IPC分类号：
B29C64/165 | B29C64/245 | B29C64/321 | B29C64/364 | B29C64/357 | B33Y10/00 | B33Y30/00 | B33Y40/00
当前申请(专利权)人地址：
810000 青海省西宁市新宁路18号
工商统一社会信用代码：
12100000440002544G
发明人：
刘洪汇 | 叶秀深 | 吴志坚 | 杨占寿
代理机构：
南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
摘要：
本发明公开了一种多材料的增材制造方法及装置。多材料的增材制造方法包括S1、将需制备样片的三维模型进行切片处理，形成多个沿第一方向依次层叠的面层；S2、在第一个面层设定的区域上喷涂粘结剂，并在粘结剂上铺设成型粉料，成型粉料与粘结剂形成基底结构；S3、对基底结构进行固化处理，使基底结构固化成型为基体；S4、清除未固化成型的成型粉料；S5、重复步骤S2‑S4，在第一个面层上形成N个基体，N个基体相连或不相连，N≥2，且形成N个基体所采用的成型粉料不同；S6、重复步骤S1‑S5，沿第一方向逐层成型面层上的结构，直至样品制备完成。本发明可在一个面层的不同部位打印不同的材料，使产品的功能将得到大幅扩展，提高产品的可靠性。
技术问题语段：
[0003]针对铺粉或者送粉式的3D打印技术，传统的打印技术在打印时，先铺设粉料，再在粉料上涂覆粘结剂，该种方式中，由于在铺设粉料时粉料容易出现堆积的情况，使得粉料和粘结剂混合部分的表面出现不平整的情况，需要使用刮片等工具将混合部分进行刮平处理，再固化处理，而在同一面层不同部位进行打印时，存在已经固化的部分，在对其他部件进行刮平处理时，由于已固化的部分和未固化的部分硬度不一致，已固化的部分硬度较高，且为了保护已固化的部分，刮片并不能与已固化部分的表面相抵接，从而在对未固化的部分刮平时容易出现未固化部分与已固化部分的高度不相等的问题，使得同一面层上不同部件的高度不均匀，进而影响后续的打印，降低制备产品的良率，影响产品质量|在现有的打印技术一般不具备在同一截面的任意位置打印不同材料的功能，这在客观上影响了产品的功能扩展
技术功效语段：
[0038]与现有技术相比，本发明的优点包括：
[0039]1)、本发明可以在一个面层的不同部位打印不同的材料，得到更加致密的固态组织和更高的力学性能，使得产品的功能将得到大幅扩展，提高产品的可靠性。
[0040]2)、本发明通过先在指定位置上喷涂粘结剂，再铺设成型粉料的方式，无需进行刮平处理，也能保证同一面层不同部件的高度一致性，进一步提高打印产品的质量，提高产品的良率，可以实现在一个面层的不同部件打印不同材料。此外，先喷涂粘结剂再铺设成型粉料的方法还可以保证在打印不同面层时的支撑稳定性。
[0041]3)、本发明通过设置可转动的工作台，通过成型粉料自身的重力对其进行回收和利用，有效的避免未被打印的成型粉料出现掺杂导致性能降低显著，二次回用或者多次回用打印出来的产品性能有所下降的情况。
权利要求：
1.一种多材料的增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所需制备样片的三维模型进行切片处理，形成多个沿第一方向依次层叠的面层；
S2、在第一个所述面层设定的区域上喷涂粘结剂，并在所述粘结剂上铺设成型粉料，所述成型粉料与所述粘结剂形成基底结构；
S3、通过固化源对所述基底结构进行固化处理，以使得所述基底结构固化成型为基体；
S4、清除未固化成型的所述成型粉料；
S5、重复步骤S2-S4，在第一个所述面层上形成N个所述基体，N个所述基体相连或不相连，从而完成第一个所述面层上的结构成型，N≥2，且形成N个所述基体所采用的所述成型粉料不同；
S6、重复步骤S1-S5，沿第一方向逐层成型多个所述面层上的结构，直至样品制备完成。
2.根据权利要求1所述一种多材料的增材制造方法，其特征在于：所述粘结剂包括热固性树脂或快干树脂。
3.根据权利要求2所述一种多材料的增材制造方法，其特征在于：在所述S3中，固化源包括加热灯，所述加热灯至少用于固化包括热固性树脂的粘结剂的基底结构。
4.根据权利要求1所述一种多材料的增材制造方法，其特征在于：所述成型粉料包括树脂膜粉料、金属粉料、石膏中任一种；
和/或，在所述S3中，还包括采用激光源对包括树脂膜粉料、金属粉料的所述成型粉料的基底结构进行二次固化。
5.一种多材料的增材制造装置，用于实施权利要求1-4中任一项所述一种多材料的增材制造方法，其特征在于，包括：工作台、打印机构、铺粉机构、固化机构和回收机构，所述工作台至少用于固定和承载所述基体，所述打印机构至少用于在设定区域涂覆粘结剂，所述铺粉机构至少用于粘结剂上铺设成型粉料，所述固化机构至少用于对所述基底结构固化成型，所述回收机构至少用于清除和回收所述工作台上未固化的所述成型粉料。
6.根据权利要求5所述一种多材料的增材制造装置，其特征在于：所述工作台包括工作板体和驱动机构，所述工作板体与所述驱动机构连接，所述工作板体至少用于固定和承载所述基体，所述驱动机构至少用于带动所述工作板绕一设定的轴线转动，以使得未固化的所述成型粉料依靠重力从所述工作板体上掉落；
和/或，所述工作台包括基板，所述基板设有背对的第一端面和第二端面，所述第一端面与所述工作板体固定连接，所述第二端面至少用于固定和承载所述基体，所述第二端面设有固定槽，在承接所述基体时，部分所述基体固定在所述固定槽内；
