[发明专利]一种增材制造系统及增材制造方法

说明书

本发明公开了一种增材制造系统及增材制造方法，用于制造三维金属零件，系统包括：熔融组件、金属液喷射组件、三维运动平台、塑性挤压组件、切削组件、控制组件和视觉检测组件；方法步骤为：按照设定路径移动基板或金属液喷头，将金属液逐层喷射沉积到基板上，并且每喷射完一层沉积层，基板下降一层；当每喷射完预设沉积层之后，对沉积层施加压力进行挤压，同时对喷射完成的三维金属零件进行同工位下的内外轮廓减材精加工，直至完成所述三维金属零件。本发明在喷射沉积金属制件的过程中，对金属制件施加压力后进行同工位内外轮廓精加工，能够实现金属制件内部逐层致密化，有效减少甚至消除内部孔隙，细化工件内部晶粒，提升零件整体性能和精度。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，特别涉及一种增材制造系统及增材制造方法。

背景技术

金属增材制造是将液态金属按照规定路径逐层沉积到基板上，获得三维金属零件的快速制造方法，具有高效率、低成本、柔性化、绿色化的特点，目前被广泛应用于航空、航天、军事、医疗等高端领域中高性能、结构复杂零部件的快速、直接制造。

目前的金属熔融直写技术、金属喷射成形技术均属于金属增材制造领域范畴。

金属熔融直写技术，是通过基板或熔融直写喷头的三维运动，将熔融金属液按照规定路径沉积，通过逐道、逐层沉积结合，形成金属零件的过程。但熔融直写过程中，由于金属冷却速度较快，当第n层沉积时，n-1层往往已经冷却，余热不足以支持良好的层间重熔，难以形成冶金结合效果。因此，层间结合质量是限制金属熔融直写制件性能的主要问题。

金属喷射成形技术，是通过熔融金属的雾化沉积，直接制取金属零件或坯料的快速成形技术。与金属熔融直写相比，喷射沉积的基础成形单元为雾化金属液滴，沉积时以半固态形式聚集并凝固，解决了明显的分层问题；且金属喷射沉积时雾化金属的快速凝固会提高金属制件性能。但喷射沉积的实质为微铸造，因此不可避免的仍具有部分微观孔隙，致密性仍需提高。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种增材制造系统及增材制造方法。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种增材制造系统，用于制造三维金属零件，所述系统包括：

金属液喷射组件，用于将金属液喷射到基板上；

三维运动平台，包括所述基板和运动组件，所述运动组件用于移动所述基板，从而将所述金属液逐层沉积到所述基板上，沉积层逐层堆积形成所述三维金属零件；

塑性挤压组件，用于在每喷射完成预设层数的沉积层之后，对沉积层施加压力进行挤压，以减少或消除所述三维金属零件内部的空隙；

切削组件，位于所述三维运动平台的同工位，用于对喷射完成的所述三维金属零件进行减材精加工；

控制组件，用于控制所述增材制造系统的各部件进行加工作业；

视觉检测组件，用于检测挤压之后的沉积层是否达到预设厚度，如果达到所述预设厚度，所述塑性挤压组件则停止挤压；如果挤压之后的沉积层未达到预设厚度，则继续按照设定挤压参数进行挤压加工，直至挤压之后的沉积层达到预设厚度。

进一步的，所述运动组件包括纵向轴、横向轴、竖向轴、第一滑块以及第二滑块；

所述纵向轴固定于所述三维运动平台上，所述纵向轴承载所述第一滑块，所述第一滑块能够沿所述纵向轴移动，所述第一滑块上固定有所述横向轴，所述横向轴承载所述第二滑块，所述第二滑块能够沿所述横向轴移动，所述第二滑块还连接所述竖向轴，所述竖向轴能够相对所述第二滑块上下移动，所述竖向轴的上端设置所述基板。

进一步的，所述塑性挤压组件包括压实组件和压实运动组件，其中所述压实组件可进行加热，对沉积层进行不同温度的压实加工，压实组件为辊压、锻压、锻打装置中的一种；其中所述压实组件通过所述压实运动组件以设定高度、压力、速度和道次对沉积层进行压实加工。