[发明专利]一种基于冷喷涂的3D打印方法及系统

权利要求书

1.一种基于冷喷涂的3D打印方法，基于冷喷涂技术，所使用的材料累积方式是利用冷喷涂的原理，其特征在于，使经过低温预热的高压气体携带所需打印的粉末颗粒材料，经过缩放型拉瓦尔喷管之后，产生超音速气固双向流，高速粒子流在固态情况下从喷管喷出，撞击基体的同时发生塑性变形冷焊粘结在基体上；与此过程配合的是在打印平台所在的真空密封室内，该打印平台可由计算机控制，根据需要进行高度方向的伸缩、围绕三个转轴的旋转；根据实际所需打印的三维模型的特点，计算机自动计算与分析沿着哪一个截面设置打印截面效果更好，此时可自由旋转升降的打印平台调整自身高度与所需角度，与打印喷头形成有利于最佳打印截面的相对工作位置，并且实时调整自身位置，实现快速高效的打印过程。

2.一种基于冷喷涂的3D打印系统，其特征在于，

包括压缩气源1，用于提供高压气体，通常为He、N₂或者它们的混合气体；

包括加热器2，打印过程是先利用加热器2对高压气体进行预热；

包括送粉器3，供应不同种类的打印粉末，由预热过的高压气体携带送粉器供应出一种或多种打印粉末；

包括缩放型拉瓦尔喷管5、可多角度旋转的打印工作平台8，缩放型拉瓦尔喷管5接收从送粉器供应出的打印粉末，粉末经过缩放型拉瓦尔喷管5并产生的超音速气流携带粉末形成高速粒子流，在完全固态的情况下由缩放型拉瓦尔喷管5的喷嘴撞向可多角度旋转的打印工作平台8；

包括密封室6，所述密封室6内设置有粉末回收装置7、多角度旋转工作平台8和可升降平台9，多角度旋转工作平台8的高度由可升降平台9控制；缩放型拉瓦尔喷管5的后端也置于密封室6内，其喷嘴5与多角度旋转工作平台8的距离保持在10～15mm的范围之内；

所述多角度旋转工作平台8的结构为：

包括与升降平台固定的基座85；

包括可在竖直方向转动的第一转轴83，第一转轴83与基座85垂直，且基座85支撑着第一转轴83；

包括具有第二轴线87的第二轴82，第二轴线87与基座85平行；

包括具有第三轴线86的第三轴81；

包括打印平台84，印平台84连接于第三轴81上，且印平台84垂直于第三轴线86；

3D打印的过程中，第一、第二、第三轴线的旋转控制着可旋转打印工作平台的运动；

包括第一计算机4-1，所述缩放型拉瓦尔喷管5是由第一计算机4-1控制；

包括第二计算机4-2，所述可旋转打印工作平台8是由第二计算机4-2控制，通过第二计算机4-2对实际的三维模型进行分析，自动计算与判断最优的打印截面，此时调整打印工作台的相应高度以及角度，并且实时适应动态变化的最佳打印截面。