CN107838420A - 利用熔融床进行3d打印的方法和3d打印系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用熔融床进行3D打印的方法和3D打印系统。所述利用熔融床进行3D打印的方法包括以下步骤：步骤A：基于预定义的各结构单元层的工艺逻辑和流程，利用所述熔融床进行浇注成型，以形成对应的结构单元层实体；步骤B：按照所述工件的整体形状，对所形成的各结构单元层实体进行叠加；步骤C：针对叠加的各结构单元层实体，进行焊接处理。3D打印系统包括：熔融床，包括多个相互分隔的成型腔，所述成型腔空间可调，以形成与各结构单元层对应的最小体积区域；能移动的浇注头，位于所述成型腔上方并能在水平面内做二维平移运动。本发明大幅度节约能源、提高制造效率、从根本上促进工业规模应用发展。

Description

利用熔融床进行3D打印的方法和3D打印系统

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体涉及金属粉末床熔融增材制造技术，尤其是一种利用熔融床进行3D打印的方法和3D打印系统。

背景技术

在传统的工业零部件生产制造流程中，零部件制造厂家与原材料供应商处于分离状态。也就是说，从金属原材料到零部件，往往首先需要使用大量的能源进行加热，从而形成熔融液态(比如钢水)，然后再浇注凝固成为铸锭坯件，或者将铸锭加工成棒材、板材、粉体等，供应给零部件生产制造厂家。由零部件厂家根据产品对形状和性能的要求，使用各种能量源对铸锭进行重新熔融进行浇注成型，或者加热再锻造，或者机械加工板材和棒材、或者粉体成型等制造流程。这些生产制造流程过于冗长，消耗了大量的能量，不符合未来节能型、绿色、持续的社会发展趋势。

金属粉末床熔融增材制造(3D打印)技术由于具有无模直接成型复杂结构、一体成型零部件、大幅度地提高材料的利用率，缩短研发周期，加速产品上市等优势特点，近年来获得了广泛的重视和快速的发展。然而，这项技术的加工制造特点导致以下突出问题，严重阻碍了其在工业的规模化应用发展：采用激光或电子束等能量源对金属粉末材料进行完全熔化，这个过程是将金属粉末材料熔化成液体，打印时，再将液体凝固成固态，因此，现有的激光3D打印方法，能源耗费较大。

发明内容

本发明提供一种利用熔融床进行3D打印的方法和3D打印系统，以解决现有的激光3D打印方法，耗费能源较大的问题。

为此，本发明提出一种利用熔融床进行3D打印的方法，用于基于待制造工件的3D模型来制造工件，所述3D模型包括根据结构特征定义的至少一个结构模块，各结构模块包括至少一个结构单元层，所述利用熔融床进行3D打印的方法包括以下步骤：

步骤A：基于预定义的各结构单元层的工艺逻辑和流程，利用所述熔融床进行浇注成型，以形成对应的结构单元层实体；

步骤B：按照所述工件的整体形状，对所形成的各结构单元层实体进行叠加；

步骤C：针对叠加的各结构单元层实体，进行焊接处理。

进一步地，在步骤A之后，所述利用熔融床进行3D打印的方法还包括：

步骤D：对所形成的结构单元层实体进行锻压和/或机械加工。

进一步地，所述步骤D包括：

实时监测所形成的结构单元层实体的温度；

当该结构单元层实体的温度达到预设的锻压温度时，进行锻压。

进一步地，所述步骤D包括：

分别对所形成的结构单元层实体的内部结构和外部轮廓进行机械加工。

进一步地，所述熔融床包括多个相互分隔的空间可调的成型腔，在所述步骤A之前，所述利用熔融床进行3D打印的方法包括：

将所述熔融床的所述多个成型腔调整至容纳对应的结构单元层实体的最小体积区域。

进一步地，每个所述成型腔由侧板和底板围成周向和底面封闭的结构，每个所述成型腔的顶部为开口结构；通过移动所述侧板使得所述成型腔空间大小和形状可调，以形成与各结构单元层对应的成型空间。

进一步地，所述焊接处理为超声焊接处理。

本发明还提出一种3D打印系统，用于基于待制造工件的3D模型来制造工件，所述3D模型包括根据结构特征定义的至少一个结构模块，各结构模块包括至少一个结构单元层，所述3D打印系统包括：

