[发明专利]一种带有控粉挡板的多材料成型装置及其3D打印方法

说明书

本发明公开了一种带有控粉挡板的多材料成型装置及其3D打印方法，包括供粉机构、带有可伸缩控粉挡板的铺粉机构及收粉机构，供粉机构安装于铺粉机构的两侧，用于向铺粉机构提供打印多材料成型件所需的粉末材料；铺粉机构内部形成有成型腔，可伸缩的控粉挡板设于成型腔的上方，能够伸出或收回，通过可伸缩的控粉挡板控制不同材料在成型腔内的粉末量，从而实现对多材料成型件的定量铺粉，控粉挡板能够根据成型件的形状进行柔度变形，实现多材料且不规则成型件的打印；收粉机构用于对成型腔内的残余粉末进行回收。本发明有效解决多材料在成型腔的混粉问题，以及在打印大成型件一定高度后单一材料大量铺粉的问题。

技术领域

本发明涉及3D打印的技术领域，尤其是指一种带有控粉挡板的多材料成型装置及其3D打印方法。

背景技术

近些年来，3D打印的迅猛发展，已引起社会的广泛关注。3D打印技术，也称为增材制造技术，可以根据三维模型快速制造出各种结构复杂的零件。3D打印技术使零件的结构设计可以不受传统工艺制造技术的限制，提高了工艺制造能力，特别是金属的3D打印，金属3D打印作为整个3D打印体系中最为前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。随着3D打印技术的发展,现在如今多材料的成型件是一个主要的发展方向。

目前，基于粉末材料的多材料3D打印技术尚未成熟，采用粉末材料的3D打印技术主要包括选区激光烧结(Selective Laser Sintering-SLS)、选区激光熔化(又称激光选区熔化)(Selective Laser Melting-SLM)、熔融沉积成型(FDM)等，选区激光烧结与选区激光熔化都采用铺粉刮板或铺粉棍进行铺粉，但在成型精度、表面粗糙度表现都比选区激光烧结好，熔融沉积成型(FDM)基于挤出成型和微滴喷射成型工艺的打印技术，主要通过喷头进行挤出打印。

当前，现有的3D打印工艺大多是单材料打印，即使已有的一些多材料3D打印工艺也主要是基于多喷头技术，然而基于多喷头方法存在诸多不足和局限性，如：(1)无法实现多材料各组分的精确控制；(2)配置喷头数量有限可打印材料种类数量受限；(3)多喷头结构和操作复杂，设备成本高；(4)喷头之间需要频繁切换，打印效率低；(5)大多是主体材料打印和支撑材料打印，难以完成梯度材料产品的打印,等等。另外，多材料成形喷头一般采用多个喷头并行安装在同一高度，打印过程中一般只有一个喷头在工作，同一高度处在待命状的其他喷头就可能存在对构建组织成形面的干扰。因此，现有的3D打印技术难以实现多材料、多尺度结构一体化制造。

综上所述，为了3D打印技术的发展，相比于喷头技术，在粉床送粉方面的多材料3D打印上进行梯度零件的打印技术比较少，需要进行探索。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种带有控粉挡板的多材料成型装置及其3D打印方法，能够有效解决打印多材料成型件在成型腔的混粉问题，以及在打印大成型件一定高度后单一材料大量铺粉的问题。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案如下：

一种带有控粉挡板的多材料成型装置，包括供粉机构、带有可伸缩控粉挡板的铺粉机构及收粉机构，所述供粉机构安装于铺粉机构的两侧，用于向铺粉机构提供打印多材料成型件所需的粉末材料；所述铺粉机构内部形成有成型腔，所述可伸缩的控粉挡板设于成型腔的上方，能够伸出或收回，通过可伸缩的控粉挡板控制不同材料在成型腔内的粉末量，实现成型腔内不同材料粉末的高度的控制，从而实现对多材料成型件的定量铺粉，所述控粉挡板能够根据成型件的形状进行柔度变形，实现多材料且不规则成型件的打印；所述收粉机构用于对成型腔内的残余粉末进行回收。