CN109894612A - 基于中频电磁加热原理的高温金属3d打印机及打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于中频电磁加热原理的高温金属3D打印机及打印方法，打印机包括光路系统、工作腔单元、送粉系统、铺粉系统、工作缸系统、电磁圈系统和气体循环系统；电磁圈系统包括电磁加热线圈以及加热功率调节单元；所述电磁加热线圈套设于所述工作缸的外部并且靠近所述成型基板的位置；所述加热功率调节单元用于调节所述电磁加热线圈的加热功率。优点为：在采用激光融化金属粉末之前，一方面，采用中频电磁加热方式对金属粉末进行加热，另一方面，保证工作腔内温度恒定；从而可解决铝件和钛件等形成时产生的应力过大的问题，本发明可保证制件质量，提高制件强度，使制件不会出现劈裂粉碎等现象。
Description
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，具体涉及基于中频电磁加热原理的高温金属3D打印机及打印方法。
背景技术
3D打印机，即快速成型技术的一种机器，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。
金属3D打印可以利用单一金属或混合金属粉末直接制造出具有冶金结合、致密性接近100％、具有较高尺寸精度和较好表面粗糙度的金属零件。金属3D打印作为一种精密金属增材制造技术，在复杂几何形体的设计及个性化、定制化制造，如航空部件、刀具磨具、珠宝首饰及个性化医学生物植入体制造、机械免组装件等方面具有独特的优势。
先进3D金属打印机很多，但普遍存在以下不足：3D打印加工中，针对铝、钛等硬度低的粉末材料，由于在制作过程中工作腔中的温度不够，在正常温度下，使用平常的3D打印机打印成型的过程中，会出现铝件和钛件等形成时产生的应力过大的问题，从而导致铝件和钛件的强度很低，制件容易出现劈裂粉碎等现象。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于中频电磁加热原理的高温金属3D打印机及打印方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种基于中频电磁加热原理的高温金属3D打印机，包括光路系统、工作腔单元、送粉系统、铺粉系统、工作缸系统、电磁圈系统和气体循环系统；
所述工作腔单元包括工作腔体(201)、工作腔体外壳(202)和工作腔保温盒(203)；所述工作腔体外壳(202)的内部安装所述工作腔保温盒(203)，所述工作腔保温盒(203)的内部形成所述工作腔体(201)；
所述光路系统包括光路单元(101)和摄像观测设备(102)；所述光路单元安装于所述工作腔体外壳(202)的顶部，包括光源(1011)和光源运动驱动件(1012)；所述光源(1011)向所述工作腔体(201)内发射垂直向下的激光，所述光源运动驱动件(1012)用于驱动所述光源(1011)按成型轨迹运动；所述摄像观测设备(102)用于在3D打印过程中，对所述工作腔体(201)内的成型过程进行实时监测；
所述工作缸系统包括工作缸(301)、工作缸升降驱动单元(302)以及成型基板(303)；所述工作缸(301)固定安装于所述工作腔体(201)的外部下方；所述成型基板(303)设置于所述工作腔体(201)的内部底部；在所述工作缸(301)内设置所述工作缸升降驱动单元(302)，通过所述工作缸升降驱动单元(302)，驱动所述成型基板(303)进行升降运动；
所述送粉系统包括粉料缸(401)、粉料缸升降驱动单元(402)以及送粉基板(403)；所述粉料缸(401)固定安装于所述工作腔体(201)的外部下方；所述送粉基板(403)设置于所述粉料缸(401)的内部；所述粉料缸升降驱动单元(402)设置于所述粉料缸(401)的内部，并与所述送粉基板(403)连接，用于驱动所述送粉基板(403)在所述粉料缸(401)的内部进行升降运动；
