[发明专利]基于粉床增材制造的多维连续梯度材料制备装置及方法

权利要求书

1.一种基于粉床增材制造的多维连续梯度材料制备装置，其特征在于，所述装置自上而下依次包括储粉器、定量供粉器、栅格料槽、混粉器和铺粉器；平面XY为水平面，所述铺粉器的铺粉方向为Y向，所述储粉器的移动方向为X向，竖向为Z向，其中X向、Y向和Z向相互垂直；

所述储粉器数量为两个或若干个，所述储粉器沿Y向并排设置，每个所述储粉器的下方均设置有用于控制粉末供给量的所述定量供粉器；所述储粉器能沿X向移动；

所述栅格料槽呈漏斗状，且在X向形成格栅；所述格栅漏斗承接来自所述定量供粉器的两种或多种粉末，并在X向上形成各粉末的设定梯度；

所述混粉器设置于所述栅格料槽的下端，用于使来自于所述格栅料槽的粉末在Y向均匀混合，在X向保持设定梯度；

所述铺粉器设置于选区激光熔化设备的工作台上，且在所述混粉器的下方，用以承接来自所述混粉器的Y向已均匀混合，X向保持设定梯度的粉末；所述铺粉器在工作台上沿Y向铺粉。

2.如权利要求1所述的基于粉床增材制造的多维连续梯度材料制备装置，其特征在于，所述装置还包括储粉器驱动单元，所述储粉器驱动单元包括储粉器固定架、滑动导轨和驱动电机；

所述滑动导轨沿X向设置，两个或多个所述储粉器并排固定安装在所述储粉器固定架上，所述储粉器固定架滑动连接在所述滑动导轨上，所述驱动电机驱动所述储粉器固定架沿所述滑动导轨沿X向移动。

3.如权利要求2所述的基于粉床增材制造的多维连续梯度材料制备装置，其特征在于，所述栅格料槽顶部为长方形，顶部X向长度与所述滑动导轨相同，顶部Y向宽度根据所述储粉器尺寸及数目确定。

4.如权利要求2所述的基于粉床增材制造的多维连续梯度材料制备装置，其特征在于，所述栅格料槽内部沿X向设置等距隔断，相邻所述隔断之间形成一个栅格；所述储粉器固定支架沿所述活动导轨运动时，运动起始位置为第一个栅格，每次运动步长为一个栅格间距。

5.如权利要求1所述的基于粉床增材制造的多维连续梯度材料制备装置，其特征在于，所述混粉器为混粉滚筒，呈圆柱状，水平放置，能绕X向旋转轴旋转。

6.如权利要求2所述的基于粉床增材制造的多维连续梯度材料制备装置，其特征在于，所述装置还包括控制单元，所述控制单元分别与所述驱动电机及定量供粉器控制连接。

7.如权利要求6所述的基于粉床增材制造的多维连续梯度材料制备装置，其特征在于，每个所述定量供粉器均单独控制。

8.如权利要求1所述的基于粉床增材制造的多维连续梯度材料制备装置，其特征在于，所述装置置于选区激光熔化设备工作台上方，所述选区激光熔化设备包括工作台、成型缸、激光器和扫描振镜。

9.一种基于粉床增材制造的多维连续梯度材料制备方法，使用如权利要求1-8任一项所述的装置，其特征在于，所述方法包括：

S1、两个或多个储粉器沿Y向并排固定在储粉器固定架上，不同储粉器分别盛放不同种类的粉末；

S2、储粉器的初始位置为栅格料槽的第一个栅格，储粉器沿X向每次运动步长为一个栅格间距；每个储粉器根据各自设定通过定量供粉器供给不同量的粉末至栅格料槽的当前栅格当中，然后驱动电机控制储粉器运动至下一个栅格，重复供粉动作直至走完全部栅格，即实现粉末的配比沿X向梯度变化；

S3、混粉器承接来自于栅格料槽的粉末，使粉末在Y向均匀混合，在X向保持设定梯度；

S4、铺粉器承接来自于混粉器的粉末，铺粉器在工作台上沿Y方向运动，将梯度粉末铺放到成型缸上；

S5、激光扫描成型缸粉层，完成零件当前层打印；

S6、重复步骤S2-S5，直至完成零件的所有层打印，通过控制每层粉末沿X向的成分配比，及不同层粉末沿Z向的成分配比，实现零件在X-Z维度上具有连续可控的梯度分布。

10.如权利要求9所述的基于粉床增材制造的多维连续梯度材料制备方法，其特征在于，步骤S2中，储粉器沿X向每次运动步长及栅格间距均为1mm。