和/或，所述固定槽为网格状槽结构；
和/或，所述驱动机构包括电机和转轴，所述转轴的一端与所述工作板体固定连接，所述转轴的另一端与所述电机的输出轴固定连接，所述电机带动所述工作台体绕所述转轴的轴线转动。
7.根据权利要求6所述一种多材料的增材制造装置，其特征在于：所述回收机构包括料斗，所述料斗沿所述第一方向设置在所述工作板体的下侧，所述料斗至少用于承接从所述工作板体掉落的所述成型粉料；
和/或，所述回收机构包括负压泵和储料仓，所述料斗设有吸料口，所述吸料口与所述储料仓相连通，所述负压泵与所述吸料口连接，所述负压泵至少用于将所述料斗内的所述成型粉料通过所述吸料口吸取到所述储料仓内；
和/或，所述料斗设有多个吸料口，所述回收机构包括多个储料仓，多个所述吸料口和多个所述储料仓一一连通；
和/或，所述吸料口设有阀门。
8.根据权利要求7所述一种多材料的增材制造装置，其特征在于：所述铺粉机构包括第一支架和淋粉器，所述第一支架包括沿第二方向延伸的第一支撑板，以及与所述第一支撑板活动连接的第一横梁，所述第一横梁沿第三方向延伸，所述第二方向和所述第三方向相交叉设置，所述淋粉器设置在所述第一横梁上，所述第一支撑板可沿所述第一方向做伸缩运动，以带动的所述淋粉器沿所述第一方向移动，所述第一横梁可在所述第一支撑板上沿所述第二方向移动，所述淋粉器包括相连通的粉仓和散料口，所述粉仓至少用于容纳所述成型粉料，所述散料口与所述工作台相对设置，且所述散料口沿所述第三方向覆盖所述工作台；
和/或，所述铺粉机构包括输送管路和气力传送泵，所述输送管路一端与所述储料仓连通，另一端与所述粉仓连通，所述气力传送泵与所述输送管路连接，所述气力传送泵至少用于将所述成型粉料从所述储料仓通过所述输送管路传送至所述粉仓；
和/或，所述输送管路的一端与所述粉仓之间设有过渡斗，所述过渡斗设有内腔以及与所述内腔相连通的出口和进口，所述进口与所述输送管路连通，所述出口与所述粉仓连通，所述过渡斗设有排气过滤口，所述排气过滤口与所述内腔连通；
和/或，所述排气过滤口包括粉尘过滤罩；
和/或，所述粉尘过滤罩为迷宫式金属过滤网结构；
和/或，所述铺粉机构包括多个输送管路，多个所述输送管路的一端分别与多个所述储料仓一一连通，多个所述输送管路的另一端与所述粉仓连通。
9.根据权利要求5所述一种多材料的增材制造装置，其特征在于：所述打印机构包括第二支架和打印器，所述第二支架包括沿第二方向延伸的第二支撑板，以及与所述第二支撑板活动连接的第二横梁，所述第二横梁沿第三方向延伸，所述第二方向和所述第三方向相交叉设置，所述打印器设置在所述第二横梁上，所述第二支撑板可沿所述第一方向做伸缩运动，以带动的所述打印器沿所述第一方向移动，所述第二横梁可在所述第二支撑板上沿所述第二方向移动，所述打印器包括相连通的第一内腔和打印口，所述第一内腔至少用于容纳所述粘结剂，所述打印口与所述工作台相对设置；
和/或，所述第二横梁设有沿第三方向延伸的第一轨道，所述打印器活动的连接在所述第二横梁上并可沿所述第一轨道移动；
和/或，所述固化机构包括第三支架和固化件，所述第三支架包括沿第二方向延伸的第三支撑板，以及与所述第三支撑板活动连接的第三横梁，所述第三横梁沿第三方向延伸，所述第二方向和所述第三方向相交叉设置，所述固化件设置在所述第三横梁上，所述第三支撑板可沿所述第一方向做伸缩运动，以带动的所述固化件沿所述第一方向移动，所述第三横梁可在所述第三支撑板上沿所述第二方向移动，所述固化件包括至少一个固化源，所述固化源与所述工作台相对设置；
和/或，所述固化源包括加热灯和激光灯；
和/或，所述第三横梁设有沿所述第三方向延伸的第三轨道，所述固化件活动的连接在所述第三横梁上并可沿所述第三轨道移动。
10.根据权利要求5所述一种多材料的增材制造装置，其特征在于：还包括密封工作罩，所述密封工作罩至少将所述工作台、所述打印机构、所述铺粉机构、所述固化机构和所述回收机构罩设在内。
技术领域：
[0001]本发明涉及一种多材料的增材制造方法及装置，属于增材制造技术领域。
背景技术：
[0002]增材制造技术是目前较先进的成型手段之一，其中包括3D打印技术，它被发明于上世纪90年代，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或非金属材料通过逐层打印的方式来构造物体的技术。在航空、航天、舰船、汽车、电子、医疗、珠宝等多个领域都有所应用。它的突出特点是不需要加工或制造任何模具，从计算机图形数据中生成任何形状的零件。还有一个特点是快速维修功能，在野外作业或者野外军事训练装备发生故障时，需要快速替换损坏零件，3D打印机可以快速打印出所需零件，实现快速修复，赢得时间。
[0003]针对铺粉或者送粉式的3D打印技术，传统的打印技术在打印时，先铺设粉料，再在粉料上涂覆粘结剂，该种方式中，由于在铺设粉料时粉料容易出现堆积的情况，使得粉料和粘结剂混合部分的表面出现不平整的情况，需要使用刮片等工具将混合部分进行刮平处理，再固化处理，而在同一面层不同部位进行打印时，存在已经固化的部分，在对其他部件进行刮平处理时，由于已固化的部分和未固化的部分硬度不一致，已固化的部分硬度较高，且为了保护已固化的部分，刮片并不能与已固化部分的表面相抵接，从而在对未固化的部分刮平时容易出现未固化部分与已固化部分的高度不相等的问题，使得同一面层上不同部件的高度不均匀，进而影响后续的打印，降低制备产品的良率，影响产品质量。在现有的打印技术一般不具备在同一截面的任意位置打印不同材料的功能，这在客观上影响了产品的功能扩展。