所述铺粉系统包括铺粉刮刀(501)以及铺粉刮刀移动驱动单元；通过所述铺粉刮刀移动驱动单元，驱动所述铺粉刮刀(501)在所述工作腔体(201)内左右水平移动，进而将所述送粉基板(403)上面的粉末均匀铺设于所述成型基板(303)的上面；
所述电磁圈系统包括电磁加热线圈(601)以及加热功率调节单元；所述电磁加热线圈(601)套设于所述工作缸(301)的外部并且靠近所述成型基板(303)的位置；所述加热功率调节单元用于调节所述电磁加热线圈(601)的加热功率；
所述气体循环系统包括工作腔风道(701)、工作腔出风口水冷单元(702)、气体过滤单元(703)、风力单元(704)和工作腔进风口加热装置(705)；所述工作腔体(201)的内部安装所述工作腔风道(701)；所述工作腔风道(701)的出风端通过所述工作腔出风口水冷单元(702)连接到所述气体过滤单元(703)的进风端；所述气体过滤单元(703)的排风端与所述风力单元(704)的进风端连通；所述风力单元(704)的排风端通过所述工作腔进风口加热装置(705)，连接到所述工作腔风道(701)的进风端，所述工作腔风道(701)的进风端即为所述工作腔体(201)的进风端。
优选的，所述工作缸升降驱动单元(302)和所述粉料缸升降驱动单元(402)的结构相同，均采用丝杆螺母副驱动机构。
优选的，所述丝杆螺母副驱动机构包括：驱动电机(3021)、丝杆(3022)、螺母(3023)以及外接件(3024)；
所述驱动电机(3021)的输出端与所述丝杆(3022)连接，用于驱动所述丝杆(3022)转动；所述螺母(3023)套于所述丝杆(3022)上面，用于将所述丝杆(3022)的旋转运动转化为所述螺母(3023)的直线运动；所述外接件(3024)固定于所述螺母(3023)上面；当所述螺母(3023)进行升降运动时，带动所述外接件(3024)同步进行升降运动。
本发明还提供一种基于中频电磁加热原理的高温金属3D打印机的打印方法，包括以下步骤：
步骤1，主控机预建立需要加工零件的三维实体模型；所述主控机对所述三维实体模型进行分层切片处理，得到每个截面的轮廓数据；再根据每个截面的轮廓数据生成填充扫描路径；
步骤2，进行3D打印前，检测工作腔体(201)内部的氧含量是否低于设定值，如果不低于，向所述工作腔体(201)中充入惰性气体，从而使所述工作腔体(201)中氧含量低于设定值，然后再执行步骤3；否则，直接执行步骤3；
步骤3，主控机首先对工作缸系统的工作缸升降驱动单元(302)进行控制，通过工作缸升降驱动单元(302)调节成型基板(303)的初始位置，使所述成型基板(303)位于初始成型平面；
然后，所述主控机对送粉系统的粉料缸升降驱动单元(402)进行控制，通过粉料缸升降驱动单元(402)调节送粉基板(403)的位置，使送粉基板(403)上的金属粉末材料高出成型基板(303)一个层厚；
然后，所述主控机对铺粉系统的铺粉刮刀移动驱动单元进行控制，通过铺粉刮刀移动驱动单元驱动铺粉刮刀(501)进行左右向移动，从而将送粉基板(403)一个层厚的金属粉末铺设于成型基板(303)的表面，从而使成型基板(303)的表面被铺设一个层厚的金属粉末；
然后，所述主控机对工作缸升降驱动单元(302)进行控制，通过工作缸升降驱动单元(302)使成型基板(303)下降一个层厚；此时制作本层的材料金属粉末即已准备完成；
步骤4，所述主控机通过加热功率调节单元使电磁加热线圈(601)通入设定大小和设定功率的电流，进而在电磁加热线圈(601)中产生高密度的磁力线，磁力线切割位于成型基板(303)上面一个层厚的金属粉末，在金属粉末材料中产生涡流，因此，金属粉末自身的自由电子在有电阻的金属体内流动产生热量，进而实现对金属粉末电磁加热的作用；根据金属粉末的材料和性质，对电磁加热线圈(601)通过电流的大小和功率进行调节，进而使金属粉末被电磁加热后达到设定范围值；同时，当所述金属粉末被电磁加热时，同时使工作腔体(201)内的温度提升，达到制件需求的成型温度；
