CN108012358A - 一种电磁感应加热3d打印成形系统 - Google Patents

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钱远宏
李明亮
赵华兴
周耀忠
刘莹莹
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Abstract

本发明涉及一种电磁感应加热3D打印成形系统，涉及3D打印设备技术领域。本发明采用电磁感应加热技术，电磁感应加热能够实现加热效率高，节能环保，避免了电阻丝加热低效率、高能耗等缺点。此外电磁感应加热温度高，加热均匀，加热速度以及加热温度可控，且控制灵明度较高。其次本发明采用电磁加热盘模式，将电磁感应线圈缠绕成盘状，整体结构体积小，不占用成形系统太多空间。本发明提供圆形、正方形、长方形、扇形四种电磁感应线圈缠绕方式，为电磁感应加热线圈缠绕方式提供思路，针对不同设备结构特点可以选择不同缠绕方式，有效率用空间，并且保证加热均匀。

Description

一种电磁感应加热3D打印成形系统
技术领域
本发明涉及3D打印设备技术领域，具体涉及一种电磁感应加热3D打印成形系统。
背景技术
3D打印技术是一种基于离散-堆积原理，综合计算机图形处理、数字化信息和控制、机电控制技术和材料技术，采用材料逐层累加的方法实现零件快速自由成形制造的技术。在工业级金属3D打印成形方面仍旧存在一系列问题，由于激光/电子束等高能束选区熔化成形过程中，打印产品容易出现变形开裂现象，在产品打印前几层时，粉末床温度较低，高能束形成的熔池温度较高，形成较大的温度梯度，产生极大的热应力，造成零件与基板连接部位开裂。因此针对激光选区熔化成形系统基板需要预热，降低温度梯度，减小热应力，保证产品与基板冶金质量。然而目前一部分激光选区熔化成形设备缺少加热系统，有部分厂家设备具备加热条件，但仅仅是在基板底部采用电阻丝加热，加热温度200℃，在小尺寸结构件方面有一定的热应力缓解作用，但是针对大尺寸结构件以及难熔合金、陶瓷类材料打印存在开裂问题仍无法解决。因此针对粉末床选区熔化成形技术领域，亟需设计一种基板预热系统。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：克服现有金属打印设备技术的缺点和不足，提供一种激光选区熔化成形设备基板加热系统，提高现有金属打印机基板加热效率和加热温度，解决现有加热系统不足，实现复杂结构件高质量打印。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电磁感应加热3D打印成形系统，包括加热系统1；所述加热系统1包括成形基板4、成形平台5、耐高温陶瓷隔热层6、电磁加热盘7和底座8；所述底座8位于加热系统1最底层；电磁加热盘7安装在底座8内部，采用螺钉与底座8链接；耐高温陶瓷隔热层6位于电磁加热盘7上方，采用螺钉固定在电磁加热盘7上；成形平台5位于隔热层6上方，通过螺钉与底座8固定连接；成形基板4位于成形平台5上方，通过螺钉与成形平台5固定连接；
所述电磁加热盘7包括支撑架9、电磁感应线圈10、温度传感器12和磁铁13；所述电磁感应线圈10安装在支撑架9正面，电磁感应线圈10末端为接线头14和接线头15，所述磁铁13安装在支撑架9背面的长方体槽内，用于消除电磁加热盘7背面由电磁感应线圈10产生的高频电磁场，温度传感器12位于耐高温陶瓷隔热层6与成形平台5之间，且从电磁加热盘7下方引出。
优选地，所述电磁感应线圈10为圆形。
优选地，所述电磁感应线圈10为正方形电磁感应线圈16。
优选地，所述电磁感应线圈10为长方形电磁感应线圈17。
优选地，所述电磁感应线圈10为扇形电磁感应线圈18。
优选地，所述长方体槽为8个，周向均布在支撑架9的背面。
优选地，所述电磁感应加热3D打印成形系统还包括用于控制电磁感应线圈10开始工作的电磁感应控制系统3。
(三)有益效果
本发明采用电磁感应加热技术，电磁感应加热能够实现加热效率高，节能环保，避免了电阻丝加热低效率、高能耗等缺点。此外电磁感应加热温度高，加热均匀，加热速度以及加热温度可控，且控制灵明度较高。其次本发明采用电磁加热盘模式，将电磁感应线圈缠绕成盘状，整体结构体积小，不占用成形系统太多空间。本发明提供圆形、正方形、长方形、扇形四种电磁感应线圈缠绕方式，为电磁感应加热线圈缠绕方式提供思路，针对不同设备结构特点可以选择不同缠绕方式，有效率用空间，并且保证加热均匀。本发明在金属3D打印领域是一种全新的发明，适用于工业级3D打印成形系统加热，尤其在金属选区熔化成形技术方面，在未来装备制造领域中具有极高的工业生产价值。
附图说明
图1为本发明的一种电磁感应加热3D打印成形系统结构示意图；
图2为本发明中的电磁感应加热系统结构示意图；
图3为本发明中的电磁加热盘结构示意图；
图4为本发明中的电磁感应线圈几种缠绕方式。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种电磁感应加热3D打印成形系统，包含加热系统1，电磁感应控制系统3。
