本發(fā)明涉及屬于3d打印，尤其涉及一種多材料持續(xù)供給的增材制造系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、3d打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式構(gòu)造物體的技術(shù)。

2、多材料3d打印方式，是制備新材料和可控材料的高新技術(shù)。其原理是通過層層疊加，實(shí)現(xiàn)立體成型，使得多材料打印梯度增加，實(shí)現(xiàn)不同材料間結(jié)合。

3、在增材制造的過程中，傳統(tǒng)的方法在處理多材料成形時(shí)面臨諸多挑戰(zhàn)。受限于多材料送進(jìn)與回收方案的缺乏，大多數(shù)增材制造設(shè)備一次僅能處理一種材料，無法滿足市場對于多材料復(fù)合結(jié)構(gòu)的需求。尤其在大幅面制造中，由于制造面積大，材料需求量大，單一材料的處理方式不僅效率低下，而且無法滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)的需求。

4、增材制造過程中，由于設(shè)備規(guī)模龐大，對多材料持續(xù)供給的要求更為嚴(yán)苛。多材料的連續(xù)、穩(wěn)定供給，是確保制造過程連續(xù)進(jìn)行、提高制造效率的關(guān)鍵。然而，現(xiàn)有的多材料供給系統(tǒng)往往存在供給不穩(wěn)定、材料切換不靈活、易堵塞等問題，這些問題不僅影響了制造的效率，而且可能引發(fā)質(zhì)量問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，而提出的一種多材料持續(xù)供給的增材制造系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中多材料供給不穩(wěn)定、切換不靈活、易堵塞等問題，實(shí)現(xiàn)多材料的連續(xù)、穩(wěn)定供給，提高大幅面增材制造的效率和質(zhì)量。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種多材料持續(xù)供給的增材制造系統(tǒng)，包括多材料烘干儲料桶多材料烘干儲料桶、文丘里真空發(fā)生裝置、多進(jìn)一通閥門、輸料管道、二進(jìn)一通混料接頭、色母送料螺桿、帶有出氣孔的送料連接漏斗、加熱噴嘴、分區(qū)域網(wǎng)格加熱底板；

4、若干所述多材料烘干儲料桶連接至多進(jìn)一通閥門的進(jìn)料口，多進(jìn)一通閥門的出料口通過文丘里真空發(fā)生裝置連接至輸料管道一端，文丘里真空發(fā)生裝置外接高壓氣泵；多材料烘干儲料桶可選擇開啟，由高壓氣泵產(chǎn)生的負(fù)壓帶動(dòng)材料抽出。

5、加熱噴嘴上部連接設(shè)有小型儲料管，小型儲料管側(cè)部為擠料電機(jī)，擠料電機(jī)將小型儲料管中物料擠向加熱噴嘴，所述帶有出氣孔的送料連接漏斗的出料口連接于小型儲料管，進(jìn)料口連接至輸料管道另一端；

6、二進(jìn)一通混料接頭位于輸料管道上，通過其一個(gè)進(jìn)口和出口安裝于輸料管道上，另一個(gè)進(jìn)口處設(shè)有內(nèi)置色母送料螺桿的送料通道，送料通道上方為送料漏斗，送料漏斗上方的為帶有多孔結(jié)構(gòu)的色母料筒，送料漏斗側(cè)面嵌入由直角電機(jī)控制色母送料螺桿送料，帶有多孔結(jié)構(gòu)的色母料筒自動(dòng)閥門，選擇性開閉；

7、分區(qū)域網(wǎng)格加熱底板位于加熱噴嘴下方。

8、作為更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，二進(jìn)一通混料接頭與送料通道連接處設(shè)有刮料盤，送料通道上還設(shè)有送料閥門,?刮料盤的作用可以解釋為防止色母顆粒在漏斗下端堆積堵塞進(jìn)而影響輸送效率，送料閥門可以解釋成控制物料輸送與終止。

9、作為更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，加熱噴嘴與小型儲料管之間設(shè)有用于防止熱量傳遞至小型儲料管的散熱模塊。

10、作為更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，帶有出氣孔的送料連接漏斗內(nèi)置進(jìn)料管道、緩沖空間，帶有出氣孔的送料連接漏斗下部為出料口，進(jìn)料管道位于出氣孔的送料連接漏斗內(nèi)，與出氣孔的送料連接漏斗內(nèi)壁之間形成的通道為排氣通道，出料口與進(jìn)料管道及排氣通道之間為緩沖空間，進(jìn)料管道通過連接筋與出氣孔的送料連接漏斗內(nèi)壁連接。

11、作為更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，分區(qū)域網(wǎng)格加熱底板分為九個(gè)分區(qū)域加熱模塊，且每個(gè)區(qū)域面積均等，另外通過底板分區(qū)加熱控制模塊控制分區(qū)域網(wǎng)格加熱底板的加熱。

12、一種多材料持續(xù)供給的增材制造系統(tǒng)的增材制造方法，包括如下步驟：

13、步驟一：使用建模軟件構(gòu)建出模型，并生成切片文件；

14、步驟二：依據(jù)模型顏色要求，通過計(jì)算得出的參數(shù)來調(diào)節(jié)原料與色母的用料比例；

15、步驟三：依據(jù)材質(zhì)要求，配制打印材料，將打印材料放入存儲裝置內(nèi)；

16、步驟四：由多功能烘干儲料桶選擇需要的原料與色母的顏色，再通過垂直于其上方的帶有文丘里真空裝置的連接軟管控制輸送裝置向加熱噴嘴輸送打印材料，加熱噴嘴在集成電路控制下對打印材料進(jìn)行加熱融化并開始打印。