发明内容：
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多材料的增材制造方法及装置。
[0005]为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
[0006]本发明提供一种多材料的增材制造方法，包括以下步骤：
[0007]S1、将所需制备样片的三维模型进行切片处理，形成多个沿第一方向依次层叠的面层；
[0008]S2、在第一个所述面层设定的区域上喷涂粘结剂，并在所述粘结剂上铺设成型粉料，所述成型粉料与所述粘结剂形成基底结构；
[0009]S3、通过固化源对所述基底结构进行固化处理，以使得所述基底结构固化成型为基体；
[0010]S4、清除未固化成型的所述成型粉料；
[0011]S5、重复步骤S2-S4，在第一个所述面层上形成N个所述基体，N个所述基体相连或不相连，从而完成第一个所述面层上的结构成型，N≥2，且形成N个所述基体所采用的所述成型粉料不同；
[0012]S6、重复步骤S1-S5，沿第一方向逐层成型多个所述面层上的结构，直至样品制备完成。
[0013]进一步的，所述粘结剂包括热固性树脂或快干树脂。
[0014]进一步的，在所述S3中，固化源包括加热灯，所述加热灯至少用于固化包括热固性树脂的粘结剂的基底结构。
[0015]进一步的，所述成型粉料包括树脂膜粉料、金属粉料、石膏中任一种。
[0016]进一步的，在所述S3中，还包括采用激光源对包括树脂膜粉料、金属粉料的所述成型粉料的基底结构进行二次固化。
[0017]本发明还提供一种多材料的增材制造装置，用于实施上述一种多材料的增材制造方法，包括工作台、打印机构、铺粉机构、固化机构和回收机构，所述工作台至少用于固定和承载所述基体，所述打印机构至少用于在设定区域涂覆粘结剂，所述铺粉机构至少用于粘结剂上铺设成型粉料，所述固化机构至少用于对所述基底结构固化成型，所述回收机构至少用于清除和回收所述工作台上未固化的所述成型粉料。
[0018]进一步的，所述工作台包括工作板体和驱动机构，所述工作板体与所述驱动机构连接，所述工作板体至少用于固定和承载所述基体，所述驱动机构至少用于带动所述工作板绕一设定的轴线转动，以使得未固化的所述成型粉料依靠重力从所述工作板体上掉落。
[0019]进一步的，所述工作台包括基板，所述基板设有背对的第一端面和第二端面，所述第一端面与所述工作板体固定连接，所述第二端面至少用于固定和承载所述基体，所述第二端面设有固定槽，在承接所述基体时，部分所述基体固定在所述固定槽内。
[0020]进一步的，所述固定槽为网格状槽结构。
[0021]进一步的，所述驱动机构包括电机和转轴，所述转轴的一端与所述工作板体固定连接，所述转轴的另一端与所述电机的输出轴固定连接，所述电机带动所述工作台体绕所述转轴的轴线转动。
[0022]进一步的，所述回收机构包括料斗，所述料斗沿所述第一方向设置在所述工作板体的下侧，所述料斗至少用于承接从所述工作板体掉落的所述成型粉料。
[0023]进一步的，所述回收机构包括负压泵和储料仓，所述料斗设有吸料口，所述吸料口与所述储料仓相连通，所述负压泵与所述吸料口连接，所述负压泵至少用于将所述料斗内的所述成型粉料通过所述吸料口吸取到所述储料仓内。
[0024]进一步的，所述料斗设有多个吸料口，所述回收机构包括多个储料仓，多个所述吸料口和多个所述储料仓一一连通。
[0025]进一步的，所述吸料口设有阀门。
[0026]进一步的，所述铺粉机构包括第一支架和淋粉器，所述第一支架包括沿第二方向延伸的第一支撑板，以及与所述第一支撑板活动连接的第一横梁，所述第一横梁沿第三方向延伸，所述第二方向和所述第三方向相交叉设置，所述淋粉器设置在所述第一横梁上，所述第一支撑板可沿所述第一方向做伸缩运动，以带动的所述淋粉器沿所述第一方向移动，所述第一横梁可在所述第一支撑板上沿所述第二方向移动，所述淋粉器包括相连通的粉仓和散料口，所述粉仓至少用于容纳所述成型粉料，所述散料口与所述工作台相对设置，且所述散料口沿所述第三方向覆盖所述工作台。
[0027]进一步的，所述铺粉机构包括输送管路和气力传送泵，所述输送管路一端与所述储料仓连通，另一端与所述粉仓连通，所述气力传送泵与所述输送管路连接，所述气力传送泵至少用于将所述成型粉料从所述储料仓通过所述输送管路传送至所述粉仓。
[0028]进一步的，所述输送管路的一端与所述粉仓之间设有过渡斗，所述过渡斗设有内腔以及与所述内腔相连通的出口和进口，所述进口与所述输送管路连通，所述出口与所述粉仓连通，所述过渡斗设有排气过滤口，所述排气过滤口与所述内腔连通。
[0029]进一步的，所述排气过滤口包括粉尘过滤罩。
[0030]进一步的，所述粉尘过滤罩为迷宫式金属过滤网结构。
[0031]进一步的，所述铺粉机构包括多个输送管路，多个所述输送管路的一端分别与多个所述储料仓一一连通，多个所述输送管路的另一端与所述粉仓连通。
[0032]进一步的，所述打印机构包括第二支架和打印器，所述第二支架包括沿第二方向延伸的第二支撑板，以及与所述第二支撑板活动连接的第二横梁，所述第二横梁沿第三方向延伸，所述第二方向和所述第三方向相交叉设置，所述打印器设置在所述第二横梁上，所述第二支撑板可沿所述第一方向做伸缩运动，以带动的所述打印器沿所述第一方向移动，所述第二横梁可在所述第二支撑板上沿所述第二方向移动，所述打印器包括相连通的第一内腔和打印口，所述第一内腔至少用于容纳所述粘结剂，所述打印口与所述工作台相对设置。
