CN109465450A - 送丝式垂直打印金属材料的3d打印机 - Google Patents

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    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/115—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by spraying molten metal, i.e. spray sintering, spray casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种送丝式垂直打印金属材料的3D打印机，包括3D打印机本体、金属丝(2)以及型腔(5)；其中，所述3D打印机本体包括多个打印头(1)，多个打印头(1)设置于型腔(5)的上方，并能够覆盖整个待打印产品的横截面；所述金属丝(2)安装于打印头(1)上；工作状态下，多个打印头(1)同步进行垂直方向运动，熔化的金属丝(2)在型腔(5)中形成熔池(3)，熔池(3)中的熔池结晶为垂直柱状晶(4)形态。本发明改变了金属材料结晶状态，垂直方向形成理想柱状晶显微结构，提高了产品内部质量，多打印头同步操作，提高了生产效率。

Description

送丝式垂直打印金属材料的3D打印机
技术领域
本发明涉及3D打印金属材料技术领域，具体地，涉及一种送丝式垂直打印金属材料的3D打印机。
背景技术
3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
目前3D打印金属材料工艺分送丝式、铺粉式和送粉式，打印方向按产品截面形状横向操作。金属材料从高温熔融状态快速冷却时，显微组织显示柱状晶指向熔池中心呈辐射形态，中心等轴区是微观偏析区。
如图3(a)和(b)所示，为现有单打印头横向3D打印金属材料结晶示意图，打印头1熔融金属形成熔池3，打印头1横向移动后，熔池结晶形成辐射柱状晶6，辐射柱状晶6横向示意图显示所呈现状态。上述工艺3D打印的产品整体组织均匀，但微观偏析大，显微组织形态不能经受复杂应力工作环境，抗疲劳性能差。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供一种送丝式垂直打印金属材料的3D打印机，该3D打印机提高了打印产品内部质量，提高了生产效率。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种送丝式垂直打印金属材料的3D打印机，包括3D打印机本体、金属丝以及型腔；其中，所述3D打印机本体包括多个打印头，多个打印头垂直设置于型腔的上方，并能够覆盖整个待打印产品的横截面；所述金属丝安装于打印头上；工作状态下，多个打印头同步进行垂直方向运动，熔化的金属丝在型腔中形成熔池，熔池中的熔池结晶为垂直柱状晶形态。
优选地，所述熔池在型腔的约束下保持外部形态不变。
本发明提供的送丝式垂直打印金属材料的3D打印机，按产品形状、尺寸，配备多个打印头同步进行垂直方向3D打印。这种方式的打印，改变了熔池的金属材料结晶状态(形态)，垂直方向形成理想垂直柱状晶显微结构，提高了产品内部质量，多打印头同步操作，提高了生产效率。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的送丝式垂直打印金属材料的3D打印机，改变了金属材料结晶状态(形态)，垂直方向形成理想柱状晶显微结构，提高了产品内部质量，多打印头同步操作，提高了生产效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明提供的送丝式垂直打印金属材料的3D打印机结构示意图；
图2为本发明提供的送丝式垂直打印金属材料的3D打印机形成的金属材料结晶状态(形态)示意图；
图3为现有单打印头横向3D打印金属材料结晶示意图，其中，(a)为主视图，(b)为侧视图。
图中：1-打印头、2-金属丝、3-熔池、4-垂直柱状晶形态、5-型腔、6-辐射柱状晶形态。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
实施例
本实施例提供了一种送丝式垂直打印金属材料的3D打印机，配置能覆盖整个待打印产品截面的多个打印头，可实现同步垂直方向3D打印，在打印过程中，熔池外部形态在型腔的约束下保持不变，熔化的金属材料在熔池垂直方向凝固时，形成垂直方向柱状晶形态，有效降低微观偏析，垂直柱状晶结构有效提高产品纵向、横向力学性能及抗疲劳性能。
下面结合附图对本发明上述实施例进一步详细说明。
如图1所示，本发明上述实施例提供的一种送丝式垂直打印金属材料的3D打印机，包括3D打印机本体、金属丝2以及型腔5；其中，所述3D打印机本体按产品形状、尺寸配置多个打印头1，多个打印头1设置于型腔5的上方，并能够覆盖整个待打印产品的横截面；所述金属丝2安装于打印头1上；工作状态下，多个打印头1同步进行垂直方向运动，熔化的金属丝2在型腔5中形成熔池3，熔池3中的熔池结晶为垂直柱状晶4形态。
进一步地，所述熔池3在型腔5的约束下保持外部形态不变。
进一步地，所述多个打印头1同步进行垂直方向运动，可以通过安装于3D打印机本体上的丝杠控制打印头的垂直运动方向，也可以通过其他能够控制打印头垂直运动方向的任意一种机械结构。
如图2所示，打印头1上熔化的金属丝在型腔5中形成形态稳定的熔池3，打印头1垂直方向打印，使熔池结晶形成垂直状柱状晶4。该垂直状柱状晶4形态有效降低微观偏析，提高产品纵向、横向力学性能及抗疲劳性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种送丝式垂直打印金属材料的3D打印机，其特征在于，包括3D打印机本体、金属丝(2)以及型腔(5)；其中，所述3D打印机本体包括多个打印头(1)，多个打印头(1)设置于型腔(5)的上方，并能够覆盖整个待打印产品的横截面；所述金属丝(2)安装于打印头(1)上；工作状态下，多个打印头(1)同步进行垂直方向运动，熔化的金属丝(2)在型腔(5)中形成熔池(3)，熔池(3)中的熔池结晶为垂直柱状晶(4)形态。
2.根据权利要求1所述的送丝式垂直打印金属材料的3D打印机，其特征在于，所述熔池(3)在型腔(5)的约束下保持外部形态不变。
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