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一种用于多金属材料3D打印设备的铺粉系统

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-12-27 11:36:40

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 喻鑫 | 2022-12-27 11:36:40

本发明提供了一种用于多金属材料3D打印设备的铺粉系统,可实现多种金属粉材在铺粉成型缸中的送粉、铺粉,实现多相材料在空间内分布、成型的控制,得到结构性能优异的金属复合材料,扩大金属3D打印技术的应用范围。

本发明公开了一种用于多金属材料3D打印设备的铺粉系统,属于金属3D打印技术领域,其通过在架体上设置基础送粉组件和辅助送粉组件,利用基础送粉组件实现基础粉材的送粉和铺粉,再利用辅助送粉组件实现另外一种或者多种金属粉材的送粉、铺粉,继而实现多相材料在空间内的分布和成型,最终得到结构性能优异的金属复合材料。本发明的用于多金属材料3D打印设备的铺粉系统,其结构简单,控制简便,能有效实现多种金属材料粉末在铺粉成型缸中的准确送粉、铺粉,提升金属3D打印技术的应用范围,推动3D打印技术,尤其是SLM技术的发展,降低金属复合材料的成型成本,具有较好的应用前景和推广价值。

金属3D打印制造技术是一种新兴制备技术,已广泛应用于航空航天、汽车制造、军工与医疗等行业。其中,运用最为广泛的3D打印制造技术为激光选区熔化(SelectiveLaser Melting,SLM)技术。SLM技术是一种利用高能量激光束直接照射金属粉末使其快速熔化并冷却凝固成型的技术,可以快速实现激光加工区域金属粉末的熔化和成型,极大地提升了金属制品成型的效率和成型的质量。

随着制造行业对零部件制造质量要求的进一步提升,对3D打印的质量、效率、功能多样性提出了更高的要求。目前,传统的金属3D打印技术往往针对的都是单一金属材料的成型加工,这种形式成型的金属制品其性能往往具有较大的局限性。

为了进一步提高3D打印金属制品的机械性能,研究人员开始探讨运用3D打印技术制备金属合金的可能,即通过在原有的金属基体中引入其他金属相,制备复合金属材料。通常情况下,第二相的引入包括原位生成和复合引入两种方式,其中,原位生成法主要通过成分调控,使熔体直接析出第二相材料;复合引入法主要是通过在制备合金的过程中直接引入晶体纤维或颗粒,引入的金属相材料往往与基体金属基材料先混合,再进行金属烧结。上述方法虽然能一定程度上实现双金属材料或者多金属材料的3D打印,但是很难实现除基体金属相之外其他金属相材料在空间内分布的调控,导致金属制品的机械性能存在缺陷,无法充分满足实际制备和使用要求。

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流” “985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

具有以下有益效果:

(1)本发明的用于多金属材料3D打印设备的铺粉系统,其通过在架体上设置基础送粉组件和辅助送粉组件,利用基础送粉组件实现基础粉材的送粉和铺粉,再利用辅助送粉组件实现另外一种或者多种金属粉材的送粉、铺粉,继而实现多相材料在空间内的分布和成型,最终得到结构性能优异的金属复合材料,有效扩大了金属3D打印技术的应用范围,推动了3D打印技术,尤其是SLM技术的发展,降低了金属复合材料的成型成本;

(2)本发明的用于多金属材料3D打印设备的铺粉系统,其通过设置由横向支杆、竖向支杆、纵向支杆和多个滑动单元组成的正交位移机构,利用安装板在对应滑动单元上的设置,以及第二落粉盒在安装板上的对应设置,可以实现第二落粉盒在平面正交方向上的对应运动,实现对应铺粉路径的设置与走行,完成空间内不同形式的铺粉作业,满足不同的3D打印需求,得到不同性质的金属复合材料,进一步提升铺粉系统的兼容性,扩大铺粉系统的适用环境;

(3)本发明的用于多金属材料3D打印设备的铺粉系统,其通过将正交位移机构或者落粉口设置为可竖向升降的形式,使得辅助送粉组件在工作时其落粉口的端部位置可控制在架体顶面以下,确保粉末回收缸中不会收集到除基础粉末之外的其他粉末,为基础粉末的回收利用提供了可能,降低了金属3D打印技术的应用成本;

(4)本发明的用于多金属材料3D打印设备的铺粉系统,其通过在粉末回收缸底部设置连通粉材供粉仓的输送管道或者设置储粉仓,有效避免了粉末回收缸的频繁取出,实现了粉材的自动回收利用,简化了金属3D打印的工序,提升了金属3D打印的效率;

(5)本发明的用于多金属材料3D打印设备的铺粉系统,其结构简单,控制简便,能有效实现多种金属材料粉末在铺粉成型缸中的送粉、铺粉,实现多相材料在空间内分布、成型的调控,为结构性能优异的金属复合材料的制备提供了可能,有效提升了金属3D打印技术的应用范围,推动了3D打印技术,尤其是SLM技术的发展,降低了结构性能优异金属复合材料的成型成本,具有较好的应用前景和推广价值。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。