[发明专利]一种间接增材制造设备及其增材制造方法

说明书

本发明公开了一种间接增材制造设备及其增材制造的方法，包括挤出机构和预脱脂系统，及驱动挤出机构或预脱脂系统向X、Y轴运动的运动导轨，挤出机构连接有供料系统，运动导轨下方设置有零件托板，零件托板上设置有集脂系统；还包括有驱动零件托板沿Z轴运动的Z轴机构；还包括有工控机。通过层层催化脱脂预先脱除部分粘结剂，在不损伤坯体强度的情况下使坯体的内部形成均布、连通的微孔，不但减小了粘结剂脱脂产物排除坯体的难度，而且避免了后续单独预脱脂过程的参与，可缩短脱脂周期、降低生产成本，且脱脂更彻底无粘结剂组份残留风险。

技术领域

本发明属于成形设备技术领域，涉及一种间接增材制造设备，还涉及上述增材制造设备的增材制造方法。

背景技术

间接增材制造技术由于结合了粉末冶金与增材制造两大零件成形工艺特点，且与粉末冶金相比可以省去模具投入、与增材制造相比能够避免高能束热源介入，因此在金属、合金、陶瓷及复合材料等材质零件的成形方面应用前景巨大，如今已开发出来的间接增材制造技术主要有基于熔融挤出、粘结剂喷射、微滴喷射及光固化等工艺的几大类。

其中尤以基于熔融挤出工艺的间接增材制造技术最引人注目，该工艺的具体成形过程为：①将金属、合金、陶瓷或复合材料等待成形材料与适宜的粘结剂混合，制成与熔融挤出工艺相适应，且成分均匀、稳定的成形材料；②熔融挤出成形设备在控制系统的指导下将混制好的成形材料制成与所需零件相对应的毛坯；③从成形设备上取出毛坯并进行相应的中间过程处理；④对处理后的毛坯进行脱脂与烧结操作以获得最终所需的零件。

由于该工艺技术的脱脂与烧结过程完全延用粉末冶金工艺，在坯体成形结束后再进行脱脂，受脱脂原理的影响，以该工艺技术成形零件时会存在以下问题：(1)坯体中部的粘结剂需要穿透表皮才能脱除，因此脱脂周期长；(2)坯体各部位粘结剂脱除环境存在差异，容易因不均匀脱脂，引发粘结剂组份残留风险；(3)粘结剂脱除过程中容易现鼓泡、开裂、破损等缺陷；(4)需要专门的脱脂设备，脱脂成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种间接增材制造设备，解决了现有技术中存在的坯体成形结束后再进行脱脂的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种间接增材制造设备，包括挤出机构，挤出机构连接有供料系统，还包括有驱动零件托板沿Z轴运动的Z轴机构；还包括有喷头阵列，喷头阵列通过控制线连接有催化剂储存器；还包括有运动导轨，喷头阵列和挤出机构均与运动导轨相适配；运动导轨下方设置有零件托板，零件托板上设置有集脂系统；

还包括有工控机，工控机分别与运动导轨、挤出机构、Z轴机构、喷头阵列电性连接。

本发明的特点还在于：

集脂系统包括吹风机构和收集机构，吹风机构、收集机构分别位于零件托板两端。

运动导轨包括两个互相平行的X轴导轨，两个X轴导轨之间连接有Y轴导轨，Y轴导轨上设置有工作模块安装滑块；挤出机构和喷头阵列均与工作模块安装滑块相适配。

还包括有用于存放挤出机构或喷头阵列的工作模块收集架，工作模块收集架位于Z轴机构的同一侧。

本发明的另一目的是提供一种间接增材制造设备的增材制造方法。

本发明所采用的另一种技术方案是，一种间接增材制造设备的增材制造方法，包括以下步骤：

步骤1、将待成形零件的成形数据输入工控机，工控机按照成形数据控制Z轴机构带动零件托板运动至距离挤出机构下方一个层厚的位置处；

步骤2、工控机按照成形数据控制挤出机构在X轴导轨、Y轴导轨上运动，先将供料系统内的材料经熔融挤出到零件托板上，然后工作模块安装滑块运动到工作模块收集架所在位置，将挤出机构替换为喷头阵列；