熔融床，包括多个相互分隔的成型腔，所述成型腔空间可调，以形成与各结构单元层对应的最小体积区域；

能移动的浇注头，位于所述成型腔上方并能在水平面内做二维平移运动。

进一步地，每个所述成型腔由侧板和底板围成周向和底面封闭的结构，每个所述成型腔的顶部为开口结构。

进一步地，所述3D打印系统还包括：能移动的锻锤，位于所述成型腔的上方并能在水平面内做二维平移运动以及竖直方向上的平移运动。

进一步地，所述3D打印系统还包括：铣削机械加工系统，位于所述浇注成型室的上方并能在水平面内做二维平移运动和转动、以及竖直方向上的平移运动。

进一步地，所述熔融床还包括：与所述成型腔分隔设置的叠加成型室，所述叠加成型室具有底壁。

进一步地，所述3D打印系统还包括：超声焊接头，位于所述叠加成型室的上方并能在水平面内做二维平移运动以及竖直方向上的平移运动。

进一步地，所述3D打印系统还包括：机械手，用于将所述成型腔内的物件移动至所述叠加成型室内。

进一步地，所述成型腔的形状为箱型或圆筒形，所述侧板能平移。

进一步地，所述3D打印系统还包括：第一旋转基台，连接在每个所述成型腔的底板的下方。

进一步地，所述3D打印系统还包括：第二旋转基台，连接在所述叠加成型室的底壁的下方。

本发明根据待制造工件的3D模型进行分层浇注成型，待制造工件的3D模型，然后对所形成的各结构单元层实体进行叠加，对叠加的各结构单元层实体，进行焊接处理，这样，直接利用金属液体进行浇注，减少了现有的激光3D打印中将金属粉末融化成液体的步骤，减少了能源消耗。

另外，采用激光或电子束等能量源对金属粉末材料进行完全熔化的激光3D打印，由于加工过程影响因素众多，且非常复杂，导致现有已经过长期验证且标准化的材料体系无法获得相应的综合性能指标，零件内部容易存在质量缺陷。本发明结合了传统的浇注工艺的优点与3D分层打印的优点，经过浇注的各结构单元层实体，内部质量更能得以保证，而且通过分层浇注，灵活地应用增材制造的思想，形成新型的复合制造技术，加快了通过浇注方法制造工件的速度，而且无需特殊的模具，可以采用通用的模具制造出各种形状的工件。本发明大幅度节约能源、提高制造效率、从根本上促进工业规模应用发展。

附图说明

图1为本发明实施例的3D打印系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的成型腔和叠加成型室的平面布置图；

图3为本发明实施例的待制造工件的3D模型的立体结构示意图；

图4为本发明实施例的待制造工件的3D模型的主视结构示意图；

图5为本发明实施例的底部的结构模块的主视结构示意图；

图6为本发明实施例的底部的结构模块的立体结构示意图；

图7为本发明实施例的中部的结构模块的主视结构示意图；

图8为本发明实施例的中部的结构模块的立体结构示意图；

图9为本发明实施例的顶部的结构模块的主视结构示意图；

图10为本发明实施例的顶部的结构模块的立体结构示意图；

图11为本发明一个实施例的利用熔融床进行3D打印的方法的流程图；

图12为本发明另一个实施例的利用熔融床进行3D打印的方法的流程图。

附图标号说明：

100 3D打印系统 111成型腔 121叠加成型室 112第一旋转基台 122第二旋转基台 130气阀 141线性驱动系统 142浇注头 151线性驱动系统 152锻锤 161线性运动系统162铣削电机主轴 163铣刀 164压缩气净化系统 171线性运动系统 172超声(金属)焊接头

200模型 210结构模块 220结构模块 230结构模块

211结构单元层 212结构单元层

221结构单元层 222结构单元层 223结构单元层 224结构单元层 225结构单元层

250第一筋板 260第二筋板

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。

本发明提出一种利用熔融床进行3D打印的方法(也称为熔融床为基础的等、加、减混合法快速制造方法)，用于如图3和图4所示的基于待制造工件的3D模型200来制造工件(例如为金属材质)，所述3D模型200包括根据结构特征定义的至少一个结构模块(图4中，3D模型200包括3个结构模块)，各结构模块包括至少一个结构单元层，如图11所示，所述利用熔融床进行3D打印的方法包括以下步骤：

