一种用于无机胶凝材料制品增材制造的成形装置与方法
专利汇可以提供一种用于无机胶凝材料制品增材制造的成形装置与方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于无机胶凝材料制品 增材制造 的装置与方法。该装置设置了不少于两组喷头或喷头阵列，结合相应方法，用以制造结构形状复杂、尺寸 精度 及表面 质量 要求高的无机胶凝材料制品和特殊陶瓷制品。阻渗层在制品与其周围的粉末材料之间形成阻隔 凝结 剂渗透的隔离带，保证制品有更好的表面质量和更高的尺寸精度，并使未参与制品成形的粉末材料不被污染。，下面是一种用于无机胶凝材料制品增材制造的成形装置与方法专利的具体信息内容。
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。
一种用于无机胶凝材料制品增材制造的成形装置与方法
技术领域
背景技术
发明内容
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，阻渗剂的加入能有效防止凝结剂在非对应实体区域的粉末状材料中渗透，从而保证制品的精度和表面光洁度。
1、实现了从数字化设计到数字化直接制造的转变，可较好解决无机胶凝材料精细制品的成形问题，实现现有技术难于甚至无法制作的具有复杂外形、复杂内腔、镂空或叠套结构，表面光滑的精细制品的直接成形，其中尺寸精度可达百微米级，甚至百微米以下级。
图3表示的是制作陶瓷精制品的工艺过程。
具体实施方式
1、喷头或喷头阵列3、成形缸4和升降台5，超声振动铺粉装置1用于将无机胶凝材料6在升降台5上表面均匀铺展并振实成平面，喷射装置3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3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3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，升降台5置于成形缸4内，沿成形缸4内壁面进行升降运动，用于承载铺展的无机胶凝材料。
2、将粉末状地质聚合物材料、阻渗剂（虫胶清漆）和凝结剂（NaOH溶液）等原材料载入成形装置；
3、成形装置内的超声振动铺粉机构将粉末状原材料摊铺并振实成平整且厚度约0.1mm左右的均匀薄层；
4、成形装置内的阻渗剂喷头组，向上述粉料薄层上对应于待制品特定高度的水平截面实体部分的轮廓外缘喷射阻渗剂；
5、成形装置内的凝结剂喷头组，向被上述轮廓包围的区域内喷射凝结剂,被凝结剂浸润的粉末材料产生化学反应，短时间内凝结并原位固化，形成待制品某一高度上相应截面的实体薄层；
上述3、4、5、三步骤将重复进行，直至待制品成形过程全部完成；
6、从成形装置内取出成形工件；
7、除去成形工件表面的阻渗透包裹层，根据需要对成形工件表面作进一步加工或其它后处理；
8、完成制作过程。
2、将高铝水泥与三氧化二铝的均匀混合料、阻渗剂（虫胶清漆）和水基凝结剂等原材料装载入成形装置；
3、成形装置内的超声振动铺粉机构将粉末状原材料摊铺并振实成平整且厚度约0.1mm的均匀薄层;
4、成形装置内的阻渗剂喷头组，向上述粉料薄层上对应于待制品特定高度的水平截面实体部分的轮廓外缘喷射阻渗剂；
5、成形装置内的凝结剂喷头组，向被上述轮廓包围的区域内喷射凝结剂,被凝结剂浸润的粉末材料产生化学反应，短时间内凝结并原位固化，形成待制品某一高度上相应截面的实体薄层；
上述3、4、5、三步骤将重复进行，直至待制品成形过程全部完成；
6、从成形装置内取出成形完毕的陶瓷坯件；
7、除去陶瓷坯件表面的阻渗透包裹层，根据需要对其表面作进一步加工或其它后处理；
8、将陶瓷坯件置于潮湿处，使之继续后固化以达到预期强度；
9、可根据需要对生坯件进行高精度加工，提高生坯件的尺寸精度；
10、将已达到预期强度的陶瓷坯件放入陶瓷烧结炉内烧结，最终完成陶瓷精制品的制造。
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