一种通过增材制造法制造刚性隔热瓦坯体的方法与流程

文档序号：15799931发布日期：2018-11-02 21:21阅读：210来源：国知局

本发明属于刚性隔热瓦制造技术领域，尤其涉及一种通过增材制造法制造刚性隔热瓦坯体的方法。

背景技术

目前，刚性隔热瓦坯体在制造过程中存在密度不均匀的问题。

刚性隔热瓦的制造过程一般包括将包含短纤维和烧结助剂的浆料置于具有过滤功能的容器中将其中的水过滤掉，然后得到刚性隔热瓦坯体(滤饼)，再将刚性隔热瓦坯体依次进行干燥和烧结，从而得到刚性隔热瓦；然而，采用这样的方法会存在刚性隔热瓦坯体在各个方向上尤其是厚度方向上的密度不均匀，从而导致制造的刚性隔热瓦的强度以及导热性等方面存在各向异性。

增材制造(例如3d打印法)的主要特点是按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法。目前，增材制造技术的应用领域已经扩展到医疗、电子、航空航天、汽车制造等行业以及创意产业甚至消费领域；但是由于现有的传统增材制造设备(例如3d打印设备)并不适用于刚性隔热瓦坯体的制造，因此，通过增材制造法制造刚性隔热瓦坯体还未见报道。

技术实现要素：

为了解决现有技术中刚性隔热瓦坯体在制造过程中存在密度不均匀的问题，本发明提供了一种通过增材制造法制造刚性隔热瓦坯体的方法。本发明方法能够有效控制刚性隔热瓦坯体的密度和厚度精度，得到厚度精确度高、密度均匀以及质量好的刚性隔热瓦坯体，此外，本发明方法具有操作简单、制造成本低、生产效率高以及绿色环保等诸多优点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种通过增材制造法制造刚性隔热瓦坯体的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)用水将陶瓷纤维和非金属硼化物混合均匀，得到浆料；和

(2)通过喷射增材制造法将步骤(1)得到的浆料逐层成形，制得刚性隔热瓦坯体。

优选地，在进行步骤(2)之前，将步骤(1)得到的浆料的ph调节为9～11。

优选地，步骤(2)所述的喷射增材制造法包括如下子步骤：

(a)以喷射的方式布设步骤(1)得到的浆料，得到浆料层；

(b)将步骤(a)得到的浆料层压实，得到刚性隔热瓦坯体的第一层；和

(c)在所得到的刚性隔热瓦坯体的第一层的基础上依次重复步骤(a)和步骤(b)以进行所述刚性隔热瓦坯体的第二层的制造，如此不断重复直至完成预定层数的制造，制得包含多层浆料层的刚性隔热瓦坯体。

优选地，所述陶瓷纤维由以质量百分比计的石英纤维30％～85％、氧化铝纤维4.9％～55％和氧化锆纤维0.1％～15％组成；所述非金属硼化物选自由碳化硼和氮化硼组成的组，所述非金属硼化物的用量为所述陶瓷纤维的用量的0.5wt％～20wt％；和/或所述陶瓷纤维与所述非金属硼化物的总用量为所述水的用量的0.3wt％～1wt％。

优选地，所述方法通过用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置进行，所述装置包括：可操作地沿水平方向移动的过滤容器，该过滤容器包括周壁、在靠近所述周壁的下端位置固定且中部开设有开口的底板、设置在所述周壁围成的内腔的下部的底网、用于支撑所述底网的加强筋和设置在所述加强筋的下方的用于收集所述过滤容器中滤出的液体并设置有出液口的集液部；用于排出所述集液部中的液体的排液管，该排液管与所述集液部的出液口相连通；用于送料至所述过滤容器中的送料系统，该送料系统包括储料室、送料管、与所述送料管的出口端相连通的喷头和位于所述喷头的下方具有孔阵列的多孔板，所述孔阵列中的孔为贯通孔，所述贯通孔与所述喷头的喷嘴相对应地设置并用于支持和固定所述喷嘴；和用于给所述过滤容器中的料加压的加压装置，该加压装置设置在所述喷头水平方向的一侧，包括压头、与压头固定连接的压臂和用于驱动所述压臂沿竖直方向伸缩的驱动装置。

