[发明专利]基于表面张力的无模型快速成型装置及其成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无模型成型装置及其成型方法，特别是涉及一种利用金属液体表面张力 控制冷凝成型的基于表面张力的无模型快速成型装置及其成型方法。

背景技术

快速原型制造技术变革了传统的体积成形与去除成形的加工方式，是一种材料累加制造 方法，可以从三维数字模型直接制造出复杂形状的零件，适合加工形状复杂的难成形、难加 工材料、具有特殊要求的零件。在模具制造、航空航天、医学、工艺美术等领域崭露头角， 具有广泛的应用前景。快速原型工艺大体上有选择性液体固化、选择性层片粘接、选择性粉 末熔接或粘接、熔融挤压成形和喷点印刷五大类，具体方法更多。然而，众多的快速原型技 术中普遍存在着成型效率低下，不能适应数量较大的产品生产，而且能用于普通金属材料成 形的方法很少见。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于表面张力的无模型快速成型装置，本装置能够由计算机数 值几何模型直接转变为几何实体，适用于金属、树脂等材料，且效率高、适用范围更为广泛 ，本发明的另一个目的是提供所述基于表面张力的无模型快速成型装置的成型方法。

本发明的目的是通过下列技术方案实现的：基于表面张力的无模型快速成型装置，包括 一个耐高温坩埚，耐高温坩埚的底部开设有多个微孔，微孔下方设置有一个可上下移动的托 盘，当微孔中充满金属液体时，耐高温坩埚内的金属液体可通过微孔流到托盘上，当微孔中 充满气体或真空时，金属液体在表面张力的作用下不能通过微孔流到托盘上。

所述耐高温坩埚的上方设置有一个可上下左右移动用于向微孔中注入气体或金属液体或 使微孔中成为真空的移动转换器。

基于表面张力的无模型快速成型装置的成型方法，包括下列步骤：

A、将金属液体置入到耐高温坩埚中；

B、设置微孔的通断，如果需要让金属液体从微孔中通过，则通过移动转换器向微孔中 注入金属液体，如果需要中断微孔中金属液体的通过，则可以通过移动转换器向微孔中注入 气体或使微孔中成为真空；

C、金属液体通过微孔流到托盘上，向下移动托盘，金属液体不断流下并不断冷却成为 零件，利用金属液体的表面张力控制微孔的开关，同时控制金属液体的流量、托盘的移动速 度，使冷却后的零件形成所需的形状。

从本发明的上述特征可以看出，本发明的优点在于：

(1)、与现有的快速原型技术相比，该技术适用的材料范围广泛，只要耐高温坩埚的 微孔内壁与零件材料的液体不发生浸润即可，特别是适用于普遍使用的金属材料，应用前景 更为广阔；

(2)、与现有快速原型技术相比，生产效率大大提高，可以达到工业生产的速度要求 ；

(3)、与传统的铸造工艺相比，可由计算机数值模型直接得到零件，省去了众多的铸 造工艺环节；

(4)、该技术只须对需要状态改变的微孔进行操作即可，而一般快速原型技术则需要 对每一处材料都进行操作控制；

(5)、开放的太空环境具有微重力、高真空特性，表面张力将是最重要的动力，又无 金属液体氧化或其它化学反应的问题，凝固方向也可以在凝固过程中更灵活地改变，因此， 太空环境将更能发挥该技术的优势，该技术有望在未来的太空结构制造和废弃的太空垃圾在 利用中发挥作用。

附图说明

本发明将通过实施例并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的装置结构示意图

其中附图标记1是耐高温坩埚    2是微孔  3是托盘 4是金属液体    5是移动转换器    6是零件

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

优选实施例

如图1所示的基于表面张力的无模型快速成型装置，包括一个耐高温坩埚1，耐高温坩埚 1的底部开设有多个微孔2，微孔2下方设置有一个可上下移动的托盘3，当微孔2中充满金属 液体4时，耐高温坩埚1内的金属液体4可通过微孔2流到托盘3上，当微孔2中充满气体或真空 时，金属液体4在表面张力作用下不能通过微孔2流到托盘3上。

所述耐高温坩埚1的上方设置有一个可上下左右移动用于向微孔2中注入气体或金属液体 4或使微孔2中成为真空的移动转换器5。