[0033]进一步的，所述第二横梁设有沿第三方向延伸的第一轨道，所述打印器活动的连接在所述第二横梁上并可沿所述第一轨道移动。
[0034]进一步的，所述固化机构包括第三支架和固化件，所述第三支架包括沿第二方向延伸的第三支撑板，以及与所述第三支撑板活动连接的第三横梁，所述第三横梁沿第三方向延伸，所述第二方向和所述第三方向相交叉设置，所述固化件设置在所述第三横梁上，所述第三支撑板可沿所述第一方向做伸缩运动，以带动的所述固化件沿所述第一方向移动，所述第三横梁可在所述第三支撑板上沿所述第二方向移动，所述固化件包括至少一个固化源，所述固化源与所述工作台相对设置。
[0035]进一步的，所述固化源包括加热灯和激光灯。
[0036]进一步的，所述第三横梁设有沿所述第三方向延伸的第三轨道，所述固化件活动的连接在所述第三横梁上并可沿所述第三轨道移动。
[0037]进一步的，该增材制造装置还包括密封工作罩，所述密封工作罩至少将所述工作台、所述打印机构、所述铺粉机构、所述固化机构和所述回收机构罩设在内。
[0038]与现有技术相比，本发明的优点包括：
[0039]1)、本发明可以在一个面层的不同部位打印不同的材料，得到更加致密的固态组织和更高的力学性能，使得产品的功能将得到大幅扩展，提高产品的可靠性。
[0040]2)、本发明通过先在指定位置上喷涂粘结剂，再铺设成型粉料的方式，无需进行刮平处理，也能保证同一面层不同部件的高度一致性，进一步提高打印产品的质量，提高产品的良率，可以实现在一个面层的不同部件打印不同材料。此外，先喷涂粘结剂再铺设成型粉料的方法还可以保证在打印不同面层时的支撑稳定性。
[0041]3)、本发明通过设置可转动的工作台，通过成型粉料自身的重力对其进行回收和利用，有效的避免未被打印的成型粉料出现掺杂导致性能降低显著，二次回用或者多次回用打印出来的产品性能有所下降的情况。
具体实施方式：
[0049]鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0050]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0051]另外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“水平”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0052]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一种实施例”、“该实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0053]请参阅图2-图4，本发明还提供一种多材料的增材制造装置，其用于实施一种多材料的增材制造方法，包括工作台200、打印机构、铺粉机构、固化机构和回收机构，工作台200至少用于固定和承载基体140，打印机构至少用于在设定区域涂覆粘结剂110，铺粉机构至少用于粘结剂110上铺设成型粉料120，固化机构至少用于对基底结构130固化成型，回收机构至少用于清除和回收工作台200上未固化的成型粉料120。
[0054]在一种实施例，如图2所示，工作台200水平放置，工作台200的上端面可以用于固定和承载打印基体140，打印机构、铺粉机构、固化机构设置在工作台200的上侧。在使用时，先通过打印机构在工作台200的上端面指定的区域上喷涂一定量粘结剂110，打印机构停止工作，之后铺粉机构在工作台200上端面铺设一定量的成型粉料120，其中，部分铺设的成型粉料120与粘结剂110相接触结合形成基底结构130，铺粉机构停止铺粉，固化机构开始工作，对工作台200上的基底结构130进行固化处理，使得基底机构固化成型，其外，工作台200上还存在未固化的多余的成型粉料120，再由回收机构对其进行清除和回收处理。
[0055]其中，工作台200包括工作板体210和驱动机构，工作板体210与驱动机构连接，工作板体210至少用于固定和承载基体140，驱动机构至少用于带动工作板绕一设定的轴线转动，以使得未固化的成型粉料120依靠重力从工作板体210上掉落。驱动机构包括电机和转轴220，转轴220的一端与工作板体210固定连接，转轴220的另一端与电机的输出轴固定连接，电机带动工作台200体绕转轴220的轴线转动。回收机构包括料斗610，料斗610沿第一方向设置在工作板体210的下侧，料斗610至少用于承接从工作板体210掉落的成型粉料120。
[0056]在一种实施例中，如图2、4所示，工作台200包括工作板体210和驱动机构，其中，工作板体210为矩形板状结构，工作板体210水平放置，工作板体210的上端面用于固定和承载基体140，驱动机构包括有电机和转轴220，其中转轴220沿水平方向放置，转轴220的延伸方向可以与工作板体210的宽度方向一致，转轴220的一端固定连接在工作板体210下端的中间位置处，转轴220的另一端与电机的输出轴向固定连接，以使得电机可以带动工作板体210做垂直翻转运动，在工作台200的下侧还设有料斗610，料斗610的开口朝上，且料斗610的开口的宽度大于工作板体210的宽度。在需要对剩余的未固化的成型粉料120进行清除和回收时，可以控制电机工作，从而带动工作板体210绕转轴220的轴向转动90°，使得工作板体210处于竖直状态，已经成型的基体140被固定在工作板体210上，从而使得未固化的成型粉料120依靠自身的重力从工作板体210上掉落，位于工作台200下侧的料斗610可以对掉落的成型粉料120进行承接和存储，以实现对未固化的成型粉料120的回收，待工作板体210上未固化的成型粉料120清除之后，在控制电机带动工作板体210反向转动90°，以使得工作板体210重新处于水平状态，再在工作板体210上制备下一个基体140。
