[发明专利]一种无基板增材制造方法

说明书

本发明公开了一种无基板增材制造方法，本方法根据对比消耗板和增材材料的成分种类与含量比的不同情况设计了具体方案：当消耗板成分种类少于并包含于增材材料成分种类时，需要调制消耗板成分及含量比使其与增材材料一致，并在熔合过程中将消耗板组织转变以实现无基板增材；当消耗板成分与增材材料完全相同时，仅需要在熔合过程中将消耗板组织转变即可实现无基板增材；当消耗板成分种类多于或不包含于增材材料成分种类时，可将增材体切割作为二次消耗板实现无基板增材。本发明实现了无基板增材制造技术，将消耗板材料转变为增材材料并融为一体，原料利用率更高，并且可实现双向增材制造，增加了灵活性，可以实现结构更为复杂的增材体加工。

技术领域

本发明涉及到一种增材制造方法，具体涉及一种无基板增材制造的方法。

背景技术

增材制造技术，也称作3D打印技术，相比于传统减材加工所采用的自上而下的加工方法，该技术则是利用自下而上的逐层增材，广泛应用于结构形状复杂的零部件或传统生产方法难以加工的机械产品、生物医学、岩土工程、新材料研究和新工艺开发等领域。

现有的增材制造技术，需要在基板上进行单向或双向的材料堆积，增材体完成后需要将基板连同增材体一同加工切割，这种方法的局限性在于增材自由度的局限：由于基板的组织、成分与增材材料不同，因此增材结束后的增材体需要将基板切割下来，双向增材时会破坏增材体的完整性，没有真正意义上实现双向增材制造。同时，基板材料作为耗材将不可再利用，是一种资源浪费。(招润焯,丁东红,王凯,卢清华.金属增减材混合制造研究进展[J].电焊机,2019,49(07):66-77.)

公开号为CN108673882A的发明专利公开了一种无支撑3D打印系统及打印方法，该方法用一种可以在液体和膏体间进行可逆转化的光敏树脂，在打印过程中随着打印层数的叠加，膏体状态的光敏树脂也能够逐层堆积，形成支撑，支撑住已经打印好的打印体。此方法适用于打印材质较轻的打印体，对于金属增材制造的应用意义较小，并且每打印一层都要控制温度将光敏树脂由液体转变为膏体，效率较低。

发明内容

本发明的目的在于实现一种无需基板的增材制造方法，为实现无基板增材，所采用的技术方案如下：

本发明公布了一种无需基板的增材制造方法，对消耗板材料与增材材料的成分种类与各成分含量比进行对比，提供了对应的方法：

(1)增材消耗板材料成分种类包含于增材材料成分种类时(i＜j)，将消耗板转变为增材体一部分的具体方法为：

由于消耗板成分与增材材料不一致，此时需要对消耗板进行成分调制，分析消耗板材料的主要成分含量，列出主要成分的含量占比，并将消耗板材料的主要成分含量一一与增材材料所对应的成分含量进行对比，对消耗板中成分含量高于增材材料的成分(C_Qi1＞C_Qj2)进行稀释；对消耗板中成分含量低于增材材料的成分(Q_n)和消耗板中较之增材材料缺少的成分(Q_m)进行填充；填充混合粉末的质量与各成分质量可利用式1、式2、式3、式4计算得出区间，在此给出推导过程：

①式1推导，混合粉末总质量m为增材材料较之消耗板多出的成分(Q_m)与消耗板中所有满足C_Qi1＜C_Qj2的成分(Q_n)的质量之和，因此m满足公式：

考虑成分区间，可以给出混合粉末总质量m的区间为：

②式2推导，Q_m中各组分质量m_Qm满足：

考虑成分区间，可以给出Q_m中各组分质量m_Qm的区间为：