优选地，所述贯通孔为圆孔，所述贯通孔的孔径为4～6mm；所述贯通孔等距离间隔地开设在所述多孔板中，每两个相邻贯通孔的孔心之间的距离为8～12mm；所述孔阵列在所述多孔板中的分布区域、所述多孔板的面积和/或所述压头的施压面的面积与所述周壁围成的内腔的横截面积相匹配；和/或在所述过滤容器移动至所述多孔板的正下方时，所述多孔板距离所述过滤容器的高度为2.5～5cm。

优选地，所述加强筋呈板条状，所述加强筋的数量为一条或多条；所述加强筋上设置有通孔；所述底网为20～40目的钢丝网；所述送料管的管径为1.27cm或2.54cm；和/或所述送料管和/或所述排液管为软管。

特别地，所述过滤容器的底板上设置有至少一个滑轮，所述滑轮的下方设置有与所述滑轮相匹配的滑轨；优选的是，所述滑轨为双轨道滑轨，所述滑轮的数量为4个。

优选地，所述送料系统还包括依次设置在所述送料管的入口端与出口端之间的喷液入口阀、喷液泵和喷液出口阀；所述送料系统还包括连通所述储料室与所述喷液泵的出口的回流管和设置在所述回流管上的回流阀；和/或所述排液管包括主排液管和/或次排液管，所述主排液管在靠近所述集液部的出液口的一端设置有排液入口阀，在远离所述集液部的出液口的一端设置有排液出口阀，在所述排液入口阀与所述排液出口阀之间设置有排液泵，和/或所述次排液管上设置有排液阀。

优选地，所述喷液入口阀、所述喷液泵的开关、所述喷液出口阀、所述回流阀、所述排液入口阀、所述排液泵的开关、所述排液出口阀和/或所述排液阀为电磁阀；所述用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置还包括plc控制器(可编辑逻辑控制器)、用于感测所述过滤容器在水平方向位移的第一位移传感器、用于感测所述压头在竖直方向位移的第二位移传感器和用于感测所述压头表面受到压力的压力传感器；所述plc控制器与所述第一位移传感器、所述第二位移传感器、所述压力传感器和所述电磁阀电信号连接，所述plc控制器用于接收所述第一位移传感器、所述第二位移传感器和所述压力传感器感测到的信号，并根据所感测到的信号控制所述过滤容器和所述压头的移动以及所述电磁阀的工作状态。

本发明方法与现有技术相比至少具有如下的有益效果：

(1)本发明方法能够有效控制刚性隔热瓦坯体的密度和精度，得到密度均匀、厚度精准以及质量好的刚性隔热瓦坯体。

(2)本发明在一些优选的实施方案中，通过用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置进行，通过多个喷嘴的多通道以及各贯通孔对对应每个喷嘴的固定逐层布料，在很大程度上有利于得到密度均匀的刚性隔热瓦坯体，本发明通过加压装置的加压作用(压实作用)，可以得到厚度精确度更高、密度更均匀以及质量更好的刚性隔热瓦坯体。

(3)本发明一些优选的实施方案中，用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置中的喷嘴采用了微米级喷嘴，且贯通孔等距离间隔地开设，每两个相邻贯通孔的孔心之间的距离设置更加合理，可以使得底网上的浆料层分布得更加均匀，利于得到密度更加均匀的刚性隔热瓦坯体。

(4)本发明一些优选的实施方案中，用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置中的送料系统中包括回流管和回流阀，当即将关闭喷液出口阀时，通过先打开回流阀，回流管可以在喷液出口阀关闭后将喷液泵继续泵送的浆料回流至储料室中，一方面可以保证喷头进料时浆料进料量的精准性，另一方面可以有效防止浆料在送料管和/或储料室中的沉积，从而避免影响送料管的使用效果及使用寿命，此外，回流管和回流阀的设置可以有效地保证本发明方法操作的安全性；本发明方法中用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置的送料系统设置合理，可以有效地防止浆料的浪费和污染环境，提高了浆料的利用率，节约了材料资源以及真正意义上做到了绿色环保等。