[0057]上述结构中，通过转动工作板体210，使得未固化成型的成型粉料120依靠自身的重力从工作板体210上掉落，使得清除过程更加方便快捷，此外，由于粘结剂110已被固化成型，在翻转工作板体210时，粘结剂110并不会从工作板体210上滴落，有效的避免了现有技术中通过刮板等结构清除未固化成型粉料120时，容易将粘结剂110和成型粉料120的混合物一起挂落，造成回收的成型粉料120存在掺杂，降低了该成型粉料120的性能的情况，进一步的保证了成型粉料120的性能要求，便于进一步对该未固化的成型粉料120再次利用，进一步节省了成本，有效的避免资源的浪费。
[0058]在对基体140进行固定的具体结构中，工作台200包括基板230，基板230设有背对的第一端面和第二端面，第一端面与工作板体固定连接，第二端面至少用于固定和承载所述基体140，第二端面设有固定槽231，在承接基体140时，部分基本固定在固定槽231内，固定槽231为网格状槽结构。
[0059]在本实施例中，如图5所示，基板230为矩形板状结构，其中基板230的下端面形成第一端面，基板230的上端面形成第二端面，在安装时，将基板230的第一端面和工作板体210相固定连接，既将基板230水平安装在工作板体210上，基板230的第二端面上设置固定槽231，在承接基体140时，可以先在制备第一面层时，将部分粘结剂110和成型粉料120混合固化在固定槽231内，使得第一面层上的部件形成在固定槽231内，从而实现对基体140的固定承接。在完成制备产品之后，再将该位于固定槽231的部分切除。另外，固定槽231的结构为网格状结构，进一步提高对基体140支撑固定的稳定性。
[0060]进一步的，回收机构包括负压泵620和储料仓630，料斗610设有吸料口640，吸料口640与储料仓630相连通，负压泵620与吸料口640连接，负压泵620至少用于将料斗610内的成型粉料120通过吸料口640吸取到储料仓630内。料斗610设有多个吸料口640，回收机构包括多个储料仓630，多个吸料口640和多个储料仓630一一连通。吸料口640设有阀门650。
[0061]在一种实施例中，在料斗610的底部设有吸料口640，吸料口640可以通过一个管道与储料仓630连通，在吸料口640和储量仓之间设置负压泵620，负压泵620可以在吸料口640和储料仓630之间形成负压环境，使得未固化的成型粉料120从工作板体210上掉落到料斗610之后，可以快速的从吸料口640吸取到储料仓630内进行保存，极大的提高了回收的效率。此外，由于在打印时，需要使用不同的成型粉料120，因此，在料斗610的底部设有多个吸料口640，另外还设有多个储料仓630以回收储存多种不同的成型粉料120，例如，在料斗610的底部设有三个吸料口640，在三个吸料口640处均设有阀门650，同时设有三个储料仓630分别与该三个吸料口640通过三个管道一一连通，负压泵620可以设置一个或者也设置三个，使得该三个通路上均具有负压环境。在回收第一种成型粉料120时，打开相对应第一个吸料口640的阀门650，关闭剩余两个吸料口640的阀门650，使得第一种成型粉料120仅能通过第一个吸料口640进行相应的储料仓630中，按照此种回收方法，可以有效的回收多种成型粉料120，并将多种成型粉料120分开储存，避免出现掺杂的情况。也进一步提高了回收效率。
[0062]在铺粉机构的具体结构上，如图2、3所示，铺粉机构包括第一支架420和淋粉器410，第一支架420包括沿第二方向延伸的第一支撑板421，以及与第一支撑板421活动连接的第一横梁422，第一横梁422沿第三方向延伸，第二方向和第三方向相交叉设置，淋粉器410设置在第一横梁422上，第一支撑板421可沿第一方向做伸缩运动，以带动的淋粉器410沿第一方向移动，第一横梁422可在第一支撑板421上沿第二方向移动，淋粉器410包括相连通的粉仓411和散料口412，粉仓411至少用于容纳成型粉料120，散料口412与工作台200相对设置，且散料口412沿第三方向覆盖工作台200。
[0063]在一种实施例中，第一方向为竖直方向，第二方向为工作板体210的宽度方向，第三方向为工作板体210的长度方向，第一支撑板421可以设置两个，两个第一支撑板421沿竖直方向分别连接在工作板体210相对称的两侧，第一横梁422沿水平方向设置，其两端分别与两个第一支撑板421连接，铺粉器设置在第一横梁422上，其中铺粉器的散料口412朝下正对工作板体210，粉仓411内装载所需的成型粉料120，通过散料口412可以将粉仓411内的成型粉料120铺设在工作板体210上，其中，第一支撑板421可沿竖直方向做伸缩运动，从而带动铺粉器沿第一方向移动，以满足在不同面层上铺设成型粉料120的要求。此外，第一横梁422还可以在第一支撑板421上沿工作板体210的长度方向移动，以满足在同一面层上不同位置的部件铺设成型粉料120的要求。
