一種基於柔性導向杆的金屬件三維列印成形方法
2023-06-20 15:20:46 2
一種基於柔性導向杆的金屬件三維列印成形方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於柔性導向杆的金屬件三維列印成形方法，屬於快速成形【技術領域】。該方法首先根據預製零部件的形狀、材料、使用性能要求等，確定所需金屬導向杆的數量、材料、結構、尺寸、排布方式，並將導向杆按照預訂幾何排布方式固定於成形平臺上；然後將預製零部件的三維模型進行分層處理，獲得離散化的二維層片信息，根據二維層片信息規劃噴頭的列印路徑；噴頭按照列印路徑進行逐層列印成形，並將導向杆逐漸「埋覆」在成形件中。在預製零部件的噴射沉積三維列印成形過程中，採用導熱性能良好的金屬導向杆不僅可以提高噴射沉積層熔融金屬的固化速度，金屬導向杆也起到強化、支撐和預留管道的作用。該方法適用於大型金屬零部件的直接噴射沉積成形。
【專利說明】 一種基於柔性導向杆的金屬件三維列印成形方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於快速成形領域，適用於大型金屬零部件的直接噴射沉積成形。
【背景技術】
[0002]三維列印成形技術(Three Dimensional Printing)是採用微噴射原理,噴嘴噴射出液態微滴，液滴按一定路徑逐層堆積成形零件，簡稱3DP。逐層堆積的過程中即列印過程，首先在計算機生成實體的三維模型，然後根據工藝要求，將該三維實體CAD模型在Z軸向將其離散成一定厚度的二維層片。然後在層片信息中區分實體和支撐材料信息，並產生噴射控制命令。最後三維印表機就可以根據系統所給的程序和材料組分信息，在工作平臺上噴射給定的層厚，即噴射一個一定厚度的層面，經過逐層堆砌後，最終得到三維實體模型。現有成型技術在採用大噴頭進行大尺寸金屬零部件的高速噴射沉積成形過程中，存在冷卻時間過長、層與層之間結合性能差、成形件變形大、成形效率低、難以在成形件內部預留管道等問題。
【發明內容】
[0003]針對上述問題，本發明提供了一種基於柔性導向杆的金屬件三維列印成形方法。該方法適用於大型金屬件的成形，能夠顯著提高金屬件噴射沉積成形的效率。同時，由於柔性導向杆採用導熱性能良好的金屬杆，不僅可以提高噴射沉積層熔融金屬的固化速度，金屬導向杆也起到強化、支撐和預留管道的作用。
[0004]一種基於柔性導向杆的金屬件三維列印成形方法，該方法適用於大型金屬零部件的直接噴射沉積成形，具體實施步驟為:(1)首先根據預製零部件的形狀、材料、使用性能要求等，確定所需金屬導向杆的數量、材料、結構、尺寸、排布方式，並將導向杆按照預訂排布方式固定於成形平臺上；(2)然後將預製零部件的三維模型進行分層處理，獲得離散化的二維層片信息，根據二維層片信息及導向杆布局規劃噴頭的列印路徑；(3)噴頭按照列印路徑進行逐層列印成形，並將導向杆逐漸「埋覆」在成形件中，與成形件融合成實體。
[0005]進一步地，所述的金屬導向杆根據預製零部件的結構及形狀進行選擇，然後在成形平臺上進行排布。
[0006]進一步地，所述金屬導向杆的材料由預製零部件的材料、使用性能要求所決定，同一零部件不同部位可以採用不同材料的金屬導向杆，能夠實現零部件與導向杆間的最優結
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[0007]進一步地，根據預製零部件的結構要求與使用性能要求，金屬導向杆可以是實心，也可以是空心。當需要預留管道時，採用空心管。
[0008]進一步地，所述金屬導向杆可以根據預製零部件的結構及使用性能要求在不同位置靈活設計截面形狀、直徑、高度等，在需要加強處，選用大直徑金屬導向杆。
