[发明专利]一种异质材料的声控嫁接增材制造方法

说明书

本申请涉及一种异质材料的声控嫁接增材制造方法，包括以下步骤：S1：将待加工材料加入到构件中所需成型的位置；S2：调整超声微聚焦的焦点到需要成型的平面S3：打开超声发生器，根据所加工材料的最佳超声打印参数对应调整超声发生器的参数；S4：驱动超声打印头运动，对所需成型的位置施加机械振动，该位置的待加工材料受到超声作用固化；S5：去除未固化的材料，固化的材料与构件表面连接，实现嫁接增材；本方法突破现有技术的限制，能在不同材料表面的任意位置实现树脂及复合材料的嫁接增材制造，如在半封闭腔道内、在金属或非金属零件内外壁及管壁间隙，通过声波接触或非接触打印嫁接增材，实现异质材料的零件连接。

技术领域

本发明涉及增材制造领域，具体涉及一种异质材料的声控嫁接增材制造方法。

背景技术

近年来，新一代航空航天等高技术领域的结构件朝着轻量化、功能一体化、智能化的方向发展。所设计的新型结构件希望包含不同的材料、尺度和结构复杂度。基于增材制造技术(3D打印)快速自由成形的热点，使其在功能梯度材料和复杂结构领零件制造领域具有极大的应用潜力。

目前的3D打印技术还存在一定的局限性：

其一，无法在复杂腔道内壁进行打印；由于目前的3D打印技术均要求能量源与被固化材料直接接触，无法隔着具有一定厚度的物质对内壁进行二次加工；

其二，对于异质材料的打印效率低，由于异质材料的熔点、密度等材料性能不一致，采用现在有的3D打印机技术进行异质材料打印会容易出现翘曲变形、孔洞缺陷、裂纹、结合强度低等问题，导致打印件质量差，成本高，工艺复杂。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种异质材料的声控嫁接增材制造方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是，提供一种异质材料的声控嫁接增材制造方法，包括以下步骤：

S1：将待加工材料加入到构件中所需成型的位置；

S2：调整超声微聚焦的焦点到需要成型的平面；

S3：打开超声发生器，根据所加工材料的最佳超声打印参数对应调整超声发生器的参数；

S4：驱动超声打印头运动，对所需成型的位置施加机械振动，该位置的待加工材料受到超声作用固化；

S5：去除未固化的材料，固化的材料与构件表面连接，实现嫁接增材。

进一步的，在步骤S1中，加工材料为热固性树脂或复合材料。

进一步的，所述加工材料为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、金属粉末复合材料或纤维复合材料。

进一步的，在步骤S1中，所需成型的位置为构件内表面或构件外表面。

进一步的，在步骤S3中，获取最佳超声打印参数的方式是，选择所需材料进行预实验，调整超声功率、频率参数，从而控制超声打印头的振幅，根据材料的固化质量和效率，筛选与该种材料相匹配的最佳超声打印参数。

进一步的，预实验时，超声的谐振频率在20-100kHz的范围内调节，超声打印头单边振幅在3-50um的范围内调节。

进一步的，所述最佳超声打印参数包括频率、功率和振幅。

进一步的，在步骤S4中，施加机械振动的方式为直接或间接施加，待加工材料为直接或间接接触的方式受到超声作用而实现固化。

进一步的，所述超声打印头工作端的形状为尖头、平头、内凹头、凸头或异形头。

进一步的，所述超声发生器与电源接通并与超声打印头电性连接；所述超声打印头安装在运动模块的末端，由运动模块驱动移动。