[0064]进一步，铺粉机构包括输送管路430和气力传送泵440，输送管路430一端与储料仓630连通，另一端与粉仓411连通，气力传送泵440与输送管路430连接，气力传送泵440至少用于将成型粉料120从储料仓630通过输送管路430传送至粉仓411。输送管路430的一端与粉仓411之间设有过渡斗450，过渡斗450设有内腔以及与内腔相连通的出口和进口，进口与输送管路430连通，出口与粉仓411连通。铺粉机构包括多个输送管路430，多个输送管路430的一端分别与多个储料仓630一一连通，多个输送管路430的另一端与粉仓411连通。
[0065]在一种实施例中，铺粉器的粉仓411通过输送管路430与储料仓630相连通，在储料仓630和粉仓411之间还设有气力传送泵440，从而可以将储料仓630中的成型粉料120传送至粉仓411中。有效的提高了上料的速率，此外，通过料斗610将未固化的成型粉料120回收至储料仓630后，铺粉机构可以再将其输送至铺粉器内进行二次或多次利用，从而形成了一个成型粉料120的循环回路，极大的提高了成型粉料120的回收利用效率，也大大的节省了生产成本，提高材料的利用率。进一步的，铺粉机构可以设置于储料仓630相应数量的输送管路430以输送不同种类的成型粉料120。
[0066]此外，输送管路430的一端与粉仓411之间设有过渡斗450，过渡斗450设有内腔以及与内腔相连通的出口和进口，进口与输送管路430连通，出口与粉仓411连通，过渡斗450设有排气过滤口，排气过滤口与内腔连通。排气过滤口包括粉尘过滤罩710；粉尘过滤罩710为迷宫式金属过滤网结构。
[0067]在本实施例中，输送管路430的一端与过渡斗450的进口相连通，过渡斗450的出口可以与粉仓411连通，在向粉仓411输送成型粉料，由于采用气力传送泵440传输，因此，所输送的成型粉料120中混有气体，设置过渡斗450可以作为一个缓冲区域，通过气力传送泵440从输送管路430输送成型粉料120先进入到过渡斗450的内腔中进行缓冲，其中混合的气体可以从过渡斗450的排气过滤口排出，从而保证过渡斗450内部的压力，保证气力输送的效果。排气过滤口设置有粉尘过滤罩710，可以在将气体排出的同时，也能防止成型粉料120排出，可以进一步防止成型材料浪费和保护生产环境，粉尘过滤罩710可以选择迷宫式金属过滤网结构，进一步提高对成型粉料120的过滤效果。此外，过渡斗450的出口处还设置有阀门，该阀门可以控制出口的开启和关闭，在用气力输送成型粉料120时，将出口关闭，在需要向粉仓411补料时，通过移动粉仓411至出口的下方，打开出口，通过重力将内腔中的成型粉料120转移至粉仓411中，从而完成补料。
[0068]在打印机构的具体结构中，如图2、3所示，打印机构包括第二支架320和打印器310，第二支架320包括沿第二方向延伸的第二支撑板321，以及与第二支撑板321连接的第二横梁322，第二横梁322沿第三方向延伸，第二方向与第三方向相交叉设置，打印器310设置在第二横梁322上，第二支撑板321可沿第一方向做伸缩运动，以带动的打印器310沿第一方向移动，第二横梁322可在第二支撑板321上沿第二方向移动，打印器310包括相连通的第一内腔和打印口，第一内腔至少用于容纳粘结剂110，打印口与工作台200相对设置。第二横梁322设有沿第三方向延伸的第一轨道，打印器310活动的连接在第二横梁322上并可沿第一轨道移动。
[0069]在一种实施例中，第二支撑板321可以设置两个，两个第二支撑板321沿竖直方向分别连接在工作板体210相对称的两侧，第二横梁322沿水平方向设置，其两端分别与两个第二支撑板321连接，打印器310设置在第二横梁322上，其中打印器310的打印口朝下正对工作板体210，第一内腔内装载所需的粘结剂110，通过打印口可以将第一内腔内的粘结剂110喷涂在工作板体210上，其中，第二支撑板321可沿竖直方向做伸缩运动，从而带动打印器310沿第二方向移动，以满足在不同面层上喷涂粘结剂110的要求。第二横梁322可以在第二支撑板321上沿工作板体310的长度方向移动，以带动打印器310沿工作板体310的长度方向移动，此外，在第二横梁322上还设有第一轨道，该第一轨道沿第三方向延伸，既使得打印器310可以沿工作板体210的宽度方向移动，以满足在不同位置喷涂粘结剂110的要求。
[0070]在固化机构的具体结构中，如图2、3所示，固化机构包括第三支架520和固化件510，第三支架520包括沿第二方向延伸的第三支撑板521，以及与第三支撑板521连接的第三横梁522，第三横梁522沿第三方向延伸，第二方向和第三方向相交叉设置，固化件510设置在第三横梁522上，第三支撑板521可沿第一方向做伸缩运动，以带动的固化件510沿第一方向移动，第三横梁522可在第三支撑板521上沿第二方向移动，固化件510包括至少一个固化源，固化源与工作台200相对设置。固化源包括加热灯和激光灯。第三横梁522设有沿第三方向延伸的第二轨道，固化件510活动的连接在第三横梁522上并可沿第二轨道移动。