(5)本发明一些优选的实施方案中，用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置设置有自动控制系统，能够实时感测到过滤容器的位移信号、压头的位移信号与压头的施压面受到的压力信号，能够自动控制过滤容器和压头的移动以及电磁阀的工作状态，从而可以自动化控制刚性隔热瓦坯体的制造过程，可以节省刚性隔热瓦坯体制造的时间和人工成本，提高工作效率；采用本发明方法可以实现更高效率的制造刚性隔热瓦坯体。

(6)本方明方法具有操作简单且安全可靠、制造成本低、生产效率高以及绿色环保等诸多优点，对增材制造技术的推广普及具有重要意义。

附图说明

本发明附图仅仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。

图1是本发明一个具体实施方式中所采用的用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置的结构示意图。

图2是本发明一个具体实施方式中所采用的用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置包括的送料系统和排液管的简易示意图。

图3是图1中加压装置在给过滤容器中的料加压时沿a-a的截面示意图。

图4是图1中包括的孔阵列在多孔板中的分布示意图。

图5是图4中a的放大图。

图6是布料时，位于图5中贯通孔下方的浆料在底网上分布的截面示意图。

图中：1：储料室；2：送料管；3：回流管；4：喷头；5：喷嘴；6：多孔板；7：贯通孔；8：过滤容器；9：底网；10：加强筋；11：集液部；12：出液口；13：主排液管；14：次排液管；15：压臂；16：压头；17：滑轮；18：滑轨；19：喷液入口阀；20：喷液泵；21：喷液出口阀；22：回流阀；23：排液入口阀；24：排液泵；25：排液出口阀；26：排液阀；27：料；28：底板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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。

本发明提供了一种通过增材制造法制造刚性隔热瓦坯体的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)用水将陶瓷纤维和非金属硼化物(烧结助剂)混合均匀，得到浆料；和

(2)通过喷射增材制造法将步骤(1)得到的浆料逐层成形，制得刚性隔热瓦坯体。

在本发明中，所述陶瓷纤维可以选用短纤维，例如可以为长度为500um～5um，直径为1～10um的短纤维。

根据一些优选的实施方式，在进行步骤(2)之前，将步骤(1)得到的浆料的ph调节为9～11(例如9、9.5、10、10.5或11)，例如通过浓氨水进行调节。在本发明中优选为将步骤(1)得到的浆料的ph调节为9～11，如此能有效防止所述浆料含有的固含物(陶瓷纤维和非金属硼化物)的沉降，从而可以有效避免对制造密度均匀的刚性隔热瓦坯体造成不利的影响。

根据一些优选的实施方式，步骤(2)所述的喷射增材制造法包括如下子步骤：

(a)以喷射的方式布设步骤(1)得到的浆料，得到浆料层；例如可以通过喷嘴喷射步骤(1)得到的浆料，将所述浆料布设(喷洒)在用于成形的容器中；

(b)将步骤(a)得到的浆料层压实，得到刚性隔热瓦坯体的第一层；例如可以通过加压装置的加压作用(压实作用)将步骤(a)得到的浆料层的厚度压缩预定厚度差(记作△h)，所述△h可以根据需要设定，如当需要将步骤(a)得到厚度为1cm的浆料层压实至0.6cm时，则△h的值为0.4cm；和

根据一些优选的实施方式，所述陶瓷纤维由以质量百分比计的石英纤维30％～85％(例如30％、40％、50％、60％、70％、80％或85％)、氧化铝纤维4.9％～55％(例如4.9％、8％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或55％)和氧化锆纤维0.1％～15％(例如0.1％、5％、8％、10％、12％或15％)组成；所述非金属硼化物选自由碳化硼和氮化硼组成的组，所述非金属硼化物的用量为所述陶瓷纤维的用量的0.5wt％～20wt％(例如0.5wt％、1wt％、5wt％、10wt％、15wt％或20wt％)；和/或所述陶瓷纤维与所述非金属硼化物的总用量为所述水的用量的0.3wt％～1wt％(例如0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％)。

