一种增材制造方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种增材制造方法及装置，所述AM装置包括：数据分析单元、增材制造单元、模块嵌入单元和反馈单元，所述模块嵌入单元基于增材制造单元完成的增材进程数据和数据分析单元提供的插入时间点、模块材料、数量、形状和排列模式将所述模块镶嵌、连接或插入到正在进行增材制造的对象之内或之上。通过在增材制造过程中加入模块，提升了制造效率。同时，通过在增材制造过程中引入了模块，从而实现增材制造对象的多材料混合制造过程。增材制造过程中引入的模块在增材对象废弃时，还可以快速回收利用，降低了产品更新换代的成本，节约了原材料。

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造方法及装置
本专利技术涉及增材制造的方法及装置领域，尤其涉及RapidPrototyping、3DPrinting、SolidFree-formFabrication及其改进方法。
技术介绍
增材制造(AdditiveManufacturing，AM)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除-切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。近二十年来，AM技术取得了快速的发展，“快速原型制造”、“三维打印”、“实体自由制造”之类各异的叫法分别从不同侧面表达了这一技术的特点。该技术是指基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术体系。基于不同的分类原则和理解方式，增材制造技术还有快速原型、快速成形、快速制造、3D打印等多种称谓，其内涵仍在不断深化，外延也不断扩展，这里所说的“增材制造”与“快速成形”、“快速制造”意义相同。其主要应用领域在于以激光束、电子束、等离子或离子束为热源，加热材料使之结合、直接制造零件的方法，称为高能束流快速制造，是增材制造领域的重要分支，在工业领域最为常见。增材制造设备与现代微机技术紧密相关，它由零件的三维数据驱动，设备接受三维数据之后，转换为加工步骤，从而直接制造零件。同时随着计算机软硬件技术的发展，增材制造技术内涵仍在不断深化，类型也不断扩展。当前增材制造技术主要有以下几种实现途径：1、光固化打印，这是采用紫外线在液态光敏树脂表面进行扫描，每次生成一定厚度的薄层，从底部逐层生成物体。光固化打印的优点是原材料的利用率高(接近100％)，尺寸精度高，表面质量优良，可用于制作结构复杂的模型，并且打印设备尺寸、重量较小，缺点是原材料种类有限。2、选择性激光烧结打印，即采用高功率的激光，对粉末加热使其烧结成型。选择性激光烧结工艺的优点是材料范围广，除可烧结塑料、尼龙。聚碳酸酯等非金属材料，还可打印金属材料，且打印时无需支撑，打印的零件机械性能好、强度高。缺点是粉末状材料比较松散，打印精度较难控制，且打印设备价格昂贵。3、熔融沉积打印是采用热融喷头，使塑性材料熔化后从喷头内挤压而出，并沉积在指定位置固化成型。即类似于“挤牙膏”的过程。这种打印方式价格低廉、体积小、操作难度相对较小，适合于家用和办公室打印，缺点是成型件表面有明显的条纹，产品层间的结合强度低、反应速度慢。4、3D打印，这是采用类似喷墨打印机喷头的工作方式，这种工艺与选择性激光烧结十分类似，只是将激光烧结过程改为喷头粘连，光栅扫描器改为粘接剂喷头。3D打印的优点是打印速度快、成本较低，缺点是打印出来的产品机械强度不高。增材制造技术实用化之后，迅速被运用于多个领域。在军事领域，增材制造技术首先在航空航天领域得到应用，随后开始向海军装备制造领域推广。目前，增材制造技术的使用方向主要有：小型关键零件的制造，尤其是传感器的制造，可利用电子束熔化处理合金后逐层烧结，以获得传感器基本结构，兼顾性能和制造成本。增材制造技术主要优势在于该技术不需要传统的刀具和夹具以及多道加工工序，在一台设备上可快速精密地制造出任意复杂形状的零件，从而实现了零件“自由制造”，解决了许多复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。而且产品结构越复杂，其制造速度的作用就越显著。复合材料构件是航空制造技术未来的发展方向，西安交大研究了大型复合材料构件低能电子束原位固化纤维铺放制造设备与技术，将低能电子束固化技术与纤维自动铺放技术相结合，研究开发了一种无需热压罐的大型复合材料构件高效率绿色制造方法，可使制造过程能耗降低70％，节省原材料15％，并提高了复合材料成型制造过程的可控性、可重复性，为复合材料构件绿色制造提供了新的自动化制造方法与工艺。增材制造技术已成为先进制造技术的一个重要的发展方向，其发展趋势有三：(1)复杂零件的精密铸造技术应用；(2)金属零件直接制造方向发展，制造大尺寸航空零部件；(3)向组织与结构一体化制造发展。未来需要解决的关键技术包括精度控制技术、大尺寸构件高效制造技术、复合材料零件制造技术。目前，在电子、电气增材制造技术上取得了重要进展。称为立体电路技术(SEA，SLS+LDS)。电子电器领域增材技术是建立了现有增材技术之上的一种绿色环保型电路成型技术，有别于传统二维平面型印制线路板。传统的印制电路板是电子产业的粮食，一般采用传统的不环保的减法制造工艺，即金属导电线路是蚀刻铜箔后形成的，新一代增材制造技术采用加法工艺：用激光先在产品表面镭射后，再在药水中浸泡沉积上去。这类技术与激光分层制造的增材制造相结合的一种途径是：在激光选择性烧结粉体中加入特殊组份，先3D打印再用3D立体电路激光机沿表面镭射电路图案，再化学镀成金属线路。专利技术专利：用于增材制造的方法(申请号：201480070021.9)中公开了一种通过连续熔合粉末床的部分的连续熔合形成三维物品的方法一种通过连续熔合粉末床的部分的连续熔合形成三维物品的方法，包括：提供三维物品的模型，在工作台上施加第一粉末层，将能量束引导到工作台上，促使第一粉末层根据模型在所选择的位置熔合，以形成三维物品的第一截面；在工作台上施加第二粉末层，将能量束引导到工作台上，促使第二粉末层根据模型在所选择的位置熔合，以形成三维物品的第二截面，其中，第二层被粘结到第一层，至少在第二粉末层中的至少两个位置检测局部厚度，根据所检测的第二粉末层的局部厚度，改变能量束参数。该方法还是通过对增材对象进行整体打印来实现的，使得整个制造过程出现时间较长，效率较低的问题。
