[发明专利]一种大尺寸高精度功能陶瓷DLP增材制造系统

说明书

本发明提供了一种大尺寸高精度功能陶瓷DLP增材制造系统，所述增材制造系统包括：加料回收子系统，设置在超声送料子系统的一侧，用于根据液面分层反馈的液面情况进行浆料添加与浆料回收；超声送料装置，设置在打印制造子系统上方，用于根据每层的打印要料需求自动混料与供料；伺服运动子系统，设置在打印制造子系统两侧，用于为打印制造子系统提供高精度运动的打印基板，同时反馈液面分层状态；多光机集成子系统，设置在打印制造子系统顶端，用于大尺寸样件成型过程中提供多光机联动作业及无缝拼接；打印制造子系统，设置在恒温恒湿子系统内，用于实现大尺寸样件的长时间打印；所述恒温恒湿子系统用于提供恒定温度和恒定湿度。

【技术领域】

本发明涉及难加工材料增材制造技术领域，尤其涉及一种大尺寸高精度功能陶瓷DLP增材制造系统。

【背景技术】

新材料为新近发展或正在发展的具有优异性能的结构材料和有特殊性质的功能材料。新材料如氧化铝、氮化硅陶瓷，都具有优异的力学、物理和化学性能，在航空航天、海洋船舶、电子通讯、汽车、生物医疗、化工、建筑等领域具有广泛的应用前景。基于材料逐层累加成形的增材制造技术具有个性化定制和数字化制造的优点，适用于成形受传统成形工艺限制的复杂结构高性能新材料零件。

氮化物与氧化物陶瓷是近20多年来迅速发展起来的新型耐高温、高强度、高透波、大宽频高性能工程结构陶瓷。陶瓷因其优异的性能被科学界广泛关注，与之相关的功能材料、结构材料以及一些特殊材料不断涌现。氮化物与氧化物陶瓷材料制备受自身热传导速率和高熔点性能的影响，大尺寸复杂结构陶瓷零件成形受传统成形方法的限制，导致功能陶瓷应用具有很大局限性；

传统的陶瓷制造主要采用模具成坯+烧结工艺，制造工期长、成本高和重复使用率低，且部分特别复杂的陶瓷甚至无法制造。现有的陶瓷增材制造相关研究主要采用光固化(DLP)+烧结或者熔融沉积(FDM)增材制造技术，3D打印精度低、浆料损耗大与稳定性差、成型尺寸小与质量差，成型烧结后的零件部分开裂、翘曲变形和大收缩率等缺陷，降低了功能陶瓷零件的综合性能，且设备和制造成本较高。

大尺寸高精度复杂结构功能陶瓷零件的增材制造新方法对发展轻量化高端装备具有重要的理论意义。通过高精度液面分层控制系统可以精确控制每层的打印精度与质量；通过成型节料超声送料装置可以实现大尺寸昂贵陶瓷材料零件成型过程中的近净成型，实现材料的可回收利用；通过多光机集成系统和高精度大承载伺服运动机构，可以轻松实现大尺寸高精度难加工材料的连续生坯柔性加工制造。工厂可以根据产品的不同功能需求，突破传统设计局限，轻松实现陶瓷材料的个性化设计与制造，解决了难加工材料加工精度低、成型尺寸小、成型质量差、制造成本高和加工周期长的难题。。

因此，有必要研究一种大尺寸高精度功能陶瓷DLP增材制造系统来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种大尺寸高精度功能陶瓷DLP增材制造系统，不仅具有很强的换热能力，还有利于坯壳和结晶器紧密贴合，能够保证结晶器的换热效率和坯壳的均匀性，满足铸坯质量要求。

一方面，本发明提供一种大尺寸高精度功能陶瓷DLP增材制造系统，所述增材制造系统包括：恒温恒湿子系统、加料回收子系统、多光机集成子系统、伺服运动子系统、打印制造子系统和超声送料子系统，其中；

所述加料回收子系统设置在超声送料子系统的一侧，用于根据液面分层反馈的液面情况进行浆料添加与浆料回收；

所述超声送料子系统设置在打印制造子系统上方，用于根据每层的打印要料需求自动混料与供料；

所述伺服运动子系统设置在打印制造子系统两侧，用于为打印制造子系统提供高精度运动的打印基板，同时反馈液面分层状态；

所述多光机集成子系统设置在打印制造子系统顶端，用于大尺寸样件成型过程中提供多光机联动作业及无缝拼接；