步骤5，当金属粉末被电磁加热到设定温度值后，所述主控机启动光源(1011)，并使光源(1011)按照本层的填充扫描路径扫描融化本层的金属粉末，从而加工出当前层；
步骤6，随后，所述主控机读入下一层的轮廓数据，使送粉基板(403)上移一个层厚的距离，再使成型基板(303)下移一个层厚的距离，从而使送粉基板(403)上的金属粉末材料高出成型基板(303)顶面一个层厚的距离；然后，通过铺粉系统在成型基板(303)顶面铺粉，再使电磁加热线圈(601)对新铺的金属粉末以及已成型的材料层进行电磁加热，最终使光源(1011)按照当前层的填充扫描路径扫描融化当前层的金属粉末，从而加工出当前层；
如此不断循环，所述主控机读入下一层的轮廓数据并进行加工，直到逐步堆叠成三维金属零件，加工完毕。
优选的，步骤5中，当启动光源(1011)进行金属粉末融化成型过程中，同时执行以下操作：
由于激光扫描融化金属粉末的过程中，工作腔体(201)内产生粉尘和烟雾，因此，启动工作腔出风口水冷单元(702)、风力单元(704)和工作腔进风口加热装置(705)；
从工作腔体(201)排出的高温空气经过工作腔出风口水冷单元(702)冷却后，进入到气体过滤单元(703)；气体过滤单元(703)将空气中的粉尘和烟雾过滤，再将过滤后的空气在风力单元(704)的作用下送入工作腔进风口加热装置(705)；通过工作腔进风口加热装置(705)，将过滤后的空气加热到设定值，再送回到工作腔体(201)，由此形成气体循环。
本发明提供的基于中频电磁加热原理的高温金属3D打印机及打印方法具有以下优点：
本发明在采用激光融化金属粉末之前，一方面，采用中频电磁加热方式对金属粉末进行加热，另一方面，保证工作腔内温度恒定；从而可解决铝件和钛件等形成时产生的应力过大的问题，本发明可保证制件质量，提高制件强度，使制件不会出现劈裂粉碎等现象。
附图说明
图1为本发明提供的基于中频电磁加热原理的高温金属3D打印机的结构示意图；
图2为本发明提供的气体循环结构示意图；
图3为本发明提供的升降单元结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种基于中频电磁加热原理的高温金属3D打印机，参考图1，包括光路系统、工作腔单元、送粉系统、铺粉系统、工作缸系统、电磁圈系统和气体循环系统。在采用激光融化金属粉末之前，一方面，采用中频电磁加热方式对金属粉末进行加热，另一方面，保证工作腔内温度恒定；从而可解决铝件和钛件等形成时产生的应力过大的问题，本发明可保证制件质量，提高制件强度，使制件不会出现劈裂粉碎等现象。
下面对这几个主要部分详细介绍：
(一)工作腔单元
工作腔单元包括工作腔体201、工作腔体外壳202和工作腔保温盒203；工作腔体外壳202的内部安装工作腔保温盒203，工作腔保温盒203的内部形成工作腔体201；
在3D打印制件过程中，工作腔保温盒203在工作腔体外壳202内部，可保证工作过程中工作腔内的温度恒定。
(二)光路系统
光路系统包括光路单元101和摄像观测设备102；光路单元提供制件过程中选区扫描融化需要的光源，光路单元安装于工作腔体外壳202的顶部，包括光源1011和光源运动驱动件1012；光源1011向工作腔体201内发射垂直向下的激光，光源运动驱动件1012用于驱动光源1011按成型轨迹运动；
摄像观测设备102用于在3D打印过程中，对工作腔体201内的成型过程进行实时监测，，了解打印制作工艺状况以及可根据实时状况作出调整。
(三)工作缸系统和送粉系统
工作缸系统包括工作缸301、工作缸升降驱动单元302以及成型基板303；工作缸301固定安装于工作腔体201的外部下方；成型基板303设置于工作腔体201的内部底部；在工作缸301内设置工作缸升降驱动单元302，通过工作缸升降驱动单元302，驱动成型基板303进行升降运动；