步骤A：基于预定义的各结构单元层的工艺逻辑和流程，如图1所示，利用所述熔融床进行浇注(例如浇注金属液体)成型，以分别先后形成对应的结构单元层实体，对各结构单元层定义铸造、锻压、铣加工、机械移动、超声焊接结合叠加等加工制造的工艺逻辑和流程；各结构单元层可以有不同或相同的工艺逻辑和流程，例如，各结构单元层可以有不同或相同的浇注参数和浇注工艺，各结构单元层可以有不同或相同的热处理工艺或者机加工工艺；可以根据结构模块的定义，及其结构单元层的数量和工艺逻辑对多结构单元层选择并行、串行或混合加工方式，从而提高加工制造的效率；

例如，串行的方式可以为：对各结构单元层按照先后顺序加工，先按预定义的工艺逻辑和流程加工好一个结构单元层，然后再按预定义的工艺逻辑和流程加工加工下一个结构单元层，直至加工出最后一个结构单元层；并行的方式可以为：各结构单元层可以同时进行加工，各结构单元层在加工工艺之间不冲突的情况下，按预定义的工艺逻辑和流程同时加工；混合加工方式可以为：并行和串行的混合，有时各结构单元层按照先后顺序进行加工，有时各结构单元层可以同时进行加工；

步骤B：按照所述工件的整体形状，对所形成的各结构单元层实体进行叠加；

步骤C：针对叠加的各结构单元层实体，进行焊接处理，例如，在各结构单元层实体的结合面上进行焊接，以实现工件的局部制作或者工件的整体制作。

进一步地，如图2和图12所示，在步骤A之后，所述利用熔融床进行3D打印的方法还包括：

步骤D：对所形成的结构单元层实体进行锻压和/或机械加工。可以对形成的结构单元层实体进行锻压，还可以形成的结构单元层实体进行机械加工，还可以在对形成的结构单元层实体进行锻压后进行机械加工。这样，提高了利用所述熔融床进行分层浇注成型的结构单元层实体的内部质量，增强了整体工件的内部的致密度。现有的激光3D打印的方法，对金属粉末拥有较高的要求，比如球形颗粒、颗粒尺寸窄分布、低氧含量、低杂质等。材料的微小变化，加之工艺的复杂性，导致零部件容易产生孔隙、裂纹等缺陷，且难以保证加工制造的可靠性和一致性。本发明则经过分层浇注和分层锻压，克服了现有的激光3D打印的方法的缺陷，因而本发明既保留了传统浇注、锻压工艺和/或机械加工的内部质量规范，可靠和一致性的优点，又吸取了3D打印的增材制造的思想，形成新型的复合制造技术，在保证内部质量的前提下，加快了制造工件的速度。

进一步地，所述步骤D包括：

实时监测所形成的结构单元层实体的温度；

当该结构单元层实体的温度达到预设的锻压温度时，进行锻压。

如图1所示，在各成型腔111的内侧预置有温度传感器(图中未示出)，能够对熔融材料(例如为金属液体)凝固过程的温度变化进行实时监测和反馈，系统对比浇注实体的温度和预设的成型材料锻压温度和压力工艺条件，对浇注的结构单元层进行锻压，直至达到结构单元层的设计厚度，通过锻压工艺解决了由铸造带来的内部疏松、孔隙等问题，获取全致密的材料和高性能的组织，这是现有的激光3D打印所不能实现的。

进一步地，如图1所示，所述步骤D包括：

分别对所形成的结构单元层实体的内部结构和外部轮廓进行机械加工。例如，由铣机械加工系统对每个结构单元层的内部结构进行铣削加工，并在完成后进行内部结构的净化处理，由加工产生的削料由材料循环利用系统进行回收再利用。该机械加工可以在锻压之后进行，以便机械加工后能有较好的内部质量。机械加工还包括通过可旋转/移动成型基台(例如，第一旋转基台112和第二旋转基台122)和铣机械加工系统的精密定位和运动配合，对结构单元层的外轮廓结构进行精密机械加工，完成后进行净化处理，由加工产生的削料由材料循环利用系统进行回收再利用。

进一步地，如图1和图2所示，所述熔融床包括多个相互分隔的空间可调的成型腔111(例如为9个成型腔111)，以实现并行、串行或混合加工方式，从而提高加工制造的效率；在所述步骤A之前，所述利用熔融床进行3D打印的方法包括：

将所述熔融床的所述多个成型腔111调整至容纳对应的结构单元层实体的最小体积区域，以最大限度地减少铣机械加工造成材料的浪费，提高加工制造效率。

进一步地，如图1所示，每个所述成型腔111由侧板和底板围成周向和底面封闭的结构，每个所述成型腔的顶部为开口结构；通过机械驱动的方式移动所述侧板使得所述成型腔空间大小和形状可调，以形成与各结构单元层对应的成型空间。