根据一些优选的实施方式，所述方法通过用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置进行，所述装置例如可以如图1所示，包括可操作地沿水平方向(图1所示出的方向)移动的过滤容器8、排液管、送料系统和加压装置。

所述过滤容器8包括周壁、在靠近所述周壁的下端位置固定且中部开设有开口的底板28、设置在所述周壁围成的内腔的下部的底网9、用于支撑所述底网9的加强筋10和设置在所述加强筋10的下方的用于收集所述过滤容器8中滤出的液体并设置有出液口12的集液部11，例如可以如图3所示；在本发明中，所述排液管与所述集液部11的出液口12相连通，用于排出所述集液部11中的液体。本发明对过滤容器8的周壁以及底板28采用的材料没有特别的限制，例如可以为轻质的材料例如铝合金制成；在本发明中，所述加强筋10紧贴所述底网9设置，且所述加强筋10的两端例如可以固定在所述底板28上。

所述用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置的送料系统用于送料至所述过滤容器8中，该送料系统包括储料室1、送料管2、与所述送料管2的出口端相连通的喷头4和位于所述喷头4的下方具有孔阵列的多孔板6，如图1所示(其中多孔板6具有的孔阵列未示出)，所述孔阵列中的孔为贯通孔7，所述贯通孔7与所述喷头4的喷嘴5相对应地设置并用于支持和固定所述喷嘴5。在本发明中，所述贯通孔7是指上下贯穿所述多孔板6的孔，所述孔阵列是由多个贯通孔7在多孔板6上呈阵列的形式排布而成；在本发明中，所述储料室1用于装料(浆料)，所述送料管2的入口端位于所述储料室1的料(浆料)中，所述喷嘴5的数量与所述贯通孔7的数量相当，在所述喷嘴5工作时，各个喷嘴5可以固定在多孔板6的孔阵列包括的相应的贯通孔7中。在本发明中，当送料管2开始将所述储料室1中的料(浆料)输送至所述喷头4从而使得所述喷头4的喷嘴5向所述过滤容器8中喷料时，通过控制所述喷嘴5喷料的时间可以在所述过滤容器8的底网9上得到需要厚度的浆料层；由于所述送料管2与所述喷头4之间存在一定的距离，所述送料系统启动的时间与所述喷嘴5开始喷料的时间可能存在一定的延时(例如1s)。本发明通过多个喷嘴5的多通道以及各贯通孔7对对应每个喷嘴5的固定逐层布料，使得喷入所述过滤容器8的底网9上的浆料分布得非常的均匀，在很大程度上有利于得到密度均匀的刚性隔热瓦坯体。

所述加压装置用于给所述过滤容器8中的料(浆料)加压，设置在所述喷头4水平方向的一侧，该加压装置包括压头16、与压头16固定连接的压臂15和用于驱动所述压臂15沿着竖直方向伸缩的驱动装置(图1和图3中未示出)，所述驱动装置通过与压头16固定连接的压臂15能够驱动所述压头16沿竖直方向(图1所示出的方向)移动；本发明通过加压装置的加压作用，可以有效地将浆料压平，并且将浆料层中多余的液体(例如水)压出，有效控制浆料层的厚度以及密度，从而可以得到厚度精确度更高、密度更均匀以及质量更好的刚性隔热瓦坯体。本发明对所述驱动装置没有特别的限制，能起到控制压臂15在竖直方向上伸缩从而驱动压头16压向浆料层并在完成加压后缩回即可；特别地，所述驱动装置为气动驱动装置，所述气动驱动装置包括具有活塞杆的气缸，所述气缸的活塞杆与所述压臂15连接(例如所述压头16连接在所述压臂15的一端，所述驱动装置连接在所述压臂15的另一端)，从而能够驱动所述压头16在竖直方向上向下伸出或向上缩回。

本发明对于用于固定所述喷头4、多孔板6以及加压装置的固定器件没有特别的限制，只要使得多孔板6位于所述喷头4的下方，所述多孔板6具有的贯通孔7与所述喷头4具有的喷嘴5一一对应即可，而所述加压装置位于所述喷头4水平方向的一侧即可。