送粉系统包括粉料缸401、粉料缸升降驱动单元402以及送粉基板403；粉料缸401固定安装于工作腔体201的外部下方；送粉基板403设置于粉料缸401的内部；粉料缸升降驱动单元402设置于粉料缸401的内部，并与送粉基板403连接，用于驱动送粉基板403在粉料缸401的内部进行升降运动；
工作缸升降驱动单元302和粉料缸升降驱动单元402的结构相同，参考图2，均采用丝杆螺母副驱动机构。
其中，丝杆螺母副驱动机构包括：驱动电机3021、丝杆3022、螺母3023以及外接件3024；
驱动电机3021的输出端与丝杆3022连接，用于驱动丝杆3022转动；螺母3023套于丝杆3022上面，用于将丝杆3022的旋转运动转化为螺母3023的直线运动；外接件3024固定于螺母3023上面；当螺母3023进行升降运动时，带动外接件3024同步进行升降运动。
因此，中频电磁加热设备中，运动系统由双缸组成，分别为粉料缸和工作缸。粉料缸储存和运送制件所需粉末，工作缸则在制件过程中制件所用。粉料缸和工作缸采用的升降驱动单元结构相同，参考图2，均包括工作外接件、升降部分和丝杠部分。丝杠部分提供升降动力，升降部分实现工作缸升降行为，外接部分和设备其他部分连接以及其自身结构的组成。
(四)铺粉系统
铺粉系统包括铺粉刮刀501以及铺粉刮刀移动驱动单元；通过铺粉刮刀移动驱动单元，驱动铺粉刮刀501在工作腔体201内左右水平移动，进而将送粉基板403上面的粉末均匀铺设于成型基板303的上面；
实际应用中，铺粉刮刀501采用双面刮刀，在单刀的基础上更加保证了粉末铺粉的均匀性。
(五)电磁圈系统
电磁圈系统包括电磁加热线圈601以及加热功率调节单元；电磁加热线圈601套设于工作缸301的外部并且靠近成型基板303的位置；加热功率调节单元用于调节电磁加热线圈601的加热功率。
本发明中，中频电磁加热原理是：工作时供给由电容和感应线圈里相应中频交变电流，从而在感应线圈中产生高密度的磁力线，并切割感应线圈中的金属粉末，在金属粉末中产生很大的涡流，从而使金属自身的自由电子在有电阻的金属体内流动产生热量。采用此种中频电磁加热方式对金属粉末进行预加热，然后再采用激光融化成型，经大量试验证明，可解决铝件和钛件等形成时产生的应力过大的问题，可保证制件质量，提高制件强度，使制件不会出现劈裂粉碎等现象。
中频电磁加热系统中的电磁加热线圈包围在工作缸的成型基板外侧。当工作腔体工作时电磁加热线圈通电，金属粉末在其磁场中运动，由于自身所具有的电阻，故而产生热量。
(六)气体循环系统
气体循环系统用于在工作腔体工作时，将工作腔体排出的气体依次进行降温、过滤和加热后，再送回到工作腔体。
参考图3，气体循环系统包括工作腔风道701、工作腔出风口水冷单元702、气体过滤单元703、风力单元704和工作腔进风口加热装置705；工作腔体201的内部安装工作腔风道701；工作腔风道701的出风端通过工作腔出风口水冷单元702连接到气体过滤单元703的进风端；气体过滤单元703的排风端与风力单元704的进风端连通；风力单元704的排风端通过工作腔进风口加热装置705，连接到工作腔风道701的进风端，工作腔风道701的进风端即为工作腔体201的进风端。
通过气体循环系统，保证工作腔体内光路和制件的空气要求。
工作腔体的进风口设有工作腔进风口加热装置705，使得进入工作腔体内的温度不会因为突然空气的进入而造成波动。其出风口设有水冷单元，工作腔体中的温度过高，排出的气体温度也会很高，如果直接循环有可能发生设备破坏甚至爆炸等严重生产事故。而从出风口加上水冷单元则避免了上述问题的出现。
工作腔体在工作过程中对气体成分，质量以及温度要求很高，因此其自身需严格要求气密性的保证。
上述过滤系统包括过滤系统气体过滤部分和过滤系统风力部分，此两部分和上述的工作腔体进风口和出风口形成气体循环线路，在设备制件过程中循环工作腔体中气体，保证工作腔体中气体质量要求。因此循环和工作腔体连接，所以过滤系统的气密性也需严格保证。
