[发明专利]一种用于微重力环境的增材成型装置及方法

权利要求书

1.一种用于微重力环境的增材成型装置，其特征在于，包括内部为密封环境的成形腔体(8)以及设置于成形腔体(8)内的工作台(3)和熔炼单元(9)，熔炼单元(9)设置于工作台(3)上方，熔炼单元(9)的出料口设有导电喷头(6)，工作台(3)上设有用于成型的基板(4)，基板(4)与导电喷头(6)之间连接有高压电源(15)；熔炼单元(9)包括熔炼腔体(9-c)，熔炼腔体(9-c)为中通结构，熔炼腔体(9-c)外设有保温层(9-b)，保温层(9-b)的外圈设有电磁感应加热线圈(9-a)，导电喷头(6)安装于熔炼腔体(9-c)的一端，熔炼腔体(9-c)的另一端通过输气管(11)连接压缩气源，熔炼腔体(9-c)连接压缩气源的一端端部设有密封端盖(9-e)，输气管(11)上设置有压力控制装置(10)，导电喷头(6)为锥形结构，导电喷头(6)的锥形端部设有凸环(6-a)，成形腔体(8)一侧设有过渡仓(14)，过渡仓(14)与成形腔体(8)内部连通，成形腔体(8)内位于工作台(3)一侧设有与工作台(3)同步运动的成像装置(13)，使用时，将成形腔体(8)设置于微重力环境箱，成形腔体(8)内为失重或真空状态；将待成型零件的金属坯料放入熔炼腔体(9-c)中，利用电磁感应加热线圈(9-a)加热金属材料熔化，向熔炼腔体(9-c)内充入压缩气体，将熔炼腔体(9-c)中的熔融金属(9-d)压缩汇集到导电喷头(6)内，通过导电喷头(6)和基板(4)之间的高压电源(15)，利用导电喷头(6)将带电熔融金属(9-d)在基板(4)上沉积；利用导电喷头(6)底部凸环(6-a)的刮涂作用将处于失重状态的熔融金属(9-d)刮涂形成稳定的薄层金属，在基板(4)上成形。

2.根据权利要求1所述的一种用于微重力环境的增材成型装置，其特征在于，还包括连接于工作台(3)和熔炼单元(9)的控制系统(7)，控制系统(7)连接有电源(1)，熔炼单元(9)连接有温控单元(5)，温控单元(5)连接于控制系统(7)。

3.根据权利要求1所述的一种用于微重力环境的增材成型装置，其特征在于，熔炼腔体(9-c)采用坩埚。

4.一种基于权利要求1所述增材成型装置的微重力环境下增材成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待成型零件的金属坯料放入熔炼腔体中，利用电磁感应加热线圈加热金属材料熔化，向熔炼腔体内充入压缩气体，将熔炼腔体中的熔融金属压缩汇集到导电喷头内，通过导电喷头和基板之间的高压电源，利用导电喷头将带电熔融金属在基板上沉积；通过控制工作台上的基板沿成形方向运动，利用导电喷头底部凸环的刮涂作用将处于失重状态的熔融金属刮涂形成稳定的薄层金属，在基板上成形，完成一层沉积后，工作台向下移动一个沉积层厚，重复上述步骤完成金属构件的打印成形。