特别地，可以用支架对所述喷头4、多孔板6和加压装置进行固定，例如可以如图1所示。所述支架包括用于固定并在需要的时候调节多孔板6在竖直方向的高度的第一支架和用于固定并在需要的时候调节送料管2和加压装置在水平方向的位置的第二支架。所述第二支架与所述第一支架可以固定在垂直方向上的不同位置。所述多孔板6固定在所述第一支架上，所述送料管2可以固定在所述第二支架的一端(例如左端)，所述加压装置可以固定在所述第二支架的另一端(例如右端)。

根据一个更为具体的实施方式，通过用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置进行刚性隔热瓦坯体的制造的步骤为：

首先用11kg水将40g石英纤维、5g氧化铝纤维，5g氧化锆纤维和5g碳化硼粉末混合成含有固含物浓度为0.5wt％的浆料，然后用浓氨水将所述浆料的ph调节为10，得到所述刚性隔热瓦坯体的浆料；再将所述刚性隔热瓦坯体的浆料置于储料室中，通过送料管将所述浆料输送至喷头，所述喷头的喷嘴以喷射的方式布设所述浆料于所述过滤容器的底网上，形成浆料层；最后，所述过滤容器移动至所述加压装置的正下方，所述驱动装置驱动所述压头沿竖直方向向下移动，给所述过滤容器中的浆料层施压，将所述浆料层的厚度压缩(压实)预定厚度差，得到具有一定厚度的刚性隔热瓦坯体的第一层。

在所述刚性隔热瓦坯体的第一层的基础上按照上述操作进行所述刚性隔热瓦坯体的第二层的制造，如此不断重复直至完成预定层数的制造，制得包含多层浆料层的刚性隔热瓦坯体。

根据一些优选的实施方式，所述贯通孔7为圆孔，所述贯通孔7的孔径为4～6mm(例如4、4.5、5、5.5或6mm)，优选为5mm；所述贯通孔7等距离间隔地开设在所述多孔板6中，每两个相邻贯通孔7的孔心之间的距离为8～12mm(8、9、10、11或12mm)，优选为10mm。

在本发明中，将两个相邻的贯通孔7的孔心之间的距离(孔心距)记作l1，两个相邻的贯通孔7之间最近的距离记作l2，如图5所示。在本发明中，喷嘴5固定在贯通孔7中进行布料时，位于贯通孔7下方的浆料在底网9上分布的截面示意图如图6所示，将每两喷嘴5喷出的浆料在底网9上分布时，两枪浆料的最高点之间的距离记作l4，两枪浆料的最高点之间的距离(l4)对应两贯通孔7的孔心距(l1)，即l4等于l1，将每个喷嘴5喷出的浆料在底网9上分布时相距最远的两点之间的距离记作l3。在本发明中，优选为贯通孔7的孔径为4～6mm，通过调整l2的大小，使得l1为8～12mm，当贯通孔7的孔径为4～6mm，l1为8～12mm时，特别是当l1等于所述贯通孔7的孔径(直径)的两倍时，每个喷嘴5喷出的浆料在底网9上分布时相距最远的两点分别与位于正上方的喷嘴5相邻的两个贯通孔7的孔心相对应，即l3是l4的两倍；此时，浆料在底网9上分布的位置差异性最小，即浆料在底网9上分布得最均匀。

在本发明中，所述贯通孔7的孔径为微米级时，也即所述喷嘴5为微米级喷嘴。本发明中的用于增材制造刚性隔热瓦的装置的喷嘴5采用了微米级喷嘴，且每两个相邻贯通孔7的孔心之间的距离设置更加合理，可以使得底网9上的浆料分布得更加均匀，利于得到密度更加均匀的刚性隔热瓦坯体。

