喷头移动至固化的材料1上方，启动吹气喷头将留存在材料2和材料3打印路径区域内的未固化的残余材料1吹出进行清洁，形成材料2和材料3预填充的打印路径。
(f)挤料喷头给料、填充：将装有材料2的挤料喷头移动至清洁后的固化材料1上方，启动挤料喷头按照打印路径进行材料2的给料和填充。
(g)切换挤料喷头给料：将装有材料3的挤料喷头对准材料3预填充区域并移动至清洁后的固化材料1上方，启动挤料喷头按照打印路径进行材料3的给料和填充。
(h)激光系统固化：将多功能运动架移离打印区域，启动激光系统，按照打印路径对材料2和材料3分别进行固化，材料2的打印参数为：激光功率200mw、激光扫描速率6.0m/s、激光扫描间距80μm、打印分层厚度100μm。材料3的打印参数为：激光功率110mw、激光扫描速率5.0m/s、激光扫描间距85μm、打印分层厚度100μm。每固化成形一层后，打印平台就下降一层层厚。
重复(b)、(c)、(d)(e)、(f)、(g)和(h)步骤打印材料1～3的混合层共5层。
(i)供料平台供料：再利用供料推板和供料升降导轨将供料槽内的材料1向上推挤出。
(j)刮刀涂平铺展：通过多功能运动架上的刮刀将供料平台挤出的材料1均匀涂平铺展至打印平台上，同时将多余的材料1刮入回收仓便于回收利用。
(k)激光系统固化：启动激光系统，按照打印路径对材料1进行固化，其打印参数为：激光功率70mw、激光扫描速率4.0m/s、激光扫描间距100μm、打印分层厚度100μm。每固化成形一层后，打印平台就下降一层层厚。
重复(j)和(k)步骤打印材料1共5层。
(l)该嵌套结构多材料模型整体打印后取出，用酒精洗掉成形件周围未固化的膏料。
通过实施例3与实施例4中材料分布和模型结构的设计，可以完成多种材料的不同组合方式和复杂结构形状的近零污染成形，实现大尺寸的多材料陶瓷构件的高效率制备，其变化规律是可控的。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，包括激光系统、打印平台、供料平台、固定平台、多功能运动架和机架；
所述固定平台安装于机架中部，所述打印平台设置于固定平台内部，所述供料平台位于打印平台的一侧，所述激光系统位于打印平台的上方；
所述多功能运动架包括运动架平移导轨、运动架主体、运动架支撑板、刮刀和多喷头模块；所述运动架主体设置在固定平台上方，运动架主体两侧与运动架支撑板连接，运动架支撑板底部沿着运动架平移导轨水平移动；
所述刮刀和多喷头模块设置在运动架主体的不同侧面上，所述多喷头模块包括吹气喷头和挤料喷头。
2.如权利要求1所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述供料平台包括供料槽、供料推板、供料盖板和供料升降导轨，所述供料槽内存放陶瓷膏料，所述供料升降导轨安装于所述供料推板下部，用于将陶瓷膏料从所述供料槽中推挤出至所述供料盖板上；所述供料平台设置多个，沿多功能运动架平移方向单排依次并列排布，用于存放不同的陶瓷膏料。
3.如权利要求2所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述吹气喷头的个数为一个或两个，所述挤料喷头设置3～8个。
4.如权利要求2所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述激光系统包括激光器、振镜、扩束镜、场镜和隔振平板，所述隔振平板安装于所述机架上方，所述激光器固定在所述隔振平板上，所述激光器依次连接扩束镜、振镜和场镜。
5.如权利要求1所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述打印平台下方安装有打印升降导轨，用于调整所述打印平台的高度以将陶瓷膏料依次分层固化成形；所述打印平台包括多种平台尺寸。
6.如权利要求5所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述运动架平移导轨位于所述固定平台的两侧下方，用于所述多功能运动架的整体平移。
7.如权利要求4所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述多功能运动架还包括运动架盖板、多喷头模块升降导轨和多喷头模块平移导轨；所述运动架盖板安装在运动架主体上方，所述多喷头模块平移导轨位于所述运动架盖板上，用于所述多喷头模块的水平移动；所述多喷头模块升降导轨安装于所述多喷头模块平移导轨上，用于所述多喷头模块的垂直移动。
8.如权利要求1所述的多材料陶瓷增材连续成形装置，其特征在于，所述多材料陶瓷增材连续成形装置还包括回收仓，所述回收仓与所述打印平台和供料平台处于同一平面，所述回收仓位于打印平台的另一侧；所述回收仓包括回收槽和回收仓盖板，所述回收槽设置一个或多个。
9.一种基于权利要求1～8任一项所述的多材料陶瓷增材连续成形方法，其特征在于，包括如下步骤：
创建多材料构件的三维模型，将多材料三维模型进行切片分层，根据每层中不同种类的陶瓷膏料材料分布形成对应的路径规划设计；
根据陶瓷膏料材料种类和数量，选择对应的陶瓷膏料材料分别存入供料槽和挤料喷头，利用对应的供料平台进行供料，通过多功能运动架的刮刀将供料平台挤出的陶瓷膏料材料均匀涂平铺展，按照打印路径通过激光系统对其进行固化；
通过多功能运动架的吹气喷头对未固化的残余陶瓷膏料材料吹出进行清洁，清理出该层预留的其他陶瓷膏料材料的打印路径，利用多功能运动架对应的挤料喷头进行其它陶瓷膏料材料的挤料填充，并通过激光系统对其进行固化；
重复执行上述步骤，直至逐层打印出创建的多材料构件后取出，清洗掉多材料构件周围未固化的陶瓷膏料材料，即得。
10.如权利要求9所述的多材料陶瓷增材连续成形方法，其特征在于，所述陶瓷膏料材料的固含量为70～90％；所述陶瓷膏料材料包括氧化铝体系、氧化锆体系、碳化硅体系、羟基磷灰石体系或磷酸三钙体系中的一种或多种。
Priority Applications (1)
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| CN202311871212.2A CN117754686A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 一种多材料陶瓷增材连续成形装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN117754686A true CN117754686A (zh) | 2024-03-26 |
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| CN202311871212.2A Pending CN117754686A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 一种多材料陶瓷增材连续成形装置及方法 |
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2023
- 2023-12-29 CN CN202311871212.2A patent/CN117754686A/zh active Pending
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