[发明专利]一种基于冷喷涂的3D打印方法及系统

摘要

一种基于冷喷涂的3D打印方法及系统。使经过低温预热的高压气体携带所需打印的粉末颗粒材料，经过缩放型拉瓦尔喷管之后，产生超音速气固双向流，高速粒子流在固态情况下从喷管喷出，撞击基体的同时发生塑性变形冷焊粘结在基体上；与此过程配合的是在打印平台所在的真空密封室内，该打印平台可由计算机控制，根据需要进行高度方向的伸缩、围绕三个转轴的旋转；根据实际所需打印的三维模型的特点，计算机自动计算与分析沿着哪一个截面设置打印截面效果更好，此时可自由旋转升降的打印平台调整自身高度与所需角度，与打印喷头形成有利于最佳打印截面的相对工作位置，并且实时调整自身位置，实现快速高效的打印过程。

主权项

一种基于冷喷涂的3D打印系统，其特征在于，包括压缩气源(1)，用于提供高压气体，通常为He、N2或者它们的混合气体；包括加热器(2)，打印过程是先利用加热器(2)对高压气体进行预热；包括送粉器(3)，供应不同种类的打印粉末，由预热过的高压气体携带送粉器供应出一种或多种打印粉末；包括缩放型拉瓦尔喷管(5)、多角度旋转工作平台(8)，缩放型拉瓦尔喷管(5)接收从送粉器供应出的打印粉末，粉末经过缩放型拉瓦尔喷管(5)并产生的超音速气流携带粉末形成高速粒子流，在完全固态的情况下由缩放型拉瓦尔喷管(5)的喷嘴撞向多角度旋转工作平台(8)；包括密封室(6)，所述密封室(6)内设置有粉末回收装置(7)、多角度旋转工作平台(8)和可升降平台(9)，多角度旋转工作平台(8)的高度由可升降平台(9)控制；缩放型拉瓦尔喷管(5)的后端也置于密封室(6)内，其喷嘴与多角度旋转工作平台(8)的距离保持在10～15mm的范围之内；所述多角度旋转工作平台(8)的结构为：包括与升降平台固定的基座(85)；包括可在竖直方向转动的第一转轴(83)，第一转轴(83)与基座(85)垂直，且基座(85)支撑着第一转轴(83)；包括具有第二轴线(87)的第二轴(82)，第二轴线(87)与基座(85)平行；包括具有第三轴线(86)的第三轴(81)；包括打印平台(84)，所述打印平台(84)连接于第三轴(81)上，且打印平台(84)与所述第三轴线(86)相垂直；3D打印的过程中，第一轴、第二轴、第三轴的旋转控制着打印平台(84)的运动；包括第一计算机(4‐1)，所述缩放型拉瓦尔喷管(5)是由第一计算机(4‐1)控制；包括第二计算机(4‐2)，所述多角度旋转工作平台(8)是由第二计算机(4‐2)控制，通过第二计算机(4‐2)对实际的三维模型进行分析，自动计算与判断最优的打印截面，此时调整打印平台的相应高度以及角度，并且实时适应动态变化的最佳打印截面。