[发明专利]一种室温挤出复杂结构件坯体的成形装置

说明书

本发明公开了一种室温挤出复杂结构件坯体的成形装置，包括糊剂挤出系统、成形台面、xyz三维运动平台、挤出压力测试分析系统、机器视觉系统、人工神经网络智能分析系统、计算机、控制系统，其特征在于：所述的糊剂挤出系统和成形台面分别安装在z方向运动平台和x、y方向运动平台上，挤出压力测试分析系统与糊剂挤出系统相连，机器视觉系统安装在糊剂挤出系统出口处，用于实时监控挤出过程，人工神经网络智能分析系统安装在计算机系统里。本发明改变了现有室温挤出3D打印技术中工艺参数选择主要依据于经验、成形质量波动大的现状，实现了工艺参数的智能科学选择，提高了复杂结构件坯体的成形质量以及成形过程的稳定性和可重复性。

技术领域

本发明涉及一种挤出3D打印成形装置，尤其是针对复杂结构件坯体成形的室温挤出成形装置，属于增材制造(3D打印)设备技术领域。

背景技术

复杂结构件，特别是复杂陶瓷结构件的制造一直是制造领域的难点。例如，功能陶瓷(如钛酸钡等)在电子行业具有非常广泛的应用，骨组织工程支架(如羟基磷灰石骨支架等)在骨损伤修复中的应用等。传统制造复杂陶瓷结构件的方法有粉浆浇铸，压实，带式浇铸，干燥铸造等，这些方法在制造复杂陶瓷结构件时在脱模和后处理方面存在许多缺点，并且由于模具成本昂贵而限制了结构件的几何形状、复杂性和微观结构的控制。近年来，随着增材制造(3D打印)技术的不断发展，用3D打印技术制造复杂结构件，可以克服传统成形方法上的缺点，其中，室温挤出3D打印技术由于具有成本低，操作相对容易等优势在制造复杂结构件，特别是复杂陶瓷结构件上获得应用。用室温挤出3D打印技术成形的复杂结构件坯体结合高温烧结工艺可以获得复杂的结构形状以及微观结构控制。尽管具有上述许多优势，但用室温挤出3D打印技术成形复杂结构件坯体时，成形质量波动较大，可重复性较差，究其原因是室温挤出3D打印技术的挤出压力、挤出速度、糊剂配比、挤出器几何形状等工艺参数对打印质量的影响很大。目前，该技术挤出压力、挤出速度、糊剂配比等工艺参数的选择主要依据于经验决定，而工艺参数选择不当会严重影响打印过程控制，进而严重影响复杂结构件的尺寸精度和几何精度，降低了复杂结构件的成形质量。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种室温挤出复杂结构件坯体的成形装置，用于复杂结构件坯体的挤出成形，依据机器视觉和挤出压力测试分析系统实时数据，通过人工神经网络系统的智能分析，智能科学选择工艺参数，实时调控挤出压力、挤出速度等工艺参数，以保证工艺过程的稳定性和可重复性，提高复杂结构件坯体的成形质量。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种室温挤出复杂结构件坯体的成形装置，用于复杂结构件坯体的挤出成形，包括糊剂挤出系统、成形台面、xyz三维运动平台、挤出压力测试分析系统、机器视觉系统、人工神经网络智能分析系统、计算机、控制系统，其特征在于：所述的糊剂挤出系统安装在z方向运动平台上，所述的成形台面安装在x、y方向运动平台上，所述的挤出压力测试分析系统与所述的糊剂挤出系统相连，用于实时检测挤出压力，所述的机器视觉系统安装在所述的糊剂挤出系统末端执行件喷嘴口处，用于实时监控挤出过程，所述的人工神经网络智能分析系统安装在所述的计算机系统里；

所述的糊剂挤出系统包括：

电机、减速器、传动轴、以及至少一个挤出器；

挤出器，包括挤出器容器、活塞、喷嘴、以及容器中的糊剂，用于将存放在容器中的糊剂在电机的带动下挤出到所述的成形台面上；

所述的挤出压力测试分析系统包括：

压力传感器、测压系统；

压力传感器安装在所述的糊剂挤出系统的传动轴上，并与测压系统相连；

压力传感器、测压系统、计算机、人工神经网络智能分析系统、控制系统构成挤出压力的半闭环控制，用于在每一层的挤出成形时，实时检测挤出压力并调控电机的转速和减速器的减速比，以达到调控挤出压力、挤出速度的目的；