[发明专利]一种固体推进剂增材制造系统及外表面旋转成型方法有效

专利信息
申请号: 201710043724.8 申请日: 2017-01-19
公开(公告)号: CN106863801B 公开(公告)日: 2019-04-16
发明(设计)人: 蔺向阳;曹宇鹏 申请(专利权)人: 南京理工大学
主分类号: B29C64/245 分类号: B29C64/245;B29C64/232;B29C64/236;B29C64/241;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02;B33Y80/00
代理公司: 南京理工大学专利中心 32203 代理人: 马鲁晋
地址: 210094 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 固体 推进 剂增材 制造 系统 外表 旋转 成型 方法
【说明书】:

发明公开了一种适用于固体推进剂增材制造的具有旋转轴的3D打印机和利用具有旋转轴的3D打印机增材制造固体推进剂的方法。本发明成型平台改变为圆筒外表面,即将推进剂药柱在圆筒外表面成型。首先用建模软件设计出推进剂药柱模型,然后用建模软件将药柱模型做展开变换,将展开变换后得到的新的三维立体模型以特定的放置方式置于3D打印上位机软件中,切片并生成G代码最后通过打印喷头挤出物料,在圆筒外表面层层堆积,得到固体推进剂药柱。利用具有旋转轴的3D打印机增材制造的固体推进剂轴向和径向上的力学性能将有大幅度提高。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域,特别是一种适用于固体推进剂增材制造的具有旋转轴的3D打印机和利用具有旋转轴的3D打印机增材制造固体推进剂的方法。

背景技术

传统的热塑性固体推进剂成型制造主要是采用螺压成型工艺,随着成型尺寸的增加,设备系统也越来越庞大,成型所需要的压力成倍提高,成型制造系统的能源消耗增加,制造难度显著增大,综合制造成本大幅度提高。更重要的是推进剂的成型质量控制的难度也加大,制造过程发生燃爆事故的危险性提高。对于高固体含量较高的热塑性高能固体推进剂,物料的分散均匀性和力学性能的稳定性是决定使用性能的关键质量指标。采用螺压挤出工艺制备固体推进剂时,随着填料比例的提高成型压力会大幅度提高,有时高达30MPa以上,成型需要的温度也会随固体填料的增加而提高。要求螺杆挤出设备的整体强度和部件的强度非常高,设备体积也相应增大。固体填料的引入还会带来物料塑化程度不够、物料分散不均匀、块体材料的密实性不够等问题。目前,解决上述问题的主要方法主要采用更大尺寸、强度更高的成型设备,不仅增加制造成本,生产效率也比较低。此外,采用传统的螺压工艺制备热塑性的固体推进剂,无法实现一些形状复杂和多材质复合的变燃速推进剂药柱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以采用较小的设备制造大尺寸和复杂形状的热塑性固体推进剂的具有旋转轴的3D打印机和利用具有旋转轴的3D打印机增材制造固体推进剂的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为:一种适用于固体推进剂增材制造的3D打印机,包括圆筒状打印平台、三个步进电机和打印喷头,其中三个步进电机分别为第一步进电机M1、第二步进电机M2和第三步进电机M3

所述圆筒状打印平台绕圆筒轴转动,该圆筒轴与水平面平行,圆筒状打印平台在步进电机M1的控制下转动;打印喷头位于圆筒外部的上部,并在第二步进电机M2和第三步进电机M3的控制下运动,该打印喷头在第二步进电机M2的控制下沿旋转轴水平运动,并在第三步进电机M3的控制下沿竖直方向运动;所述圆筒状打印平台的使用面为圆筒外表面。

所述打印喷头的数量至少为1个,喷口竖直向下。

一种基于上述适用于固体推进剂增材制造的3D打印机的打印方法,包括以下步骤:

步骤1、将待打印的固体推进剂药柱模型作展开变换,得到新的三维立体模型;所述的中固体推进剂药柱模型的截面包括内燃管状、内燃星形、管状、车轮形、树枝形、管套型、狗骨型、多槽形孔和椭圆形。

所述的将待打印的固体推进剂药柱模型作展开变换具体为:

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