【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造相关，更具体地，涉及一种送丝装置、增材制造设备及增材制造方法。
技术介绍
1、随着时代的更迭和科技的进步，月球空间开发及在轨空间站的建设是航空航天产业的重要方向。美国航空航天局(nasa)自2005年起设立了5项“世纪挑战”计划，包括3d打印太空站和太空机器人，均与地外建造工程有关。太空环境下的增材制造技术能够实现在轨环境下的零件成形，可以便携地原位制造航空备用零件，实现受损零件的修复及快速填补，而无需携带大量负重的零件升空，其应用是未来航空工业发展的重要方向。
2、电子枪熔丝增材制造技术(ebf)能够在高真空和高低温交变耦合环境下快速实现金属丝材的成形，其成形效率高，零件性能好；挤压增材制造技术(fdm)能够实现高分子丝材的快速成形，其设计自由度高，成形效率极快。因此，集成ebf和fdm两种增材制造技术，可以实现太空环境下高分子材料、金属材料、金属基复合材料的一体化成形，满足在轨制造的需求。然而，空间在轨制造对装备的重量和体积提出了很高的要求，现有的ebf和fdm技术大多采用独立的送丝装置完成金属丝材和高分子丝材的输送及熔融。此外，ebf采用电子枪作为热源，金属丝材要求直接输送到熔池以完成零件的制备；而fdm采用加热喷头作为热源，高分子丝材只需要输送到喷头即可，两者对丝材输送的终点位置要求不同。因此，目前的ebf/fdm一体化装备大多采用金属丝材和高分子丝材分别输送的方法，装备体积和重量大，难以满足在轨制造对装备轻量化的要求。
技术实现思路
1、
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种送丝装置，所述送丝装置包括喷头、第一挤压输送组件、至少一个第二挤压输送组件及加热器，所述喷头包括相背的第一端及第二端，所述第二端形成有出丝口，所述第一挤压输送组件及所述第二挤压输送组件分别设置于所述第一端；所述第一挤压输送组件用于挤压高分子丝材并输送所述高分子丝材穿过所述出丝口；所述第二挤压输送组件用于挤压金属丝材并输送金属丝材穿过所述出丝口；所述加热器设置在所述第二端，其用于加热自所述出丝口输出的高分子丝材，以使得所述高分子丝材熔融。
3、进一步地，所述送丝装置还包括控制器，所述控制器分别连接于所述第一挤压输送组件及所述第二挤压输送组件，其用于根据待增材零件的材料控制所述第一挤压输送组件或者所述第二挤压输送组件工作；所述第一挤压输送组件与所述加热器同步工作。
4、进一步地，所述送丝装置还包括第一驱动件及第二驱动件，所述第一驱动件及所述第二驱动件分别连接于所述第一挤压输送组件及所述第二挤压输送组件，所述控制器分别通过所述第一驱动件及所述第二驱动件来控制所述第一挤压输送组件及所述第二挤压输送组件。
5、进一步地，所述加热器的最高加热温度为400℃。
6、进一步地，所述第二挤压输送组件设有多个，多个所述第二挤压输送组件中任意两个之间呈夹角设置，且多个所述第二挤压输送组件的第二束丝件的焦点位于所述出丝口。
7、进一步地，所述喷头沿第一方向设置，且其呈锥形；所述第一端的端面面积大于所述第二端的端面面积。
8、进一步地，所述第一挤压输送组件包括第一束丝件及至少两个第一挤压件，所述第一束丝件的中心轴与所述喷头的中心轴重合，且其开设有沿第一方向延伸的第一送丝通孔，所述第一送丝通孔用于供高分子丝材通过；所述第一挤压件设置于所述第一束丝件远离所述出丝口的一侧，其用于挤压所述高分子丝材及驱动所述高分子丝材依次穿过所述第一送丝通孔和所述出丝口。
9、进一步地，所述第二挤压输送组件包括第二束丝件及至少两个第二挤压件，所述第二束丝件沿第二方向设置，且其开设有第二送丝通孔；所述第二挤压件位于所述第二束丝件远离所述出丝口的一侧，其用于挤压所述金属丝材，并驱动所述金属丝材依次穿过所述第二送丝通孔及所述出丝口；所述第一方向与所述第二方向呈锐角设置。
10、本专利技术还提供了一种增材制造设备，所述增材制造设备包括基板、电子枪及如上所述的送丝装置；所述基板用于放置待增材零件；所述送丝装置的喷头对应所述待增材零件的待增材部位放置；当所述待增材零件为金属零件时，所述电子枪对应所述待增材零件的熔池设置，并发射电子束，所述送丝装置的喷头与所述电子枪呈夹角设置。
11、本专利技术还提供了一种增材制造方法，所述增材制造方法采用如上所述的增材制造设备进行增材制造，其包括以下步骤：
12、s1，基于所述基板上放置的待增材零件的材料，选择丝材的材料和送丝装置的放置角度；
13、s2，根据所述待增材零件的材料选择所述送丝装置中第一挤压输送组件或者第二挤压输送组件进行丝材输送，以使得丝材经所述送丝装置中的喷头的出丝口输出；
14、s3，根据所述待增材零件的材料选择启动电子枪或者所述加热器烧结经所述出丝口输出的丝材进行增材制造。
15、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的送丝装置、增材制造设备及增材制造方法主要具有以下有益效果：
16、1.在所述喷头上通过集成所述第一挤压输送组件实现所述高分子丝材的输送，并通过集成所述加热器对所述高分子丝材进行加热熔融，以在所述送丝装置成形高分子零件时具备“送丝+热源”的功能；又在所述喷头上通过集成至少一第二挤压输送组件实现所述金属丝材的输送，以在所述送丝装置成形金属零件时具备送丝功能；如此，通过选择不同的挤压输送组件，可实现不同材料丝材的指定输送，以在成形不同材料时具备不同的功能，能够实时切换，完成不同材料零件的加工，工序简单，无需中途更换设备，且整体结构简单，体积小，重量轻，适合于在轨制造的轻量化需求。