根据一些优选的实施方式，所述孔阵列在所述多孔板6中的分布区域、所述多孔板6的面积和/或所述压头16的施压面的面积与所述周壁围成的内腔的横截面积相匹配，例如所述孔阵列在所述多孔板6中的分布区域的形状与所述过滤容器8的周壁围成的内腔的横截面形状相同或者相似，并且面积等于或者稍微小于所述周壁围成的内腔的横截面积，例如所述多孔板6和/或所述压头16的形状和面积被设置成能够以板平面水平的方式放入到过滤容器8中，特别地，所述多孔板6和/或所述压头16的施压面形状与所述过滤容器8的周壁围成的内腔的横截面形状相同，并且面积等于或者稍微小于所述周壁围成的内腔的横截面积，以便能够更方便地以板平面水平的方式放入到过滤容器8中。特别说明的是，所述多孔板6的面积指的是具有孔阵列的单面面积。

根据一些优选的实施方式，在所述过滤容器8移动至所述多孔板6的正下方时，所述多孔板6距离所述过滤容器8的高度被设置成在所有贯通孔7都固定有喷嘴5并且这些喷嘴5在同时喷出浆料时都能喷到过滤容器8中，更优选的是，在所述过滤容器8移动至所述多孔板6的正下方时，所述多孔板6距离所述过滤容器8的高度为2.5～5cm(例如2.5、3、3.5、4或5cm)。

根据一些优选的实施方式，所述加强筋10呈板条状，所述加强筋10的数量为一条或多条；和/或所述加强筋10上设置有通孔。在本发明中，所述加强筋10例如可以由强度高的材料例如不锈钢制得；在本发明中，当所述加强筋10的数量为多条时，所述多条加强筋10可以平行布置或者交叉布置，例如可以交叉布置呈网格状，特别地，当所述加强筋10的数量为四条时，可以交叉布置呈井字形；在本发明中，优选为所述加强筋10呈板条状，可以有效保证不影响所述底网9表面的平整度。

根据一些优选的实施方式，所述加强筋10上设置有通孔(图3中未示出)。在本发明中，所述通孔上下贯穿所述加强筋10，所述通孔的设置可以有效地避免加强筋10对浆料的过滤造成不可接受的影响。

根据一些优选的实施方式，所述底网9为20～40目(例如20、25、30、35或40目)的钢丝网；所述送料管2的管径为1.27cm(0.5英寸)或2.54cm(1英寸)；和/或所述送料管2和/或所述排液管为软管(例如金属软管)。本发明对所述软管没有特别的限制，当所述送料管2为软管时，只要软管的长度不限制喷头4的移动，可以方便喷头4的喷嘴5固定在多孔板6的贯通孔7中，或者从所述贯通孔7中拔出；且当需要调整多孔板6距离所述过滤容器8的高度时，可以方便所述喷头4沿竖直方向移动即可。当所述排液管为软管时，所述软管的长度不限制过滤容器8在水平方向的移动即可。

根据一些优选的实施方式，所述过滤容器8的底板28上设置有至少一个滑轮17，所述滑轮17的下方设置有与所述滑轮17相匹配的滑轨18；优选的是，所述滑轨18为双轨道滑轨，所述滑轮17的数量为4个。

根据一些优选的实施方式，所述送料系统还包括依次设置在所述送料管2的入口端与出口端之间的喷液入口阀19、喷液泵20和喷液出口阀21，如图2所示；所述送料系统还包括连通所述储料室1与所述喷液泵20的出口的回流管3和设置在所述回流管3上的回流阀22，如图2所示；在本发明中，所述回流管3的入口端与所述喷液泵20的出口相连通，所述回流管3的出口端设置在所述储料室1中，当即将关闭所述喷液出口阀21时，先打开所述回流阀22，所述回流管3可以在喷液出口阀21关闭后将喷液泵20继续泵送的浆料回流至储料室1中，一方面可以保证喷头4进料时浆料进料量的精准性，另一方面可以有效防止浆料在送料管2和/或储料室1中的沉积，从而避免影响送料管2的使用效果及使用寿命，此外，回流管3和回流阀22的设置可以有效地保证本发明方法操作的安全性。

