[发明专利]一种非均质实体的制造方法及设备

权利要求书

1.一种非均质实体的制造方法，该方法基于浆料的微流挤压与多组分材料按比例的实时混合，采用如下步骤：

(1)首先由三维CAD软件设计出不含任何材料信息的实体模型，然后根据成形实体的工艺要求，将实体模型按设计厚度切片分层，得到实体模型每一层的二维层片信息；

(2)材料信息添加软件根据二维层片内填充轮廓对材料组分的要求，控制多组分材料混合挤压成形头完成不同材料组分料浆的按配比混合，得到符合填充轮廓要求的材料组分的料浆；在常规运动控制软件的控制下，多组分材料混合挤压成形头沿X轴和Y轴方向运行，完成实体二维层片内一条填充轮廓的挤压成形；然后，根据该二维层片内下一条填充轮廓对材料组分的要求控制多组分材料混合挤压成形头按比例混合各种不同材料组分的料浆，得到该填充轮廓所需材料组分的料浆；依上所述连续按配比混合不同材料组分料浆，然后挤压成形，直至完成该二维层片的挤压成形；使二维层片内填充轮廓的材料组分沿设计方向呈梯度连续变化；所述多组分材料混合挤压成形头主要包括不同材料组分料浆配比系统和静态混合系统；

(3)在计算机的控制下，使多组分材料混合挤压成形头沿Z轴方向运动，向上移动一个实体层片的高度，采用与第(2)步一样的方法完成实体第二层片的挤压成形，同时使第一层片与第二层片粘结成一个整体；

(4)重复第(2)和(3)步方法，依次按照所述实体每一层的二维层片信息逐层进行制造，并依次粘结成一个整体，直至制得所述的非均质实体。

2.根据权利要求1所述非均质实体的制造方法，其特征在于所述材料信息添加软件在二维层片内添加材料信息的方式有三种：线性方式、非线性方式和线性与非线性相结合方式。

3.一种非均质实体的制造设备，其特征在于该制造设备适用于本发明所述的制造方法，包括三维运动控制平台、多组分材料混合挤压成形头、供气及气压控制装置和控制系统；所述的三维运动控制平台包括底板、龙门支架、成形平台、X向传动机构、X向精密线性模组的滑块、Y向传动机构、Y向精密线性模组的滑块、Z向传动机构和Z向精密线性模组的滑块；所述龙门支架竖直安装在底板上，成形平台安装在Y向精密线性模组的滑块上，X向传动机构固定在龙门支架上，Z向传动机构固定在X向精密线性模组的滑块上，Y向传动机构直接固定在底板上；

所述多组分材料混合挤压成形头包括料腔盖、供料腔、预混合储料腔、静态混和器、两位两通电磁阀、终料储料腔、用于连接各元件的连接导管、输送恒压气体的上气体导管、下气体导管和喷嘴；所述静态混合器包括静态混合腔及其内部填装的固体小颗粒；所述多组分材料混合挤压成形头安装在Z向精密线性模组的滑块上；

所述供气及气压控制装置主要包括气泵、减压阀、两位三通电磁阀和气体导管；

所述的控制系统包括控制装置、计算机和材料信息添加软件；控制装置通过通用扩展槽与计算机相连接。

4.根据权利要求3所述非均质实体的制造设备，其特征在于所述多组分材料混合挤压成形头是以设计的厚度、长度和宽度的有机玻璃板为基体，应用激光内雕刻技术将供料腔、料腔盖、活塞、预混合储料腔、静态混和腔、终料储料腔、用于连接各元件的连接导管和输送恒压气体的上、下气体导管内雕刻于所述有机玻璃板基体上，加工成为多组分材料混合挤压成形一体头；所述供料腔、预混合储料腔、静态混和腔和终料储料腔之间均通过内雕刻于有机玻璃板上的导管相连；所述两位两通电磁阀均为内嵌于所述有机玻璃板内；所述供料腔部分外露于有机玻璃板，供料腔外露于有机玻璃基体部分其顶部左右两侧各带有一个固定装置；所述料腔盖中心带有一个连接气体导管用的接口，其左右两侧各带有一个与上述供料腔上部固定装置相互配合使用的固定装置，所述预混合储料腔和终料储料腔的上部均带有通入恒压气体的气体导管，通过气体导管向预混合储料腔、静态混合器和终料储料腔内料浆提供气体预压力。

5.根据权利要求3所述非均质实体的制造设备，其特征在于所述固体小颗粒为金属或非金属氧化物，包括二氧化硅、氧化铝或氧化铜，固体小颗粒直径为0.5～2mm；所述静态混合腔内装满所述的固体小颗粒。

6.根据权利要求3所述非均质实体的制造设备，其特征在于所述料腔盖和活塞均由橡胶材料构成；料腔盖的下部带有螺纹。