17、有益效果

18、（1）該增材制造系統(tǒng)選取采用了配備文丘里真空發(fā)生裝置的自動(dòng)供料的方法，使得顆粒材料能夠快速均勻穩(wěn)定的進(jìn)入送料螺桿，并且設(shè)置了一個(gè)多進(jìn)一通閥門，實(shí)現(xiàn)了多種材料增材制造工藝，通過在打印過程中混入不同類型的材料使得打印模型獲得更為優(yōu)異的物理特性。另外，設(shè)置了多個(gè)烘干儲料桶與多進(jìn)一通閥門相連接，使得進(jìn)入噴頭部分的物料干燥，這充分保證了在打印過程中擠出的物料不會出現(xiàn)氣泡等問題進(jìn)而影響打印質(zhì)量。

19、（2）在上述基礎(chǔ)上，添加了一個(gè)色母傳送單元，通過在送料過程中添加色母來改變打印模型外觀顏色，解決了傳統(tǒng)打印工藝外觀單一化的問題，使得打印成品更加美觀。

20、（3）通過增加帶有出氣孔的送料連接漏斗，將在物料進(jìn)入噴頭部分的小型儲料管中時(shí)的高壓氣體外泄出去，另外由于兩層環(huán)環(huán)形壁的存在，將一些帶有慣性作用的顆粒料收集于此，從而解決了因文丘里真空系統(tǒng)的送料氣壓過大而導(dǎo)致物料無法進(jìn)入儲料管的問題。

21、（4）通過設(shè)計(jì)加熱模塊控制打印底板加熱，在需要打印的范圍內(nèi)部進(jìn)行加熱，未打印區(qū)域則不予供電，實(shí)現(xiàn)了分部加熱進(jìn)而有效控制了整體設(shè)備的能耗，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

技術(shù)特征：

1.一種多材料持續(xù)供給的增材制造系統(tǒng)，其特征在于：包括多材料烘干儲料桶多材料烘干儲料桶（1）、文丘里真空發(fā)生裝置（2）、多進(jìn)一通閥門（3）、輸料管道（4）、二進(jìn)一通混料接頭（9）、色母送料螺桿（11）、帶有出氣孔的送料連接漏斗（12）、加熱噴嘴（16）、分區(qū)域網(wǎng)格加熱底板（17）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多材料持續(xù)供給的增材制造系統(tǒng)，其特征在于：所述二進(jìn)一通混料接頭（9）與送料通道連接處設(shè)有刮料盤（10），送料通道上還設(shè)有送料閥門（6）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多材料持續(xù)供給的增材制造系統(tǒng)，其特征在于：所述加熱噴嘴（16）與小型儲料管（13）之間設(shè)有用于防止熱量傳遞至小型儲料管（13）的散熱模塊（15）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多材料持續(xù)供給的增材制造系統(tǒng)，其特征在于：所述帶有出氣孔的送料連接漏斗（12）內(nèi)置進(jìn)料管道（121）、緩沖空間（123），帶有出氣孔的送料連接漏斗（12）下部為出料口，進(jìn)料管道（121）位于出氣孔的送料連接漏斗（12）內(nèi)，與出氣孔的送料連接漏斗（12）內(nèi)壁之間形成的通道為排氣通道（122），出料口與進(jìn)料管道（121）及排氣通道（122）之間為緩沖空間（123），進(jìn)料管道（121）通過連接筋與出氣孔的送料連接漏斗（12）內(nèi)壁連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多材料持續(xù)供給的增材制造系統(tǒng)，其特征在于：所述分區(qū)域網(wǎng)格加熱底板（17）分為九個(gè)分區(qū)域加熱模塊，且每個(gè)區(qū)域面積均等，另外通過底板分區(qū)加熱控制模塊（18）控制分區(qū)域網(wǎng)格加熱底板（17）的加熱。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的一種多材料持續(xù)供給的增材制造系統(tǒng)的增材制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種多材料持續(xù)供給的增材制造系統(tǒng)及方法，包括材料儲存單元，物料輸送單元，色母傳送單元，泄壓單元，顆粒料擠出單元以及底板分區(qū)加熱單元，材料儲存單元通過垂直于連接軟管與多進(jìn)一通閥門相連接，在由多進(jìn)一通閥門頂部的出口與文丘里真空發(fā)生裝置相配合構(gòu)成物料輸送單元；在輸料管道上方加裝了色母傳送單元；在輸料管道的另外端具有進(jìn)泄壓單元，在泄壓單元的下端與顆粒料擠出單元相連接此外，物料擠出成型底板設(shè)置有分區(qū)域加熱單元。本發(fā)明適用于多種類型尺寸大小的模型打印條件，并且通過輸送單元實(shí)現(xiàn)了在長時(shí)間打印過程中自動(dòng)加料的功能，而且由于色母輸送單元的存在使得打印模型不再是單一的顏色，使其外觀具有多樣性。

技術(shù)研發(fā)人員：楊繼全,孫相龍,楊宏凱,施建平,祝孟洋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26