[0071]在一种实施例中，第三支撑板521可以设置两个，两个第三支撑板521沿竖直方向分别连接在工作板体210相对称的两侧，第三横梁522沿水平方向设置，其两端分别与两个第三支撑板521连接，固化件510设置在第三横梁522上，其中固化件510的固化源朝下正对工作板体210，其中，第三支撑板521可沿竖直方向做伸缩运动，从而带动固化件510沿第一方向移动，以满足在不同面层上固化基底结构130的要求。第三横梁522可以在第三支撑板521上沿工作板体310的长度方向移动，以带动固化件510沿工作板体310的长度方向移动，此外，在第三横梁522上还设有第二轨道，该第二轨道沿第三方向延伸，使得固化件510可沿工作板体210的宽度方向移动，从而可以在工作板体210上不同位置固化基底结构130。其中，固化源包括加热灯和激光灯，以对不同的粘结剂110和成型材料进行固化。
[0072]此外，该多材料的增材制造装置还包括密封工作罩700，密封工作罩700至少将工作台200、打印机构、铺粉机构、固化机构和回收机构罩设在内。
[0073]请参阅图1，通过使用上述的多种材料的增材制造装置的一种多材料的增材制造方法，包括以下步骤：
[0074]S1、将所需制备样片的三维模型进行切片处理，形成多个沿第一方向依次层叠的面层。
[0075]在该步骤中，首先通过计算机用3D建模软件制作需要制备的样品的三维模型，之后再利用软件将该三维模型在第一方向上进行切片处理，其中，第一方向可以选择竖直方向，切片处理后，该三维模型形成沿第一方向依次层叠的多个面层结构，每个面层上均设有该样品相应的零件图案结构，再将该三维模型的切片结构发送到相应的3D打印设备的控制器中。
[0076]S2、在第一个面层设定的区域上喷涂粘结剂110，并在粘结剂110上铺设成型粉料120，成型粉料120与粘结剂110形成基底结构130。
[0077]该步骤中，在3D设备接收上述的三维模型的切片结构信息后，开始对该样品进行逐层打印，由于该切片结构是沿竖直方向依次层叠设置，因此，3D打印设备首先打印位于最底层的第一个面层。在打印过程中，先在第一个面层的相应区域上喷涂一定量的粘结剂110，既先在工作台200上相对的位置处喷涂一定量的粘结剂110，之后在该区域上的粘结剂110上铺设一定量的成型粉料120，该成型粉料120和粘结剂110形成基底结构130。其中，成型粉料120的用量根据所需制备样品的质量、面层厚度、成型粉料120的材料性质等因素制定，而粘结剂110的用量根据成型粉料120的用量和面层厚度等因素确定，以确保可以满足成型粉料120的固化要求，另外，粘结剂110的种类根据成型粉料120的材料进行相应的选择。
[0078]在一种实施例中，粘结剂110包括热固性树脂或快干树脂。所述成型粉料120包括树脂膜粉料、金属粉料、石膏中任一种。
[0079]S3、通过固化源对所述基底结构130进行固化处理，以使得所述基底结构130固化成型为基体140。
[0080]由于步骤S2中获得的基底结构130为混合粘结剂110和成型粉料120的液态结构，因此需要在该步骤中对基底结构130进行固化成型处理，使其成为固体的样品在该面层的零件结构，将步骤S2中获得的基底结构130通过固化源进行固化成型处理，使得基底结构130固化成型成为组成样品的中的一个基体140。其中，固化源包括加热灯，加热灯至少用于固化包括热固性树脂的粘结剂110的基底结构130。另外，还设有激光源，激光源至少用于对包括树脂膜粉料、金属粉料的成型粉料120的基底结构130进行二次固化。在具体的工作过程中，由于粘结剂110和成型粉料120的种类不同，其固化方式也存在差异，在对基底结构130进行固化时，会根据基底结构130所包含的成型粉料120和粘结剂110的种类选择合适的固化源，例如，当粘结剂110为热固树脂时，固化源可以选择加热灯管对其进行固化成型操作，加热灯管的功率按所选择的树脂进行匹配，不同的树脂固化温度也有所差别。而当粘结剂110为快干树脂时，粘结剂110具有快速的固化速率，因此不需要加热灯再对其进行固化。当成型材料为树脂膜粉料或金属粉料时，在对其进行初次固化后，还需要通过激光源对其进行二次固化成型。树脂膜经过激光加热后熔体产生胶连反应，固化强度进一步得高。而使用金属粉末时，加热灯管固化操作只是将金属粉末通过粘结剂110将其粘住，并没有冶金结合，通过激光加热使金属粉末熔化，从而形成一体。此外通过控制激光功率来控制凝固速度和凝固梯度，实现的液态金属的顺序凝固或者同时凝固，从而得到更加致密的固态组织和更高的力学性能。在一种具体应用中，本发明通过控制激光功率来控制凝固速度和凝固梯度直接将耐磨衬套和机匣一体打印出来，实现机匣与耐磨衬套的冶金结合，保证耐磨衬套不脱落，以替代现有技术中先制备机匣，然后将耐磨衬套镶入其中的方法，使得产品的功能将得到大幅扩展，产品的可靠性将会有极大的提高。
[0081]S4、清除未固化成型的成型粉料120。
[0082]在步骤S2中，由于为了满足基体140的成型要求，需要铺设过量的成型粉料120，粘结剂110粘附相应量的成型粉料120从而待后续固化成型为所需的基体140，而剩余的成型粉料120散落在基底结构130周围，并且剩余的成型粉料120没有和粘结剂110接触，在后续的固化过程中，也不会固化成型，会保持粉末状态，为了不影响下一个基体140的制作，需要把剩余的成型粉料120进行清除。在对成型粉料120的清楚方法中，可以采用重力作用将未固化的成型粉料清除，具体的，在对成型粉料120和粘结剂110进行固化后，通过转动承载基体140的工作台200，将未被固化的成型粉料120通过重力作用从工作台200上掉落，从而实现对未固化成型粉料的清除。此外，还可以在载台上方设置负压系统，将未固化的成型粉料通过负压抽吸出去，从而完成对未固化成型粉料120的清除。