进一步地，所述焊接处理为超声焊接处理，这样，焊接效率高，焊接质量好，工件表面质量好。

如图1所示，本发明还提出一种3D打印系统，用于基于待制造工件的3D模型来制造工件，所述3D模型包括根据结构特征定义的至少一个结构模块，各结构模块包括至少一个结构单元层，所述3D打印系统包括：

熔融床，如图2所示，包括多个相互分隔的成型腔111，例如为，1号成型腔、2号成型腔、3号成型腔、4号成型腔、5号成型腔、6号成型腔、7号成型腔、8号成型腔和9号成型腔。所述成型腔空间可调，以形成与各结构单元层对应的最小体积区域，以最大限度地减少铣机械加工造成材料的浪费，提高加工制造效率；

能移动的浇注头142，位于所述成型腔111上方并能在水平面内做二维平移运动。成型腔111的上方设有驱动系统，例如为线性驱动系统141，用于驱动浇注头142移动。浇注头142连接在线性驱动系统141上。线性驱动系统141做X向移动和Y向移动，从而带动浇注头142在水平面内做二维平移运动，因而能够向各成型腔111进行浇注，在任意一个成型腔111中完成浇注工序。

进一步地，每个所述成型腔由侧板和底板围成周向和底面封闭的结构，每个所述成型腔的顶部为开口结构，以便从上方进行浇注，从侧向进行空间调整，在底板上进行转动，实现机加工。本发明的利用熔融床进行3D打印的方法和装置，实现了浇注工艺无需特殊的模具，通过通用的成型腔(圆筒或长方体形)可以实现多种不同形状的实体的浇注，再利用后序的机加工，能够实现通用的成型腔制作多种不同形状或各种复杂形状的工件。

进一步地，在成型腔侧面设置一个气阀130，用于通入隋性气体(根据材料类型可选择Ar、N2等惰性气体)，成型加工所需的保护气氛。

进一步地，如图1所示，所述3D打印系统还包括：能移动的锻锤152，位于所述成型腔111的上方并能在水平面内做二维平移运动以及竖直方向上的平移运动。成型腔111的上方设有驱动系统，例如为线性驱动系统151，用于驱动锻锤152移动。锻锤152连接在线性驱动系统151上。线性驱动系统151做X向移动和Y向移动，从而带动浇注头142在水平面内做二维平移运动，另外，锻锤152还能上下运动，因而，锻锤152能够对各成型腔111内浇注好的结构单元层实体进行锻压，以加强结构单元层实体的内部强度，改善结构单元层实体的内部质量。

进一步地，如图1所示，所述3D打印系统还包括：铣削机械加工系统，位于所述浇注成型室的上方并能在水平面内做二维平移运动和转动、以及竖直方向上的平移运动。铣机械加工系统由线性运动系统161、铣削电机主轴162以及铣刀163组成，铣削电机主轴162在线性运动系统161驱动下实现XYZ方向的运动(三维运动)，并驱动铣刀163高速旋转，完成铣削工序。在铣削过程中，压缩气净化系统164可将结构单元表面的切屑清除，并由材料循环利用回收系统(未画出)进行回收。通过铣削机械加工系统，可以在形成整体工件之前进行各结构单元层实体的内部或外部加工，以制作出复杂的内部结构。

进一步地，如图1和图2所示，所述熔融床还包括：与所述成型腔111分隔设置的叠加成型室121，所述叠加成型室121具有底壁，用于支撑各结构单元层实体或叠加后的各结构单元层实体。叠加成型室121的空间例如大于每个成型腔111，以便适合支撑叠加后的各结构单元层实体。

进一步地，如图1所示，所述3D打印系统还包括：第一旋转基台112，连接在每个所述成型腔111的底板的下方，以便在浇注或锻压的时候进行转动，达到需要的浇注效果和锻压效果。本发明中，所述成型腔的形状为箱型或圆筒形，例如，成型腔的形状为圆筒形，成型腔111的底板能够转动。

进一步地，如图1所示，所述3D打印系统还包括：第二旋转基台122，连接在所述叠加成型室121的底壁的下方，以带动叠加成型室121的底壁转动。例如，叠加成型室121的形状为圆筒形，叠加成型室121的底壁能够转动。