17、2.所述加热器的最高加热温度为400℃，该温度高于大部分适合于增材制造的高分子丝材的熔点，满足其加工需求。
18、3.所述第二挤压输送组件设有多个，多个所述第二挤压输送组件中任意两个之间呈夹角设置，且多个所述第二挤压输送组件的第二束丝件的焦点位于所述出丝口，所述送丝装置可实现多种不同材料的金属丝材的输送，进而实现多材料金属零件的一体化加工，只需控制多种金属丝材所对应的第二挤压件分时工作即可，进一步扩大所述送丝装置的适用范围。
19、4.根据所述待增材零件的材料，可选择相对应的挤压输送组件(所述第一挤压输送组件和所述第二挤压输送组件)对相对应的丝材进行输送，并采用相对应的烧结方式(通过加热器加热或电子枪发射电子束)处理丝材进行增材，实现不同材料零件的增材加工，工序简单，无需中途更换设备。
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1.一种送丝装置，其特征在于：
2.如权利要求1所述的送丝装置，其特征在于：所述送丝装置还包括控制器，所述控制器分别连接于所述第一挤压输送组件及所述第二挤压输送组件，其用于根据待增材零件的材料控制所述第一挤压输送组件或者所述第二挤压输送组件工作；所述第一挤压输送组件与所述加热器同步工作。
3.如权利要求2所述的送丝装置，其特征在于：所述送丝装置还包括第一驱动件及第二驱动件，所述第一驱动件及所述第二驱动件分别连接于所述第一挤压输送组件及所述第二挤压输送组件，所述控制器分别通过所述第一驱动件及所述第二驱动件来控制所述第一挤压输送组件及所述第二挤压输送组件。
4.如权利要求1所述的送丝装置，其特征在于：所述加热器的最高加热温度为400℃。
5.如权利要求1-4任一项所述的送丝装置，其特征在于：所述第二挤压输送组件设有多个，多个所述第二挤压输送组件中任意两个之间呈夹角设置，且多个所述第二挤压输送组件的第二束丝件的焦点位于所述出丝口。
6.如权利要求1-4任一项所述的送丝装置，其特征在于：所述喷头沿第一方向设置，且其呈锥形；所述第
7.如权利要求1-4任一项所述的送丝装置，其特征在于：所述第一挤压输送组件包括第一束丝件及至少两个第一挤压件，所述第一束丝件的中心轴与所述喷头的中心轴重合，且其开设有沿第一方向延伸的第一送丝通孔，所述第一送丝通孔用于供高分子丝材通过；所述第一挤压件设置于所述第一束丝件远离所述出丝口的一侧，其用于挤压所述高分子丝材及驱动所述高分子丝材依次穿过所述第一送丝通孔和所述出丝口。
8.如权利要求7所述的送丝装置，其特征在于：所述第二挤压输送组件包括第二束丝件及至少两个第二挤压件，所述第二束丝件沿第二方向设置，且其开设有第二送丝通孔；所述第二挤压件位于所述第二束丝件远离所述出丝口的一侧，其用于挤压所述金属丝材，并驱动所述金属丝材依次穿过所述第二送丝通孔及所述出丝口；所述第一方向与所述第二方向呈锐角设置。
9.一种增材制造设备，其特征在于：所述增材制造设备包括基板、电子枪及权利要求1-8任一项所述的送丝装置；所述基板用于放置待增材零件；所述送丝装置的喷头对应所述待增材零件的待增材部位放置；当所述待增材零件为金属零件时，所述电子枪对应所述待增材零件的熔池设置，并发射电子束，所述送丝装置的喷头与所述电子枪呈夹角设置。
10.一种增材制造方法，其特征在于：所述增材制造方法采用权利要求9所述的增材制造设备进行增材制造，其包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种送丝装置，其特征在于：
2.如权利要求1所述的送丝装置，其特征在于：所述送丝装置还包括控制器，所述控制器分别连接于所述第一挤压输送组件及所述第二挤压输送组件，其用于根据待增材零件的材料控制所述第一挤压输送组件或者所述第二挤压输送组件工作；所述第一挤压输送组件与所述加热器同步工作。
3.如权利要求2所述的送丝装置，其特征在于：所述送丝装置还包括第一驱动件及第二驱动件，所述第一驱动件及所述第二驱动件分别连接于所述第一挤压输送组件及所述第二挤压输送组件，所述控制器分别通过所述第一驱动件及所述第二驱动件来控制所述第一挤压输送组件及所述第二挤压输送组件。
4.如权利要求1所述的送丝装置，其特征在于：所述加热器的最高加热温度为400℃。
5.如权利要求1-4任一项所述的送丝装置，其特征在于：所述第二挤压输送组件设有多个，多个所述第二挤压输送组件中任意两个之间呈夹角设置，且多个所述第二挤压输送组件的第二束丝件的焦点位于所述出丝口。
6.如权利要求1-4任一项所述的送丝装置，其特征在于：所述喷头沿第一方向设置，且其呈锥形；所述第一端的端面面积大于所述第二端的端面面积。
7.如权利要求1-4任一项所述的送丝装置，其特征在于：所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：文世峰，王晓强，周燕，谢志荣，陶亚坤，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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