一种基于岩土模型的材料设计3D打印工艺

摘要

一种基于岩土模型的材料设计3D打印工艺，包括装填岩土模型的原料粉末和添加剂浆料；利用参数化设计软件设计岩土模型的材料与结构的双梯度变化数字模型，对双梯度变化数字模型进行分层切片，分析每层切片包含的岩土模型的原料和添加剂的含量数据，并转化为空压参数；根据第一层切片的空压参数将岩土模型的原料和添加剂同时压入3D打印机的搅拌系统，通过搅拌系统的转动将岩土模型的原料和添加剂混合均匀，得到混合浆料，然后将混合浆料一层一层进行打印，直到在纵横向打印完成微结构的构建，所构建的微结构等比还原性岩土模型。本发明通过层层分析结构层层建立岩土模型，在微宏观的级别实现了对岩土模型的精准控制，仿真度大大提高。

主权项

一种基于岩土模型的材料设计3D打印工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）将岩土模型的原料粉末和添加剂浆料装填在3D打印机的进料系统中，所述进料系统包括数个喷射管道和一个注射管道，岩土模型的原料粉末分别装填在不同喷射管道内，添加剂浆料装填在注射管道内；（2）利用参数化设计软件设计岩土模型的材料与结构的双梯度变化数字模型，通过切片软件对双梯度变化数字模型进行分层切片，分析每层切片包含的岩土模型的原料和添加剂的含量数据，然后将每层切片的岩土模型的原料和添加剂的含量数据转化为喷射管道喷射原料的空压参数和注射管道注射添加剂的空压参数，再将每层切片的空压参数上传至控制软件；（3）控制软件根据步骤（2）确定的第一层切片的空压参数将岩土模型的原料和添加剂同时压入3D打印机的搅拌系统，通过搅拌系统的转动将岩土模型的原料和添加剂混合均匀，得到第一层混合浆料，第一层混合浆料随着搅拌系统的转动从搅拌系统底部的出料口挤出，并在3D打印机的打印底板上打印第一层；（4）在打印底板上打印第一层后，将3D打印机的打印头沿竖直方向抬高，然后控制软件根据步骤（2）确定的第二层切片的空压参数将岩土模型的原料和添加剂同时压入3D打印机的搅拌系统，通过搅拌系统的转动将岩土模型的原料和添加剂混合均匀，得到第二层混合浆料，第二层混合浆料随着搅拌系统的转动从搅拌系统底部的出料口挤出，并在3D打印机的打印底板上打印第二层，第二层打印完成后，将3D打印机的打印头沿竖直方向再次抬高，以此类推，直到打印完成岩土模型结构，所打印的岩土模型结构等比还原岩土模型。