根据一些优选的实施方式，所述排液管包括主排液管13和/或次排液管14；所述主排液管13在靠近所述集液部11的出液口12的一端设置有排液入口阀23，在远离所述集液部11的出液口12的一端设置有排液出口阀25，在所述排液入口阀23与所述排液出口阀25之间设置有排液泵24，和/或所述次排液管14上设置有排液阀26；在本发明中，所述次排液管14的设置可以在不使用排液泵24的情况下以及关闭所述排液入口阀23和所述排液出口阀25的时候，将过滤容器8过滤得到的液体从所述次排液管14排出(导出)。在本发明中，所述排液泵24例如为真空泵，例如真空抽滤泵。在本发明中，当所述排液管包括主排液管13和次排液管14时，主排液管13和次排液管14可以并联设置(如图2所示)，并且可以利用它们分阶段排出所述集液部11中的液体，例如加压装置对所述过滤容器8中的浆料进行加压的前期采用次排液管14进行排液，在加压装置对所述过滤容器8中的浆料进行加压的后期采用主排液管13进行排液。

根据一些优选的实施方式，所述喷液入口阀19、所述喷液泵20的开关、所述喷液出口阀21、所述回流阀22、所述排液入口阀23、所述排液泵24的开关、所述排液出口阀25和/或所述排液阀26为电磁阀，特别地，当所述喷头4和/或所述喷嘴5自身具有开关时，所述喷头4和/或所述喷嘴5的开关也为电磁阀；所述用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置还包括plc控制器、用于感测所述过滤容器8在水平方向位移的第一位移传感器、用于感测所述压头16在竖直方向位移的第二位移传感器和用于感测所述压头16表面(施压面)受到压力的压力传感器；所述plc控制器与所述第一位移传感器、所述第二位移传感器、所述压力传感器和所述电磁阀电信号连接，所述plc控制器用于接收所述第一位移传感器、所述第二位移传感器和所述压力传感器感测到的信号(位移信号、压力信号)，并根据所感测到的信号控制所述过滤容器8和所述压头16的移动以及所述电磁阀的工作状态(开与关的状态转换)。特别地，在底板28上还设置有用于驱动所述滑轮17滑动的电机，从而所述plc控制器可以根据所感测到的信号控制所述电机工作，从而驱动所述滑轮17的移动，从而实现所述过滤容器8的移动。本发明对所述第一位移传感器、第二位移传感器和压力传感器的设置位置没有特别的限制，例如所述第一位移传感器可以设置在所述过滤容器8上，所述第二位移传感器和所述压力传感器可以设置在压头16上。

在本发明中，所述plc控制器与所述电磁阀电信号连接，能实现喷嘴5的自动化喷液，所述plc控制器可以通过设置时间参数自动控制送料管2的送料量，从而控制浆料层的厚度；此外，所述plc控制器可以实现回流管3的自动回流、排液管的自动排液。

在本发明中，所述plc控制器、所述第一位移传感器、所述第二位移传感器、所述压力传感器和所述电磁阀构成了自动控制系统，能自动化控制本发明中用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置的运作，从而可以自动化控制刚性隔热瓦坯体的制造过程，可以节省刚性隔热瓦坯体制造的时间和人工成本，提高工作效率；采用本发明方法可以实现更高效率的制造刚性隔热瓦坯体。

在一些更为具体的实施方式中，本发明中用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置的自动化控制过程例如可以为：

为了方便描述，将过滤容器8在多孔板6正下方时记作位置s0，将过滤容器8在压头16正下方时记作位置s1；将压头16的初始位置记作h0，将压头16表面开始感测到来自浆料的压力时的位移记作h1，将浆料待压缩厚度差(预定厚度差)记作△h，所述△h可以根据需要设定，如当需要将厚度为1cm的浆料层加压至0.6cm时，则△h的值为0.4cm。

当过滤容器8在位置s0时，第一位移传感器感测到该位移信号，传递给plc控制器，plc控制器关闭回流阀22，依次打开喷液入口阀19、喷液泵20和喷液出口阀21，通过喷嘴5向过滤容器8的底网9上布料，通过控制喷嘴5喷料的时间控制底网9上浆料层的厚度。布料时间结束后，plc控制器打开回流阀22并关闭喷液出口阀21，让喷液泵20泵送的浆料通过回料管3循环回到储料室1中，如此让浆料保持流动循环，以防止纤维等固含物在送料管2和储料室1中沉积。另外，通过控制滑轮17使过滤容器8在滑轨18上移动，移动至位置s1时，第一位移传感器感测到该位移信号，传递给plc控制器，停止过滤容器8移动，同时通过驱动装置驱动压头16从位置h0开始沿竖直方向向下移动至过滤容器8中，移动过程中第二位移传感器随时感测压头16的位移，当压头16位置到达位置h1后，根据设定要求，继续向下移动位移△h。

