[发明专利]一种月面原位月壤聚光熔融成形打印铺粉装置及方法

说明书

本发明公开了一种月面原位月壤聚光熔融成形打印铺粉装置及方法，该装置包括：丝杠电机、丝杠电机输出轴、丝杠电机座、丝杠螺母、第一连接件、固定底座、第二连接件A/B、驱动机构A/B、刮刀连接板、刮刀、高透光玻璃A/B和紧固螺钉；丝杠电机和丝杠电机座分别固定在固定底座的两端；丝杠电机输出轴的两端分别连接丝杠电机和丝杠电机座；丝杠螺母安装在丝杠电机输出轴上；第一连接件与丝杠螺母连接固定；驱动机构A、驱动机构B和刮刀连接板分别与第一连接件连接；高透光玻璃A/B通过第二连接件A/B与驱动机构A/B连接；刮刀安装在刮刀连接板底部。本发明克服了月面低重力极端环境及月壤自身异形等特性带来的月壤原位建造铺粉难题。

技术领域

本发明属于原位资源提取利用技术领域，尤其涉及一种月面原位月壤聚光熔融成形打印铺粉装置及方法。

背景技术

月面原位资源利用技术能够将月球的当地资源转换为空间任务或基地工程建设所需的各种产品，进而能够减少地月间运送物质质量、减少任务成本、拓展资源开发利用、减少对地依赖，是实现未来人类月面长期驻留的基础。月面原位建造/制造技术是原位资源利用中极为重要的一个研究领域，能够为我国未来载人月球的实施和月球科研基地的建设奠定基础。其中，基于粉末床式的原位月壤选择性激光/太阳能聚光熔融三维打印成形技术，被认为是一种极具应用潜力的月面原位建造/制造方法。该技术中使用辊筒或刮刀在打印平台上逐层施加粉末，而后按照设定轨迹利用激光或太阳能聚光选择性地扫描粉末层区域，使粉末层受热熔融、固化成形，构建预期形状的打印部件。

地面上已有成熟的铺粉技术，常见的打印机铺粉机构一般为悬臂式的，通过电机带动辊筒或刮刀进行往复直线运动，将料仓中的物料平铺至打印平面上。但是在月面上，颗粒物料处于低重力环境，很难通过自身微重力形成紧实颗粒层，且颗粒受到扰动或者驱动极易发生扬起、悬浮等现象，悬浮后的颗粒也很难在微弱重力作用下实现快速、有效的沉积。加之，月壤颗粒非球形度较高，颗粒呈异形结构，容易造成铺粉层不均匀。上述因素给月面上原位月壤的铺粉过程带来了诸多困难。为此，需要开发一种在月面环境下能够有效控制颗粒物受驱扬起，实现铺粉层紧实、厚度均匀，且可与选择性激光/太阳能聚光系统一体化实施的原位建造/制造铺粉装置。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种月面原位月壤聚光熔融成形打印铺粉装置及方法，能够克服月面低重力极端环境及月壤自身异形等特性带来的月壤原位建造铺粉难题，实现月面条件下月壤颗粒原材料铺粉及熔融打印成形建造/制造一体化实施。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种月面原位月壤聚光熔融成形打印铺粉装置，包括：丝杠电机、丝杠电机输出轴、丝杠电机座、丝杠螺母、第一连接件、固定底座、第二连接件A、第二连接件B、驱动机构A、驱动机构B、刮刀连接板、刮刀、高透光玻璃A、高透光玻璃B和紧固螺钉；

丝杠电机和丝杠电机座分别固定在固定底座的两端；丝杠电机输出轴的一端与丝杠电机连接，另一端与丝杠电机座连接；丝杠螺母安装在丝杠电机输出轴上；

第一连接件与丝杠螺母连接固定；驱动机构A、驱动机构B和刮刀连接板分别与第一连接件连接；其中，驱动机构A和驱动机构B竖直安装、且位于刮刀连接板两侧；

第二连接件A与驱动机构A连接，高透光玻璃A与第二连接件A通过紧固螺钉紧固连接；

第二连接件B与驱动机构B连接，高透光玻璃B与第二连接件B通过紧固螺钉紧固连接；其中，固定后的高透光玻璃A和高透光玻璃B位于刮刀连接板两侧；

刮刀安装在刮刀连接板底部。

在上述月面原位月壤聚光熔融成形打印铺粉装置中，驱动机构A、第二连接件A和高透光玻璃A整体、驱动机构B、第二连接件B和高透光玻璃B整体、以及刮刀连接板与刮刀整体均通过第一连接件间接或直接与丝杠螺母连接，从而在丝杠电机的驱动下实现水平运动。