[发明专利]一种金属三维增材制造装置与方法

权利要求书

1.一种金属三维增材制造装置，包括内部设有导电体（5）的射流喷头（1）、阴极基底（6）、电沉积电源（8）、电解液循环过滤系统（7），其特征是：它还包括与高分子聚合物供应源（9）相连通的成膜喷头（2）、与热气源（10）相连通的喷气喷头（3）、与去离子水源（11）相连接的清洗喷头（4）；所述的成膜喷头（2）、喷气喷头（3）、清洗喷头（4）依次安设于射流喷头（1）的正后方；所述的成膜喷头（2）、喷气喷头（3）、清洗喷头（4）各均设有2个喷口；所述的射流喷头（1）安设于成膜喷头（2）的2个喷口的正中间；所述的喷气喷头（3）和清洗喷头（4）各自的2喷口间的距离与成膜喷头（2）的2个喷口间的距离相等。

2.根据权利要求1所述的一种金属三维增材制造装置，其特征在于：所述的射流喷头（1）的喷口的形状可为圆形、扁形或长方形。

3.根据权利要求1所述的一种金属三维增材制造装置，其特征在于：所述的成膜喷头（2）、喷气喷头（3）和清洗喷头（4）的各自的2个喷口间的距离可调。

4.根据权利要求1所述的一种金属三维增材制造装置，其特征在于：所述的射流喷头（1）、成膜喷头（2）、喷气喷头（3）和清洗喷头（4）各自的喷口距阴极基底（6）间的距离可调。

5.根据权利要求1所述的一种金属三维增材制造装置，其特征在于：所述的射流喷头（1）与电解液循环过滤系统（7）相连通。

6.根据权利要求1所述的一种金属三维增材制造装置，其特征在于：所述的导电体（5）和阴极基底（6）分别与电沉积电源（8）的正极和负极连接。

7.一种金属三维增材制造方法，其特征在于：包含以下步骤：

S1、调整成膜喷头（2）相对于阴极基底（6）的高度至设定值；

S2、打开成膜喷头（2），并在使其按设定轨迹相对于阴极基底（6）作扫描运动的同时，喷出的电绝缘高分子聚合物堆积在阴极基底（6）上形成两列厚度相等且相隔一定距离的第一层膜层，关闭成膜喷头（2）；

S3、调整射流喷头（1）相对于阴极基底（6）的高度至设定值，将射流喷头（1）置于所形成的两列的第一层膜层的正中间，打开射流喷头（1）和电沉积电源（8）的同时，使射流喷头（1）喷射出的液束按S2步骤中成膜喷头（2）的扫描轨迹和起终点位置作扫描运动以在两列的第一层膜层的中间电沉积填充金属，当两列第一层膜层的中间沉积的金属层的厚度等于第一层膜层厚度时，停止扫描运动，同时关闭射流喷头（1）和电沉积电源（8）；

S4、分别调整射流喷头（1）、成膜喷头（2）、喷气喷头（3）和清洗喷头（4），使它们各自相对于第一层膜层上表面间的高度等于各自的设定值，并调整成膜喷头（2）、喷气喷头（3）和清洗喷头（4）各自的2喷口间的距离至设定值；

S5、打开电沉积电源（8），并使射流喷头（1）和成膜喷头（2）、喷气喷头（3）、清洗喷头（4）中的所有喷口处于打开状态；

S6、驱动射流喷头（1）、成膜喷头（2）、喷气喷头（3）、清洗喷头（4）按设定轨迹作扫描运动，在利用清洗喷头（4）和喷气喷头（3）分别对第一层膜层表面进行清洗和干燥的基础上，在第一层膜层上叠加一定厚度的第二层膜层，同时，在第一层金属层上形成一定厚度的第二层金属层，当第二层金属层的厚度等于第二层膜层厚度时，关闭所有喷头，断开电沉积电源（8）；

S7、依次按照步骤S4、S5、S6重复进行操作，直至金属层的总厚度达到要求值为止，整个装置停止工作；

S8、去除所有膜层后，得到三维金属构件。