如图2所示，其中加热系统1包含成形基板4、成形平台5、耐高温陶瓷隔热层6、电磁加热盘7、底座8。底座8位于加热系统1最底层，与设备成形系统固定连接；电磁加热盘7安装在底座8内部，采用螺钉与底座8链接；耐高温陶瓷隔热层6位于电磁加热盘7上方，采用螺钉固定在电磁加热盘7上；成形平台5位于隔热层6上方，通过螺钉与底座8固定连接；成形基板4位于成形平台5上方，通过螺钉与成形平台5固定连接。
如图3所示，电磁加热盘7包含支撑架9、电磁感应线圈10、温度传感器12、磁铁13，电磁感应线圈10安装在支撑架9正面，电磁感应线圈10末端为接线头14和接线头15，磁铁13安装在支撑架9背面的长方体槽内，用于消除电磁加热盘7背面由电磁感应线圈10产生的高频电磁场，防止高频电磁场对底座8等装置造成影响，长方体槽为8个，周向均布在支撑架9的背面。温度传感器12位于耐高温陶瓷隔热层6与成形平台5之间，且从电磁加热盘7下方引出。
该电磁感应加热3D打印成形系统工作原理是：在电磁感应控制系统3的控制下，电磁加热盘7内的电磁感应线圈10开始工作，电磁感应线圈10通入交变电流，上方产生一定强度高频交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过成形平台5，在成形平台5中产生大量涡流，从而产生大量热对成形平台5进行加热，成形平台5与成形基板4直接接触，通过热传导将成形基板4加热，同时电磁加热盘7对成形基板4有一定直接加热作用。
本实施例中电磁感应线圈10为圆形的缠绕方式，本发明可以做以下改进，该电磁感应加热3D打印成形系统还可以根据市场装备成形平台结构特点，为电磁感应线圈10提供其他三类电磁感应线圈缠绕方式：正方形电磁感应线圈16，长方形电磁感应线圈17，扇形电磁感应线圈18，如图4所示。根据实际装备需求选择专用电磁感应线圈缠绕方式。
本发明采用电磁感应加热技术，电磁感应加热能够实现加热效率高，节能环保，避免了电阻丝加热低效率、高能耗等缺点。此外电磁感应加热温度高，加热均匀，加热速度以及加热温度可控，且控制灵明度较高。其次，本发明采用电磁加热盘模式，将电磁感应线圈缠绕成盘状，整体结构体积小，不占用成形系统太多空间。本发明提供圆形、正方形、长方形、扇形四种电磁感应线圈缠绕方式，为电磁感应加热线圈缠绕方式提供思路，针对不同设备结构特点可以选择不同缠绕方式，有效率用空间，并且保证加热均匀。本发明在金属3D打印领域是一种全新的发明，适用于工业级3D打印成形系统加热，尤其在金属选区熔化成形技术方面，在未来装备制造领域中具有极高的工业生产价值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电磁感应加热3D打印成形系统，其特征在于，包括加热系统(1)；所述加热系统(1)包括成形基板(4)、成形平台(5)、耐高温陶瓷隔热层(6)、电磁加热盘(7)和底座(8)；所述底座(8)位于加热系统(1)最底层；电磁加热盘(7)安装在底座(8)内部，采用螺钉与底座(8)链接；耐高温陶瓷隔热层(6)位于电磁加热盘(7)上方，采用螺钉固定在电磁加热盘(7)上；成形平台(5)位于隔热层(6)上方，通过螺钉与底座(8)固定连接；成形基板(4)位于成形平台(5)上方，通过螺钉与成形平台(5)固定连接；
所述电磁加热盘(7)包括支撑架(9)、电磁感应线圈(10)、温度传感器(12)和磁铁(13)；所述电磁感应线圈(10)安装在支撑架(9)正面，电磁感应线圈(10)末端为接线头(14)和接线头(15)，所述磁铁(13)安装在支撑架(9)背面的长方体槽内，用于消除电磁加热盘(7)背面由电磁感应线圈(10)产生的高频电磁场，温度传感器(12)位于耐高温陶瓷隔热层(6)与成形平台(5)之间，且从电磁加热盘(7)下方引出。
2.如权利要求1所述的电磁感应加热3D打印成形系统，其特征在于，所述电磁感应线圈(10)为圆形。
3.如权利要求1所述的电磁感应加热3D打印成形系统，其特征在于，所述电磁感应线圈(10)为正方形电磁感应线圈(16)。
4.如权利要求1所述的电磁感应加热3D打印成形系统，其特征在于，所述电磁感应线圈(10)为长方形电磁感应线圈(17)。
5.如权利要求1所述的电磁感应加热3D打印成形系统，其特征在于，所述电磁感应线圈(10)为扇形电磁感应线圈(18)。
6.如权利要求1所述的电磁感应加热3D打印成形系统，其特征在于，所述长方体槽为8个，周向均布在支撑架(9)的背面。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电磁感应加热3D打印成形系统，其特征在于，所述电磁感应加热3D打印成形系统还包括用于控制电磁感应线圈(10)开始工作的电磁感应控制系统(3)。
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