[0009]進一步地，可以在成形件不同部位進行不同種類金屬材料的噴射沉積成形，滿足成形件不同部位的特殊要求以及具有材料結構梯度零部件的三維列印成形。【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1、2是基於柔性導向杆的金屬件三維列印成形方法的實施例。
【具體實施方式】
[0011]以下結合附圖對本發明的實施過程進行詳細說明。
[0012]本發明一種基於柔性導向杆的金屬件三維列印成形方法，參考附圖1，金屬導向杆
(2)可以是不同結構、尺寸的實心或空心金屬杆，金屬導向杆(2)所用材料根據預噴射沉積金屬層材料來確定。
[0013]本發明方法具體實施步驟如下。
[0014]1、預製零部件分析:包括零部件的形狀、材料、使用性能要求等。
[0015]2、導向杆選擇和布局:根據預成形零部件的整體形狀、材料使用性能要求，選擇金屬導向杆(2)。根據零件大小，確定導向杆(2)的數量；根據零件材料，確定導向杆(2)金屬材料；根據零件外廓形狀，確定導向(2)長短與直徑；根據零件是否預留管道，選擇空心或者實心的導向杆(2);並且得到金屬導向杆(2)的位置，導向杆的選擇和布局如圖所示。
[0016]3、建立預製件三維模型:利用三維建模軟體建立預製零部件的三維模型。
[0017]4、模型離散化:根據工藝要求，把三維模型在Z軸方向按一定厚度進行分層處理，得到一系列二維層片信息。
[0018]5、規劃成形路徑:分析每層的二維層片信息以及導向杆(2)在該層所處的位置，規劃噴頭的噴射路徑，並形成路徑控制命令。
[0019]6、零件噴射沉積成形:熔融金屬噴頭按照規劃後的成形路徑進行逐層噴射沉積，熔融金屬逐層疊加，並於金屬導向杆(2)形成融合，最終得到複合的成形件實體。
[0020]以上所述僅為本發明的基本步驟而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於柔性導向杆的金屬件三維列印成形方法，該方法適用於大型金屬零部件的直接噴射沉積成形，具體實施步驟為:首先根據預製零部件的形狀、材料、使用性能要求等，確定所需金屬導向杆(2)的數量、材料、結構、尺寸、排布方式，並將導向杆(2)按照預訂排布方式固定於成形平臺(I)上；然後將預製零部件的三維模型進行分層處理，獲得離散化的二維層片信息，根據二維層片信息及導向杆布局規劃噴頭的列印路徑；噴頭按照列印路徑進行逐層列印成形，並將導向杆(2)逐漸「埋覆」在成形件中，與成形件融合成實體。
2.如權利要求1所述的一種基於柔性導向杆的金屬件三維列印成形方法，其特徵在於，所述的金屬導向杆(2)根據預製零部件的結構及形狀進行選擇，然後在成形平臺(I)上進行排布。
3.如權利要求1所述的一種基於柔性導向杆的金屬件三維列印成形方法，其特徵在於，所述金屬導向杆(2)的材料由預製零部件的材料、使用性能要求所決定，同一零部件不同部位可以採用不同材料的金屬導向杆(2)，能夠實現零部件與導向杆(2)間的最優結合。
4.如權利要求1所述的一種基於柔性導向杆的金屬件三維列印成形方法，其特徵在於，根據預製零部件的結構要求與使用性能要求，金屬導向杆(2)可以是實心，當需要預留管道時，也可以是空心。
5.如權利要求1所述的一種基於柔性導向杆的金屬件三維列印成形方法，其特徵在於，所述金屬導向杆(2)可以根據預製零部件的結構及使用性能要求在不同位置靈活設計截面形狀、直徑、高度等，在需要加強處，選用大直徑金屬導向杆(2)。
6.如權利要求1所述的一種基於柔性導向杆的金屬件三維列印成形方法，其特徵在於，可以在成形件不同部位進行不同種類金屬材料的噴射沉積成形，滿足成形件不同部位的特殊要求以及具有材料結構梯度零部件的三維列印成形。
【文檔編號】B22F3/115GK103894611SQ201410155054
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】單忠德, 蘭盾, 劉豐, 楊立寧, 師友玲 申請人:機械科學研究總院先進位造技術研究中心