技术实现思路
针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种增材制造装置，所述装置包括：数据分析单元和增材制造单元，所述增材制造装置(AM)还包括模块嵌入单元和反馈单元，其中所述模块嵌入单元基于所述数据分析单元在监控所述增材制造单元执行增材制造进程期间所采集的数据以及所述数据分析单元基于增材制造的进程并结合增材制造的对象确定待嵌入模块的模块参数将至少一个预制模块附接至正在进行或即将开始进行增材制造的对象或对象半成品。一般情况下，数据分析单元是增材制造装置所固有的模块，而且在增材制造过程中数据分析单元必须如实记录和分析增材进程期间所采集的数据；而反馈单元也是增材制造装置所固有的模块，其用于实时监测数据并及时进行调整或预警。本专利技术利用了增材制造装置所固有的模块及其所必须采集的数据，对现有设备的改造成本很低，同时又不必增加额外的硬件设计成本。而通过数据分析预先确定待嵌入模块的模块参数并根据可选用的多种形态和/或材质的预制模块来以“搭积木”的方式快速完成增材制造的中间阶段，从而达到了省时的技术效果。通过在增材制造过程中加入模块，大大节省了增材制造的时间，从而提升了制造效率。同时，通过在增材制造过程中引入了模块，使得增材制造对象可以实现多组分构成，从而实现增材制造对象的多材料混合制造过程。从而，避免了材料的浪费，实现了材料的最大化利用。同时，增材制造过程中引入的模块在增材对象废弃时，还可以快速回收利用，降低了产品换代的成本，节约了原材料。根据一个优选实施方式，本专利技术可以设置预制模块提供单元，预制模块提供单元具有同时提供多个不同预制模块的模块供应机构，以便同步地实现多模块供应。根据一个优选的实施方式，所述模块嵌入单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增材制造装置，其包括：数据分析单元(102)和增材制造单元(103)，其特征在于，所述增材制造装置(AM)还包括模块嵌入单元(104)，其中，所述模块嵌入单元(104)基于所述数据分析单元(102)在监控所述增材制造单元(103)执行增材制造进程期间所采集的数据以及所述数据分析单元(102)基于增材制造的进程并结合增材制造的对象确定待嵌入模块的模块参数，将至少一个预制模块附接至正在进行或即将开始进行增材制造的对象或对象半成品。

【技术特征摘要】
1.一种增材制造装置，其包括：数据分析单元(102)和增材制造单元(103)，其特征在于，所述增材制造装置(AM)还包括模块嵌入单元(104)，其中，所述模块嵌入单元(104)基于所述数据分析单元(102)在监控所述增材制造单元(103)执行增材制造进程期间所采集的数据以及所述数据分析单元(102)基于增材制造的进程并结合增材制造的对象确定待嵌入模块的模块参数，将至少一个预制模块附接至正在进行或即将开始进行增材制造的对象或对象半成品。2.如权利要求1所述的增材制造装置，其特征在于，所述模块嵌入单元(104)基于所述数据分析单元(102)在监控所述增材制造单元(103)执行增材进程期间所采集的数据和/或增材制造单元(103)提供的包含待增材对象各个增材制造阶段的三维立体数据和完成时间数据完成模块的预嵌入触发，并基于数据分析模块(102)提供的待嵌入模块的模块参数由预制模块供应单元完成待嵌入模块的调取过程。3.如前述权利要求之一所述的增材制造装置，其特征在于，所述增材制造装置还包括反馈单元(105)，其中，在将至少一个预制模块附接至正在进行或即将开始进行增材制造的对象或对象半成品时，所述模块嵌入单元(104)还考虑所述反馈单元(105)反馈的增材制造过程中的实时监测数据，其中，所述数据分析单元(102)基于反馈单元(105)提供的增材进程的实时监测数据，完成嵌入时间点、嵌入位置的再次验证，所述模块嵌入单元(104)在所述数据分析单元(102)完成反馈单元(105)实时监测数据验证的基础上接收数据分析单元(102)的控制数据完成由预制模块供应单元调取的预制模块的镶嵌、连接或插入。4.如前述权利要求之一所述的增材制造装置，其特征在于，所述数据分析单元(102)在监控所述增材制造单元(103)执行增材进程期间所采集的数据包括所述增材制造单元(103)执行增材命令过程中完成的操作数据；所述反馈单元(105)反馈的增材制造过程中实时监测数据包括增材对象的实时三维立体数据；所述待嵌入模块的模块参数包括待嵌入模块的材料、数量、形状、排列模式以及插入时间点数据。5.如前述权利要求之一所述的增材制造装置，其特征在于，所述增材制造装置还包括制造数据采集单元(101)，所述制造数据采集单元(101)采集待制造对象的三维立体数据、材料数据、成形时间数据、模块镶嵌程序数据；制造数据采集单元(101...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈进，
申请(专利权)人：陈进，
类型：发明
国别省市：广东,44