进一步地，如图1所示，所述3D打印系统还包括：超声焊接头172(也称为超声金属焊接头)，位于所述叠加成型室121的上方并能在水平面内做二维平移运动以及竖直方向上的平移运动。叠加成型室121的上方设有线性运动系统171，超声焊接头172连接在线性运动系统171上，线性运动系统171做X向移动和Y向移动，从而带动超声焊接头172做二维平移运动。此外，超声焊接头172与第二旋转基台122配合，对叠加成型室121中进行超声焊接。

进一步地，如图1所示，所述3D打印系统还包括：机械手180，用于将所述成型腔111内的物件(结构单元层实体或结构模块)移动至所述叠加成型室121内叠加后的各结构单元层实体进行焊接。这样，可自动将结构单元层实体移动至叠加成型室121，并在与之逻辑结合的结构单元层实体或者结构模块结合面，工件制作效率高。

下面以图3和图4所示的3D模型为例，描述一下具体的分层和制作过程：

1、通过配套的电脑软件将3D模型200按照结构特征进行结构模块分区，设置焊接结构及参数。如图3和图4所示，模型200是一种细长管道结构，例如为圆形的弯管，模型200的横截面为圆形，内部由正交的两个筋板构成，分别为第一筋板250和第二筋板260，第一筋板250和第二筋板260将模型200的内部腔体分成4个分隔的空腔；第一筋板250和第二筋板260例如经过模型200的轴心；根据结构特点，将模型200分为3个结构模块，分别为结构模块210，结构模块220及结构模块230。结构模块210及结构模块230均为直管形状，结构模块220为弯管形状，结构模块210比结构模块230的高度要高。

2、进一步地，对结构模块进行单元分层。如图5和图6所示，结构模块210的结构较为简单，但长度较大，可以将其分为单元层211和单元层212；结构模块220是结构模块210及结构模块230的连接部，结构相比复杂，可将其分为5个单元层，需要注意的是，单元分层的数量越多，形状的精确性将越高，但加工的次数会越多，加工时间也会相应增加。这5个单元层分别为结构单元层221、结构单元层222、结构单元层223、结构单元层224和结构单元层225，如图9和图10所示。结构模块230与结构模块210的形状相同，并且长度较小，因此可将结构模块230分为一个单元层。

3、通过气阀130通入保护气体，并完成各个结构模块的加工。首先进行模块210的加工，通过线性运动系统141驱动浇注头142，往空间可调的成型腔111中的任意2个腔中(如序号为1和2的成型腔，即1号成型腔和2号成型腔)浇注适量的金属液，使用温度传动感器(未画出)检测成型腔温度，待金属冷却至锻压加工温度时，保持成型腔温度，由线性运动系统151驱动锻锤152至灌注有金属液的成型腔，进行锻压加工，直至达到结构单元层211及结构单元层212的预设定厚度(要预留后期加工余量)。之后由铣削电机主轴162驱动铣刀163高速旋转，通过可旋转成型基台和铣机械加工系统的精密定位和运动配合，对结构单元层的内部结构进行精密机械加工，完成后由压缩气净化系统164进行净化处理。与内部结构加工方式相同，完成结构单元层外部轮廓的加工。完成外轮廓结构加工后，由(柔性)机械手180将根据结构单元层211和结构单元层212制成的结构单元层实体，移动至叠加成型室121，并在与之逻辑结合的结构单元层或者结构模块结合面，由超声(金属)焊接头172与第二旋转基台122相互配合，对其进行超声焊接。

4、与步骤3的各结构单元层加工过程相同，如图7和图8所示，进行结构模块220中5个结构单元层的加工，并通过机械手180将结构单元层221、结构单元层222、结构单元层223、结构单元层224和结构单元层225所对应的实体，依次移到叠加成型室121中，并完成与之逻辑结合的结构单元层实体的结合面之间的焊接。

5、按照步骤3的各结构单元层加工过程，完成只具有一个结构单元层的结构模块230的加工，并通过机械手180将其移到叠加成型室121中，并完成与之逻辑结合的结构单元层的结合面之间的焊接。由此完成模型200的加工。

本发明中，对于无复杂内部结构的结构模块，例如，对于直管形状的结构模块220和结构模块230，采用大层厚，即较厚的结构单元层，以提高制造效率，对于具有复杂内部结构的结构模块，例如，对于弯管形状的结构模块220，则根据结构特征，采用小层厚，即采用较薄的结构单元层，并进行更精细的分层。

