CN107399077A - 面向熔融沉积成型3d打印的超声去应力装置 - Google Patents

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申玄伟
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Abstract

本发明公开了一种面向熔融沉积成型3D打印的超声去应力装置。包括超声激励部件，调高平台，打印平台水平保持部件和打印底座；在打印平台下底面正下方和打印底座之间，从上至下依次装有超声激励部件和调高平台，在超声激励部件和调高平台外的两侧、打印平台底面和打印底座之间，装有结构相同、且左、右对称分布的打印平台水平保持部件。本发明针对FDM打印过程中部件内部残余应力的消除，施加在打印平台上的超声激励可以消除部件在打印过程中内部的残余应力从而减少部件翘曲变形；打印平台水平保持部件使打印平台在振动的情况下保持水平，避免打印紊乱；调高平台使部件打印前平台高度可调。本发明的装置可提高打印部件质量。

Description

面向熔融沉积成型3D打印的超声去应力装置
技术领域
本发明涉及3D打印技术，特别涉及一种面向熔融沉积成型3D打印的超声去应力装置。
背景技术
3D打印又称快速原型或增材制造，不同于常规减材制造技术，它是通过层层叠加材料来获得实体的。按打印方式不同，3D打印通常可以分为熔融沉积成型(FDM)、选择性激光烧结、光固化成型、叠层实体成型等，其中，熔融沉积成型以其低廉的打印成本、灵活性以及易于操作性等优点而被广泛使用，但其产品质量仍有待提高。熔融沉积成型通过发动机将材料丝送至打印喷头并在其内部加热为半流体状态，通过打印喷头挤出到上一层打印层上，温度冷却后挤出的材料丝会与上一层打印层粘结，形成新的打印层。打印完一层后，打印喷头上升一定的高度进行新的打印层的打印，直至打印出完整的工件。由于打印过程中部件内部温度梯度不均匀导致内部残余应力积累，使部件在打印过程中出现翘曲变形或者分层现象，严重者导致打印失败，目前所做的研究工作基本是从打印过程参数优化和研发新的打印材料两个角度出发减小部件内部出现的翘曲变形。
超声波去应力的机理在于施加于结构上的高频交变循环载荷，与结构本身的内应力叠加后超过材料的屈服强度时，使材料的弹性形变转化为塑性形变。其相较于耗时过长的自然时效、耗能过大的热时效具有明显的优势。目前已被列入金属焊件、导电游丝等构件的应力去除方法中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种面向熔融沉积成型3D打印的超声去应力装置，该装置利用FDM打印过程中对打印平台施加可控的超声激励对打印部件进行内应力消除。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明包括超声激励部件，调高平台，打印平台水平保持部件和打印底座；在打印平台下底面正下方和打印底座之间，从上至下依次装有超声激励部件和调高平台，在超声激励部件和调高平台外的两侧、打印平台底面和打印底座之间，装有结构相同、且左、右对称分布的打印平台水平保持部件。
所述超声激励部件，包括打印平台托架，弹簧，变幅杆和超声换能器；在打印平台托架正下方设有由变幅杆和超声换能器组成的超声激振头，变幅杆外侧套有弹簧，弹簧的两端分别与打印平台托架和超声换能器连接，调高平台上端面与超声换能器连接。
所述结构相同、且左、右对称分布的打印平台水平保持部件，其左打印平台水平保持部件，包括：大L形板，两根连杆，导轨，两个滑块，两块小L形板和连接销；大L形板小底面安装在打印平台下底面，左、右侧的大L形板侧面分别通过前、后长方形连接板连成一体，两根连杆的一端分别与大L形板铰接，两根连杆的另一端分别与各自的小L形板铰接，两根连杆交叉处用连接销铰接，两块小L形板分别通过滑块与安装在打印底座上的导轨构成滑动副。
本发明具有的有益效果是：
本发明针对FDM打印过程中部件内部残余应力的消除。施加在打印平台上的超声激励可以消除部件在打印过程中内部的残余应力从而减少部件翘曲变形；打印平台水平保持部件使打印平台在振动的情况下保持水平，避免打印紊乱；调高平台使部件打印前平台高度可调。本发明的装置可提高打印部件质量。
附图说明
图1是应力去除机构的三维图。
图2是应力去除机构的剖面图。
图3是应力去除机构的侧视图。
图4是超声激振装置的局部结构放大图。
图中：1、打印喷头，2、打印部件，3、打印平台，4、超声激励装置，41、打印平台托架，42、弹簧，43、变幅杆，44、超声换能器，5、调高平台， 51、调高平台基座，52、调高旋钮，6、打印底座，7、打印平台水平保持装置，71、大L形板；72、长方形连接板；73、连杆；74、导轨；75、滑块；76、小L形板；77、连接销。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述。
如图1所示，本发明包括超声激励部件4，调高平台5，打印平台水平保持部件7和打印底座6；在打印平台3下底面正下方和打印底座6之间，从上至下依次装有超声激励部件4和调高平台5，在超声激励部件4和调高平台5外的两侧、打印平台3底面和打印底座6之间，装有结构相同、且左、右对称分布的打印平台水平保持部件7。超声激励部件4驱动打印平台3和打印部件2振动，达到去除打印部件2内残余应力的目的；打印平台水平保持部件7保证打印平台3在振动过程中保持水平且只在竖直方向上运动，避免打印过程紊乱；调高平台使打印开始前打印平台高度可调。