[0083]S5、重复步骤S2一S4，在第一个面层上形成N个所述基体140，N个基体140相连或不相连，从而完成第一个面层上的结构成型，N≥2，且形成N个基体140所采用的所述成型粉料120不同。
[0084]在该步骤中，继续按照步骤S2-S4的工艺流程继续制备该第一个面层上的其余基体140，其中第一个面层上的N个基体140所使用的成型材料可以不相同，根据所制备的样品各零件部位的需求决定。
[0085]S6、重复步骤S1-S5，沿第一方向逐层成型多个所述面层上的结构，直至样品制备完成。
[0086]按上述步骤S2-S5，完成第一个面层的所需基体140的制备后，3D打印设备沿竖直方向向上移动至第二个面层，重复步骤S2-S5，再制备第二个面层的所需基体140，并依次类推，沿第一方向逐层对各面层所需的基体140进行制备，直至完成整个样品的打印。
[0087]在传统的打印技术中，需要先铺设成型粉料120，再在成型粉料120上涂覆一定的粘结剂110，将成型粉料120与粘结剂110接触混合的部分进行固化，之后除去未固化的成型粉料120，该种方式中，由于在铺设成型粉料120时，成型粉料120容易出现堆积的情况，从而使得再涂覆粘结剂110时，粘结剂110表面出现不平整的情况，需要使用刮片等工具将混合部分进行刮平处理，之后在进行固化。而在同一面层不同部位进行打印时，由于存在已经固化的部分，在对其他部件进行刮平处理时，由于已固化的部分和未固化的部分硬度不一致，已固化的部分硬度较高，固化后的部件的表面并不是完全平整的状态，且为了保护已固化的部分，刮片并不能与已固化部分的表面相抵接，从而在对未固化的部分刮平时容易出现未固化部分与已固化部分的高度不相等的问题，使得同一面层上不同部件的高度不均匀，进而影响后续的打印，降低制备产品的良率，影响产品质量。
[0088]而本发明所提供方法中，先将一定量的粘结剂110涂覆在相应的位置上，再铺设成型粉料120，使得定量的成型粉料120与粘结剂110接触混合，之后进行固化，由于定量的粘结剂110会与定量的成型粉料120进行熔合固化，而未固化的成型粉料120会形成在已固化部件的上方，之后再将未固化的成型粉料120清除，无需进行刮平处理，之后再重复上述步骤，实现在一个面层的不同部件打印不同材料。通过上述步骤在避免刮平处理的同时也能保证同一面层不同部件的高度一致性，进一步提高打印产品的质量，提高产品的良率。此外，先涂覆粘结剂110再铺设成型粉料120的方法还可以有效的避免传统打印方法中，在打印下一个面层时，还需要上一面层的未固化的成型粉料120对本面层铺设的成型分料进行支撑的情况，进而可以保证在打印不同面层时的支撑稳定性。
[0089]下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件。
[0090]实施实例1
[0091]制备一个多种非金属粉料的样品，所使用的成型材料均为非金属材料，将在工作板体210的指定区域通过打印机构喷涂热固化树脂，接下来通过铺粉机构往整个工作台200铺设非金属成型粉料120，并通过固化机构采用加热灯加热并固化，转动工作台200，使未固化的非金属成型粉料120靠重力流入料斗610内，之后再在该面层的其他区域喷热固化树脂，然后再在整个工作台200铺设另外一种非金属成型粉料120，如此往复直到打印完本面层所需基体140为止。打印完本面层后，再循环本面层的制备动作过程进行第二面层的打印，最终完成整个产品的打印加工。
[0092]实施实例2
[0093]制备一个多种金属粉料的样品，所使用的成型材料均为金属材料，将在工作板体210的指定区域通过打印机构喷涂热固化树脂，接下来通过铺粉机构往整个工作台200铺设成型粉料120，并通过固化机构先采用加热灯加热初次固化，再采用激光对热固化树脂和金属成型粉料120加热，热固化树脂在高温下气化，金属成型粉料120在高温下熔化、凝固，再转动工作台200，使未固化的成型粉料120靠重力流入料斗610内，之后再在该面层的其他区域喷热固化树脂，然后再在整个工作台200铺设另外一种金属成型粉料120，如此往复直到打印完本面层所需基体140为止。打印完本面层后，再循环本面层的制备动作过程进行第二面层的打印，最终完成整个产品的打印加工。
[0094]实施实例3
[0095]多种非金属粉料与金属粉料打印
[0096]制备一个多种金属粉料的样品，所使用的成型材料均为金属材料，将在工作板体210的指定区域通过打印机构喷涂热固化树脂，接下来通过铺粉机构往整个工作台200铺设带有树脂膜的非金属(或者金属)粉料，并通过固化机构先采用加热灯加热初次固化，再采用激光对热固化树脂和带有树脂膜的非金属(或者金属)成型粉料120加热，热固化树脂在高温下气化，树脂膜熔化之后，产生胶联，再转动工作台200，使未固化的带有树脂膜的非金属(或者金属)成型粉料120靠重力流入料斗610内，之后再在该面层的其他区域喷热固化树脂，然后再在整个工作台200铺设另外一种带有树脂膜的非金属(或者金属)成型粉料120，如此往复直到打印完本面层所需基体140为止。打印完本面层后，再循环本面层的制备动作过程进行第二面层的打印，最终完成整个产品的打印加工。
[0097]应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内