本发明不仅限于图3至图10所示的模型进行打印，而且能够适合各种复杂形状的3D打印。本发明实现了浇注工艺无需特殊的模具，通过通用的成型腔(圆筒或长方体形)可以实现多种不同形状的实体的浇注，再利用后序的机加工，能够实现通用的成型腔制作多种不同形状或各种复杂形状的工件。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (17)

1.一种利用熔融床进行3D打印的方法，用于基于待制造工件的3D模型来制造工件，所述3D模型包括根据结构特征定义的至少一个结构模块，各结构模块包括至少一个结构单元层，其特征在于，所述利用熔融床进行3D打印的方法包括以下步骤：

步骤A：基于预定义的各结构单元层的工艺逻辑和流程，利用所述熔融床进行浇注成型，以形成对应的结构单元层实体；

步骤B：按照所述工件的整体形状，对所形成的各结构单元层实体进行叠加；

步骤C：针对叠加的各结构单元层实体，进行焊接处理。

2.如权利要求1所述的利用熔融床进行3D打印的方法，其特征在于，在步骤A之后，所述利用熔融床进行3D打印的方法还包括：

步骤D：对所形成的结构单元层实体进行锻压和/或机械加工。

3.如权利要求2所述的利用熔融床进行3D打印的方法，其特征在于，所述步骤D包括：

实时监测所形成的结构单元层实体的温度；

当该结构单元层实体的温度达到预设的锻压温度时，进行锻压。

4.如权利要求2所述的利用熔融床进行3D打印的方法，其特征在于，所述步骤D包括：

分别对所形成的结构单元层实体的内部结构和外部轮廓进行机械加工。

5.如权利要求1所述的利用熔融床进行3D打印的方法，其特征在于，所述熔融床包括多个相互分隔的空间可调的成型腔，在所述步骤A之前，所述利用熔融床进行3D打印的方法包括：

将所述熔融床的所述多个成型腔调整至容纳对应的结构单元层实体的最小体积区域。

6.如权利要求5所述的利用熔融床进行3D打印的方法，其特征在于，每个所述成型腔由侧板和底板围成周向和底面封闭的结构，每个所述成型腔的顶部为开口结构；通过移动所述侧板使得所述成型腔空间大小和形状可调，以形成与各结构单元层对应的成型空间。

7.如权利要求1所述的利用熔融床进行3D打印的方法，其特征在于，所述焊接处理为超声焊接处理。

8.一种3D打印系统，用于基于待制造工件的3D模型来制造工件，所述3D模型包括根据结构特征定义的至少一个结构模块，各结构模块包括至少一个结构单元层，其特征在于，所述3D打印系统包括：

熔融床，包括多个相互分隔的成型腔，所述成型腔空间可调，以形成与各结构单元层对应的最小体积区域；

能移动的浇注头，位于所述成型腔上方并能在水平面内做二维平移运动。

9.如权利要求8所述的3D打印系统，其特征在于，每个所述成型腔由侧板和底板围成周向和底面封闭的结构，每个所述成型腔的顶部为开口结构。

10.如权利要求8所述的3D打印系统，其特征在于，所述3D打印系统还包括：能移动的锻锤，位于所述成型腔的上方并能在水平面内做二维平移运动以及竖直方向上的平移运动。

11.如权利要求8所述的3D打印系统，其特征在于，所述3D打印系统还包括：铣削机械加工系统，位于所述浇注成型室的上方并能在水平面内做二维平移运动和转动、以及竖直方向上的平移运动。

12.如权利要求8所述的3D打印系统，其特征在于，所述熔融床还包括：与所述成型腔分隔设置的叠加成型室，所述叠加成型室具有底壁。

13.如权利要求12所述的3D打印系统，其特征在于，所述3D打印系统还包括：超声焊接头，位于所述叠加成型室的上方并能在水平面内做二维平移运动以及竖直方向上的平移运动。

14.如权利要求12所述的3D打印系统，其特征在于，所述3D打印系统还包括：机械手，用于将所述成型腔内的物件移动至所述叠加成型室内。

15.如权利要9所述的3D打印系统，其特征在于，所述成型腔的形状为箱型或圆筒形，所述侧板能平移。

16.如权利要求9所述的3D打印系统，其特征在于，所述3D打印系统还包括：第一旋转基台，连接在每个所述成型腔的底板的下方。

17.如权利要求12所述的3D打印系统，其特征在于，所述3D打印系统还包括：第二旋转基台，连接在所述叠加成型室的底壁的下方。