[发明专利]亲磁性粉末材料吸附面成型的快速成型装置及方法

说明书

本发明涉及一种亲磁性粉末材料吸附面成型的快速成型装置及方法，装置包括一个内盛装有亲磁性粉末材料的供粉缸，在供粉缸上方设有可沿平向及竖直向移动的移动支架，在移动支架下设有一个由电磁铁组带动的隔板和一个粘接材料涂刷器，在供粉缸旁设有可沿平向移动的成型缸，在成型缸的缸壁内部布置有感应加热线圈组。本发明的创新点是通过将分层截面信息转换为控制电磁铁组的电信号，使隔板在磁场作用下进行亲磁性粉末材料的吸附，再控制电磁铁组及隔板进入预先涂敷有粘结材料的成型缸中完成一层整面的成型，通过将吸附的亲磁性粉末材料一次一层固定在粘结涂敷层上，再利用感应加热线圈组对整个原型件进行分层加热，最终生成三维实体的装置。

技术领域

本发明属于快速成型制造设备技术领域，涉及一种亲磁性粉末材料吸附面成型的快速成型装置及方法，所述的亲磁性粉末材料为铁、钴、镍等或者含有铁、钴、镍等材料的粉末物质。

背景技术

快速成型技术诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近30年来制造领域出现的一个重大成果。快速成型技术的基本过程是在计算机控制下，根据零件三维模型的分层截面信息，在快速成型机的X-Y平面依次成型各层截面，然后通过在Z方向上逐层累加，最终实现零件的三维成型。目前比较成熟的快速成型技术有光固化成型技术(SLA)、选择性激光烧结技术(SLS)、熔积成型技术(FDM)和电子束沉积技术(EBM)等等；而在快速成型领域内被3D打印工艺系统广泛使用的打印材料，从形态上主要包含四种：液态光敏树脂材料、薄材(纸张、塑料膜)、低熔点丝材和粉末材料，这些材料从成分上几乎涵盖了目前生产生活中的各类材料包括塑料、树脂、蜡等高分子材料、金属和合金材料、陶瓷材料等。相比于传统的制造技术，快速成型技术拥有以下优点：1、自由性：可以加工任何复杂形状的零件，其制造工艺与零件的复杂程度无关，不受工具限制，可以实现自由制造，越是复杂的零件越能显示快速成型技术的优势；2、快速性：从CAD设计完成到原型零件的加工完成一般情况下只需要几个至十几个小时的时间，加工周期短，可以节省大量的时间；3、较低成本：制造成本多与产品的复杂程度无关，无需制造复杂昂贵的模具且制造过程无废料；4、理论上所有的材料都能用来进行原型的制作，无论是金属材料，还是非金属材料。

但目前公知的快速成型装置及工艺也面临着一系列的问题，主要有：1、FDM成型工艺由于经历了固-液-固的相变过程，温度难于控制，且成型过程由于材料问题常伴随有刺激性气味的释放；2、SLS成型工艺使用激光作为热源，因此成本就较为昂贵，同时由于是烧结作用，严格来讲原型件是被粘结起来的，因此成型件的力学性能较差，无法直接使用；3、SLA工艺使用的光敏树脂材料价格较为昂贵，因此工艺成本相对较高。

公开号为CN103817941A的中国专利文本曾公开了一种磁流变面成型的快速成型装置及方法，该方法需要将原型件置于磁场或低温条件下进行保存，操作较为麻烦，同时原型件要依靠磁力将磁流体材料聚合起来，因此零件强度差。

另公开号为CN103213281的中国专利文本曾公开了一种“基于磁流变材料的3D打印快速成型装置及方法”，该项技术需要喷头在磁场喷射磁流变材料，由于磁流变材料颗粒直径太小及精度要求，喷头设计较为复杂，磁流变材料未从喷嘴喷出就由于磁场影响固化进而堵塞喷嘴，并且成型采用点-线-面成型，速度较低。

又公开号为CN106142578A的中国专利文本还曾公开了一种“磁控烧结成型装置及方法”，此装置设置有对磁性球体进行加热的电磁加热器，同时安装有用于控制磁性球体移动的电磁铁，通过电磁铁来移动带有温度的小球达到对粉末材料烧结的目的。但是其忽略了温度会对磁场产生影响，这样小球的运动精度会受到影响，同时小球与粉末材料并不是完全的点接触，严格来讲是面接触，这也会影响到原型的成型精度。

发明内容