[发明专利]一种堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥方法

说明书

一种堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥方法，对于重量为500KG‑1500KG的堆积粉末材料进行均匀干燥加热，根据材料的重量的不同，采用长度方向为1200mm‑3000mm的双螺旋均匀搅拌机进行搅拌。搅拌机的外壳采用中空结构，内部均匀缠绕多组热电偶电阻丝并且注入循环导热油，根据粉末材料的重量和搅拌机的长度，均匀划分3‑5个独立加热区域。采用独立的多区域控温材料配合双螺旋均匀搅拌机实现堆积状态下粉末材料的均匀干燥。解决了粘结剂喷射工艺条件下，提高了粉末的流动性低，保证了粘结剂设备的顺畅完整运行。

技术领域

本发明涉及粘结剂喷射快速成型领域，尤其涉及一种堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥方法。

背景技术

粘结剂喷射(BJ)制造技术具有成型速度快、运行成本低、适用材料广、环境适应性强等诸多优势，是增材制造领域中发展最快、最具市场竞争力且最具有希望面向工业制造进行普及的技术分支之一。但由于国内起步较晚，目前市场上的粘结剂喷射设备基本处于被国外垄断的阶段。

近年来BJ快速铸型材料和设备取得了飞跃的发展。美国ExOne公司提出了利用BJ技术专门制作铸造砂型的ProMental RCT技术，该工艺将原砂与固化剂混合为成形材料，利用打印喷头喷射树脂，通过树脂和固化剂的反应固化成形，其所用原砂多为硅砂、合成砂以及其他的铸造介质。在此基础上，美国Viridis3D公司(现已经被德国EnvisionTEC公司收购)开发了基于BJ工艺的机器人增材制造系统，其使用酸性固化剂和硅砂材料混合后作为基体材料，随后通过连接到ABB机械臂的专有打印头使用专有的粘合剂喷射技术来打印用于铸造应用的砂型。与国外的ExOne公司及国内的宁夏共享的同类竞品公司的砂型设备相比，美国Viridis 3D的砂型设备拥有更快的打印速度和自由的平台环境。

目前美国Viridis3D公司的机器人3d打印机在中国区一共销售了两台，在使用过程中发现其使用的酸性固化剂材料在与硅砂混合后，流动性降低并且极易粘结成块，导致在打印过程中材料无法通过铺粉槽，难以进行铺粉工艺，同时即使使用手动铺粉方式，材料的流动性降低导致铺粉平面凹凸不平，打印质量难以保证。这是因为酸性固化剂材料在长期暴露在空气中后，容易吸收水分，受潮结块。美国公司方面建议通过建立恒温恒湿标准化车间的方法解决问题。一方面设备已经安装落地，再次搭建恒温恒湿标准化车间，需要重新搬迁设备，后期需要重新协同美国工程师进行现场装配调试。工作繁杂且容易对设备产生伤害；另一方面，中国的铸造车间面积大且工况环境复杂，难以搭建恒温恒湿车间，同时搭建恒温恒湿车间，代价极其昂贵，难以在中国区的铸造厂进行推广。因此美国公司给出的解决方案难以适应中国区铸造厂的实际情况。根据实际遇到的的问题，需要对混合后的材料进行干燥处理，同时固化剂材料是酸性材料，高温下容易发生降解反应而失效。因此干燥过程中温度不能太高，因此干燥过程中对温度均匀性和控制精确性要求较高。

传统的烘箱干燥和组合红外加热管干燥只能对堆积状态的粉末材料的表层进行干燥，而堆积材料的内部由于无法接收热源以及密闭的堆积环境的原因无法进行有效的干燥。目前美国Viridis3D公司的设备还没有广泛推广，遇到的问题并没有得到广泛关注，目前没有切实可行的方案解决堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥的问题。

发明内容

为了解决堆积状态下的混料流动性差、易结块的问题，本发明的目的在于提供一种堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥方法，可以对固化剂和硅砂混合后的材料在堆积状态下进行快速的干燥，同时在干燥过程中进行精确的控制温度，温度均匀性在3℃以内。进而保证美国Viridis 3D的砂型打印机顺利运行。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种堆积状态下粘结剂喷射粉末材料的均匀干燥方法，包括以下步骤：

第一步，对现有的长度1000-3000mm的半圆柱形双螺旋搅拌机进行改造，搅拌机的外壳为中空结构，内部注满导热油，同时将搅拌机在长度方向划分为3-5个加热区域，通过热电偶控温加热的方式，在每个加热区域均匀缠绕热电阻丝；