[发明专利]一种用于无机胶凝材料制品增材制造的成形装置与方法

权利要求书

1.一种用于无机胶凝材料制品增材制造的成形装置，其特征在于，所述成形装置包括超声振动铺粉装置、喷射装置、成形缸和升降台；所述超声振动铺粉装置用于将无机胶凝材料在升降台上表面均匀铺展并振实成平面；所述喷射装置包括至少两组喷头或两组喷头阵列，其中一组喷头或喷头阵列用于向该材料层上制品所对应的水平截面实体区域轮廓外缘喷射阻渗剂,另一组喷头或喷头阵列用于向该材料层上制品所对应的水平截面实体区域喷射凝结剂；所述升降台置于成形缸内，沿成形缸内壁面进行升降运动，用于承载铺展的无机胶凝材料。

2.根据权利要求1所述的成形装置，其特征在于，所述超声振动铺粉装置工作时，将以高于20KHz的超声频率振动；所述喷射装置的喷头或喷头阵列的喷射频率f的范围：

1KHz＜ f ＜20KHz。

3.根据权利要求1或2所述的成形装置，其特征在于，用于喷射阻渗剂的喷头或喷头阵列，其所能喷射的液体的粘度η的范围：

1CP＜ η ＜150CP。

4.一种权利要求1至3任一项所述用于无机胶凝材料制品增材制造的成形装置的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)超声振动铺粉装置将粉末状无机胶凝材料在平面上铺展并振实成指定厚度的材料层；

b)一组喷头或喷头阵列向该材料层上制品所对应的水平截面实体区域轮廓外缘喷射阻渗剂；

c)另一组喷头或喷头阵列向该材料层上制品所对应的水平截面实体区域喷射凝结剂；

d)依次重复上述步骤，直至完成制品的成形；

其中，所述无机胶凝材料与凝结剂固化反应形成所对应的材料层上的制品层，阻渗剂阻止凝结剂与制品在水平截面实体区域外的胶凝材料发生反应，并在制品表面形成阻渗透包裹层，完成制品的成形后破除阻渗透包裹层即获得所需制品。

5.根据权利要求4所述的成形方法，其特征在于，所述凝结剂与无机胶凝材料相匹配，由水、水玻璃、速凝剂、碱金属溶液中的一种或数种组成。

6.根据权利要求4所述的成形方法，其特征在于，所述无机胶凝材料为水泥或地质聚合物，也包括以无机胶凝材料为基料的水泥基复合材料或地质聚合物基复合材料。

7.根据权利要求6所述的成形方法，其特征在于，所述水泥基复合材料为水泥基材混合填充料或增强料而成，地质聚合物基复合材料为地质聚合物基材混合填充料或增强料而成。

8.根据权利要求7所述的成形方法，其特征在于，所述填充料为骨粉、石粉、陶瓷粉、有机高分子聚合物粉中的一种或多种，所述增强料为碳纤维、玻璃纤维、矿物纤维中的一种或多种。

9.根据权利要求7-8任一所述的成形方法，其特征在于，所述填充料粒径分布为D₁₀=30微米，D₅₀=50微米，D₉₀=80微米，所述增强料长度不大于120微米，不小于40微米，且长度不超过90微米的比例不小于90%。

10.根据权利要求7-9任一所述的成形方法，其特征在于，当所述水泥为高铝水泥，所述填充料为陶瓷粉，且陶瓷粉粒径不超过20微米，所成形的制品作为生坯件经烧结后获得以陶瓷相为主的陶瓷制品；当所述填充料为有机高分子聚合物粉末时，制品成形后，需置于加温装置内加温至该聚合物的熔点，再缓冷至室温。