[发明专利]一种矿物粉料增材制造工艺及制造装置

权利要求书

1.一种矿物粉料增材制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)建立需要进行增材制造的实体三维模型，对模型进行切片处理，切片厚度为0.1mm～0.5mm，每一层切片的轮廓线即为增材制造的铺粉轨迹；

(2)按铺粉轨迹铺设矿物粉料，同时在矿物粉料中添加粘结剂和催化剂，使矿物粉料、粘结剂和催化剂在下落过程中相互混合并沿铺粉轨迹铺设于制造平台上，矿物粉料与粘结剂的质量比为8：1～12：1，矿物粉料与催化剂的质量比为40：1～60：1，所述矿物粉料为石膏粉、锆英砂、石英砂、大理石砂或云母砂的一种或二种以上的混合，所述粘结剂为水玻璃溶液，催化剂为二乙酸甘油酯；

(3)将矿物粉料、粘结剂和催化剂按照每一层切片的铺粉轨迹逐层堆积，完成增材制造的实体成型。

2.一种用于权利要求1所述的矿物粉料增材制造工艺的制造装置，至少包括底座、制造平台、XYZ三轴移动机构和喷料系统，制造平台安装于底座上，喷料系统通过XYZ三轴移动机构驱动并且位于制造平台上方，其特征在于：所述喷料系统包括喷料系统安装板、粘结剂供料单元、催化剂供料单元和矿物粉料供料单元，喷料系统安装板通过XYZ三轴移动机构驱动，粘结剂供料单元、催化剂供料单元和矿物粉料供料单元均安装于喷料系统安装板上，粘结剂供料单元和催化剂供料单元对称分布于矿物粉料供料单元的两侧；所述粘结剂供料单元包括顺序连通的粘结剂电喷枪、软管A和喷液针头A，所述催化剂供料单元包括顺序连通的催化剂电喷枪、软管B和喷液针头B，所述矿物粉料供料单元包括电动推杆、针阀轴和矿物粉料供料枪，电动推杆安装于针阀轴上端并且与针阀轴固连，针阀轴位于矿物粉料供料枪的腔体中，所述针阀轴表面上设有针刺，针阀轴的底端与矿物粉料供料枪的出料口形状相匹配，喷液针头A和喷液针头B对称分布于矿物粉料供料枪出料口的两侧并且与之齐平；还包括控制器和电机驱动器，控制器通过电机驱动器控制电动推杆，粘结剂电喷枪、催化剂电喷枪和XYZ三轴移动机构中的各电气元件均与控制器电性连接。

3.根据权利要求2所述的制造装置，其特征在于：XYZ三轴移动机构安装于制造平台上，由龙门型梁架、X方向移动组件、Y方向移动组件和Z方向移动组件构成，X方向移动组件安装于制造平台上，龙门型梁架通过X方向移动组件驱动，Y方向移动组件通过螺栓安装在龙门型梁架的横梁上，Z方向移动组件通过Y方向移动组件驱动，喷料系统安装板通过Z方向移动组件驱动。

4.根据权利要求3所述的制造装置，其特征在于：所述X方向移动组件包括两组由X方向滚珠丝杠副、驱动X方向滚珠丝杠副转动的X方向电机和与X方向滚珠丝杠副中螺母固连的X方向直线滑块构成的移动机构，两组移动机构对称安装于制造平台上，龙门型梁架的两个底柱分别通过螺栓安装在两个X方向直线滑块上。

5.根据权利要求4所述的制造装置，其特征在于：所述Y方向移动组件由Y方向滚珠丝杠副、驱动Y方向滚珠丝杠副转动的Y方向电机和与Y方向滚珠丝杠副中螺母固连的Y方向直线滑块构成，Z方向移动组件安装于Y方向直线滑块上。

6.根据权利要求5所述的制造装置，其特征在于：所述Z方向移动组件由Z方向滚珠丝杠副、驱动Z方向滚珠丝杠副转动的Z方向电机和与Z方向滚珠丝杠副中螺母固连的Z方向直线滑块构成，喷料系统安装板通过螺栓安装在Z方向直线滑块上。