在压头16从h1开始向下移动△h的过程中，plc控制器打开排液阀26，将集液部12内的液体通过次排液管14排出，经过预定的时间t后，plc控制器关闭排液阀26，依次打开排液入口阀23、排液泵24和排液出口阀25，将集液部12内剩余的液体通过主排液管13排出；压头16移动位移达到△h后，停止移动压头16，plc控制器关闭排液入口阀23、排液泵24和排液出口阀25，并控制压头16向上移动至位置h0。压头16到达位置h0后，plc控制器通过控制滑轮17使过滤容器8在滑轨18上移动，移动至位置s0。然后重复上述过程，得到需要厚度的刚性隔热瓦坯体。

下文将通过举例的方式对本发明方法进行进一步的说明，但是本发明的保护范围不限于这些实施例。

实施例1

通过用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置进行刚性隔热瓦坯体的制造，所述用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置，如图1所示。所述用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置包括送料系统、过滤容器、排液管、加压装置和自动控制系统(plc控制器、第一位移传感器、第二位移传感器、压力传感器和电磁阀)。

所述过滤容器包括周壁、底板、底网(30目钢丝网)、板条状的平行布置的3条加强筋(加强筋上设置有通孔)和设置在所述加强筋的下方的集液部，所述集液部的出液口与所述排液管相连通，所述排液管包括主排液管和次排液管。其中，底板上设置有滑轮，所述滑轮的下方设置有与所述滑轮相匹配的滑轨。

所述送料系统包括装有浆料的储料室、送料管(管径为2.54cm)、设置在所述送料管的入口端与出口端之间的喷液入口阀、喷液泵和喷液出口阀、连通所述储料室与所述喷液泵的出口的回流管和设置在所述回流管上的回流阀、与所述送料管的出口端相连通的喷头和具有孔阵列的多孔板。其中，所述孔阵列中的孔为贯通孔(圆孔，孔径为5mm)，所述贯通孔等距离间隔地开设，每两个相邻贯通孔的孔心之间的距离为10mm，在所述过滤容器移动至所述多孔板的正下方时，所述多孔板距离所述过滤容器的高度为5cm；所述孔阵列在所述多孔板中的分布区域、所述多孔板的面积和所述压头的施压面的面积与所述过滤容器周壁围成的内腔的横截面积相匹配；所述喷液入口阀、喷液泵的开关、喷液出口阀、所述回流阀、所述排液入口阀、排液泵的开关、排液出口阀和所述排液阀均为电磁阀。

采用上述的用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置通过增材制造法制造刚性隔热瓦坯体：

首先用11kg水将40g石英纤维、5g氧化铝纤维，5g氧化锆纤维和5g碳化硼粉末混合成含有固含物浓度为0.5wt％的浆料，然后用浓氨水将所述浆料的ph调节为10，得到所述刚性隔热瓦坯体的浆料；再将所述刚性隔热瓦坯体的浆料置于储料室中，采用本实施例中所述的用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置通过喷射增材制造法将所述刚性隔热瓦坯体的浆料逐层成形，制得包含有7层浆料层的刚性隔热瓦坯体；其中所述石英纤维、氧化铝纤维和氧化锆纤维的长度为500um～5um，直径为1～10um。

本实施例制造的刚性隔热瓦坯体每层的厚度为0.6cm；其中7层浆料层自下而上依次为第一至第七层，对本实施例制造的刚性隔热瓦坯体包括的7层浆料层进行密度测试，结果如表1所示。

实施例2

实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于：未用浓氨水将所述浆料的ph调节为10。

实施例3

实施例3与实施例1基本相同，不同之处在于：实施例3采用的用于增材制造刚性隔热瓦坯体的装置中：每两个相邻贯通孔的孔心之间的距离为8mm。