FDM打印过程中打印喷头1与打印部件2之间的间距为500μm，故考虑使用变幅杆43将超声激励的幅度控制在10μm-50μm之间。
如图1、图2、图4所示，所述超声激励部件4，包括打印平台托架41，弹簧42，变幅杆43和超声换能器44（超声换能器为标准件）；在打印平台托架41正下方设有由变幅杆43和超声换能器44组成的超声激振头，变幅杆43外侧套有弹簧42，弹簧42的两端分别与打印平台托架41和超声换能器44连接，调高平台5上端面与超声换能器44连接（调高平台为标准件），变幅杆43上端与打印平台托架41紧密接触，从而确保激振过程中变幅杆43的振动通过弹簧42得到缓冲；打印平台托架41设置在打印平台3下方，与打印平台3连接，起到平衡、缓冲的作用。
如图1、图2、图3所示，所述调高平台5，包括调高平台基座51和调高旋钮51；调高平台5一端与超声换能器44连接，调高平台5另一端安装在打印底座6上，调高旋钮51安装在调高平台基座51一侧；确保在打印开始前打印平台3高度可调。
如图1、图2、图3所示，所述结构相同、且左、右对称分布的打印平台水平保持部件7，其左打印平台水平保持部件，包括：大L形板71，两根连杆73，导轨74，两个滑块75，两块小L形板76和连接销77；大L形板71小底面安装在打印平台3下底面，左、右侧的大L形板71侧面分别通过前、后长方形连接板72连成一体，两根连杆73的一端分别与大L形板71铰接，两根连杆73的另一端分别与各自的小L形板76铰接，两根连杆73交叉处用连接销77铰接，两块小L形板76分别通过滑块75与安装在打印底座6上的导轨74构成滑动副。该装置保证打印平台3在振动过程中保持水平且只在竖直方向上振动而不做平面运动。
使用本发明所述的一种面向熔融沉积成型3D打印的超声去应力装置进行应力去除，主要包括以下步骤：
1. 打印开始前，通过调节调高旋钮52使调高平台基座51高度发生变化，以此来调整打印平台3高度；通过对打印底座6进行调平实现对打印平台3的调平。
2. 打印过程中，可根据需要实时控制超声换能器44开关，当超声激励部件4开始工作时，变幅杆43推动打印平台托架41及打印平台3振动。
3. 打印平台3的上下振动带动大L形板71上下振动，从而带动两组交叉连杆进行剪切运动，每组交叉连杆的运动带动小L形板76及滑块75在导轨74上滑动，每一侧的大L形板71、两根连杆73、每根连杆连接的小L形板76、滑块75和导轨74所在的平面在运动过程中始终垂直于打印底座6，使得打印平台3在振动过程中始终平行于打印底座6且只在竖直方向上运动而不在平面上运动。
具体激振频率和振幅以及激励时间等指标都可人为设定并输入控制器中，使对激励的控制更加灵活，也可根据实际打印情况更改一些参数或者切换控制方式使效率更高。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种面向熔融沉积成型3D打印的超声去应力装置，其特征在于：包括超声激励部件(4)，调高平台(5)，打印平台水平保持部件(7)和打印底座(6)；在打印平台(3)下底面正下方和打印底座(6)之间，从上至下依次装有超声激励部件(4)和调高平台(5)，在超声激励部件(4)和调高平台(5)外的两侧、打印平台(3)底面和打印底座(6)之间，装有结构相同、且左、右对称分布的打印平台水平保持部件(7)。
2.根据权利要求1所述的一种面向熔融沉积成型3D打印的超声去应力装置，其特征在于：所述超声激励部件(4)，包括打印平台托架(41)，弹簧(42)，变幅杆(43)和超声换能器(44)；在打印平台托架(41)正下方设有由变幅杆(43)和超声换能器(44)组成的超声激振头，变幅杆(43)外侧套有弹簧(42)，弹簧(42)的两端分别与打印平台托架(41)和超声换能器(44)连接，调高平台(5)上端面与超声换能器(44)连接。
3.根据权利要求1所述的一种面向熔融沉积成型3D打印的超声去应力装置，其特征在于：所述结构相同、且左、右对称分布的打印平台水平保持部件(7)，其左打印平台水平保持部件，包括：大L形板(71)，两根连杆(73)，导轨(74)，两个滑块(75)，两块小L形板(76)和连接销(77)；大L形板(71)小底面安装在打印平台(3)下底面，左、右侧的大L形板(71)侧面分别通过前、后长方形连接板(72)连成一体，两根连杆(73)的一端分别与大L形板(71)铰接，两根连杆(73)的另一端分别与各自的小L形板(76)铰接，两根连杆(73)交叉处用连接销(77)铰接，两块小L形板(76)分别通过滑块(75)与安装在打印底座(6)上的导轨(74)构成滑动副。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108908933A (zh) * 2018-07-03 2018-11-30 嘉兴学院 超声波3d打印装置
CN111283191A (zh) * 2019-12-30 2020-06-16 南京晨光集团有限责任公司 一种选区激光熔化复杂零件的超声后处理装置及方法
CN111497244A (zh) * 2020-04-16 2020-08-07 杭州喜马拉雅信息科技有限公司 一种面向成型方向可变模型的多轴球铰接三维打印承载台
CN113118466A (zh) * 2021-04-14 2021-07-16 广东华研智能科技有限公司 一种构件增材过程中基板残余应力控制方法及构件增材设备
CN113399855A (zh) * 2021-06-24 2021-09-17 武汉东海石化重型装备有限公司 一种微型承压容器的增材制造方法
CN113695215A (zh) * 2021-09-20 2021-11-26 江西理工大学 一种振幅调节装置及方法
CN117183317A (zh) * 2023-09-18 2023-12-08 华中科技大学 一种增材制造同步退火去应力方法及装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201862631U (zh) * 2010-11-16 2011-06-15 中冶京诚工程技术有限公司 轧机弯辊块快速更换装置
CN205343822U (zh) * 2015-12-30 2016-06-29 博纳云智（天津）科技有限公司 一种3d打印机成型平台升降结构
CN205358714U (zh) * 2016-01-12 2016-07-06 天津商业大学 一种自动升高儿童桌
CN106363173A (zh) * 2016-12-12 2017-02-01 中国工程物理研究院材料研究所 一种超声波辅助激光增材制造的装置及其实现方法
CN205953417U (zh) * 2016-07-14 2017-02-15 苏州中瑞升降机械有限公司 一种超低型升降平台
CN206253650U (zh) * 2016-12-12 2017-06-16 中国工程物理研究院材料研究所 一种用于激光增材制造的超声波辅助成形装置
CN207325947U (zh) * 2017-07-11 2018-05-08 浙江大学 一种面向熔融沉积成型3d打印的超声去应力装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201862631U (zh) * 2010-11-16 2011-06-15 中冶京诚工程技术有限公司 轧机弯辊块快速更换装置
CN205343822U (zh) * 2015-12-30 2016-06-29 博纳云智（天津）科技有限公司 一种3d打印机成型平台升降结构
CN205358714U (zh) * 2016-01-12 2016-07-06 天津商业大学 一种自动升高儿童桌
CN205953417U (zh) * 2016-07-14 2017-02-15 苏州中瑞升降机械有限公司 一种超低型升降平台
CN106363173A (zh) * 2016-12-12 2017-02-01 中国工程物理研究院材料研究所 一种超声波辅助激光增材制造的装置及其实现方法
CN206253650U (zh) * 2016-12-12 2017-06-16 中国工程物理研究院材料研究所 一种用于激光增材制造的超声波辅助成形装置
CN207325947U (zh) * 2017-07-11 2018-05-08 浙江大学 一种面向熔融沉积成型3d打印的超声去应力装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108908933A (zh) * 2018-07-03 2018-11-30 嘉兴学院 超声波3d打印装置
CN111283191A (zh) * 2019-12-30 2020-06-16 南京晨光集团有限责任公司 一种选区激光熔化复杂零件的超声后处理装置及方法
CN111283191B (zh) * 2019-12-30 2021-07-13 南京晨光集团有限责任公司 一种选区激光熔化复杂零件的超声后处理装置及方法
CN111497244A (zh) * 2020-04-16 2020-08-07 杭州喜马拉雅信息科技有限公司 一种面向成型方向可变模型的多轴球铰接三维打印承载台
CN113118466A (zh) * 2021-04-14 2021-07-16 广东华研智能科技有限公司 一种构件增材过程中基板残余应力控制方法及构件增材设备
CN113399855A (zh) * 2021-06-24 2021-09-17 武汉东海石化重型装备有限公司 一种微型承压容器的增材制造方法
CN113695215A (zh) * 2021-09-20 2021-11-26 江西理工大学 一种振幅调节装置及方法
CN113695215B (zh) * 2021-09-20 2022-11-11 江西理工大学 一种振幅调节装置及方法
CN117183317A (zh) * 2023-09-18 2023-12-08 华中科技大学 一种增材制造同步退火去应力方法及装置
CN117183317B (zh) * 2023-09-18 2024-04-05 华中科技大学 一种增材制造同步退火去应力方法及装置

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