本发明还提供一种基于中频电磁加热原理的高温金属3D打印机的打印方法，包括以下步骤：
步骤1，主控机预建立需要加工零件的三维实体模型；主控机对三维实体模型进行分层切片处理，得到每个截面的轮廓数据；再根据每个截面的轮廓数据生成填充扫描路径；
步骤2，进行3D打印前，检测工作腔体201内部的氧含量是否低于设定值，如果不低于，向工作腔体201中充入惰性气体，从而使工作腔体201中氧含量低于设定值，然后再执行步骤3；否则，直接执行步骤3；
因此，工作腔体中必须保持氧含量值低于一定量时，方可进行打印工作。
步骤3，主控机首先对工作缸系统的工作缸升降驱动单元302进行控制，通过工作缸升降驱动单元302调节成型基板303的初始位置，使成型基板303位于初始成型平面；
然后，主控机对送粉系统的粉料缸升降驱动单元402进行控制，通过粉料缸升降驱动单元402调节送粉基板403的位置，使送粉基板403上的金属粉末材料高出成型基板303一个层厚；
然后，主控机对铺粉系统的铺粉刮刀移动驱动单元进行控制，通过铺粉刮刀移动驱动单元驱动铺粉刮刀501进行左右向移动，从而将送粉基板403一个层厚的金属粉末铺设于成型基板303的表面，从而使成型基板303的表面被铺设一个层厚的金属粉末；
然后，主控机对工作缸升降驱动单元302进行控制，通过工作缸升降驱动单元302使成型基板303下降一个层厚；此时制作本层的材料金属粉末即已准备完成；
步骤4，主控机通过加热功率调节单元使电磁加热线圈601通入设定大小和设定功率的电流，进而在电磁加热线圈601中产生高密度的磁力线，磁力线切割位于成型基板303上面一个层厚的金属粉末，在金属粉末材料中产生涡流，因此，金属粉末自身的自由电子在有电阻的金属体内流动产生热量，进而实现对金属粉末电磁加热的作用；根据金属粉末的材料和性质，对电磁加热线圈601通过电流的大小和功率进行调节，进而使金属粉末被电磁加热后达到设定范围值；同时，当金属粉末被电磁加热时，同时使工作腔体201内的温度提升，达到制件需求的成型温度；
步骤5，当金属粉末被电磁加热到设定温度值后，主控机启动光源1011，并使光源1011按照本层的填充扫描路径扫描融化本层的金属粉末，从而加工出当前层；
本步骤中，当启动光源1011进行金属粉末融化成型过程中，同时执行以下操作：
由于激光扫描融化金属粉末的过程中，工作腔体201内产生粉尘和烟雾，因此，启动工作腔出风口水冷单元702、风力单元704和工作腔进风口加热装置705；
从工作腔体201排出的高温空气经过工作腔出风口水冷单元702冷却后，进入到气体过滤单元703；气体过滤单元703将空气中的粉尘和烟雾过滤，再将过滤后的空气在风力单元704的作用下送入工作腔进风口加热装置705；通过工作腔进风口加热装置705，将过滤后的空气加热到设定值，再送回到工作腔体201，由此形成气体循环。
步骤6，随后，主控机读入下一层的轮廓数据，使送粉基板403上移一个层厚的距离，再使成型基板303下移一个层厚的距离，从而使送粉基板403上的金属粉末材料高出成型基板303顶面一个层厚的距离；然后，通过铺粉系统在成型基板303顶面铺粉，再使电磁加热线圈601对新铺的金属粉末以及已成型的材料层进行电磁加热，最终使光源1011按照当前层的填充扫描路径扫描融化当前层的金属粉末，从而加工出当前层；
如此不断循环，主控机读入下一层的轮廓数据并进行加工，直到逐步堆叠成三维金属零件，加工完毕。
在整个制件的过程中，为及时观测制件过程，可通过摄像观测设备摄像观测，可实时掌控制作过程，以方便工艺观测以及问题反馈等。
本发明中，采用中频电磁加热方式对金属粉末进行预加热，中频电磁加热是基于金属材料本身的自由电子在有电阻的体内流动产生热量，而本身通电线圈的电流不是很大，温度也很低，而且金属材料所需温度的高低可以通过调节频率大小和电流的强弱即可实现。而且不会产生有害气体和强光污染环境。同时减少了外部加热装置的设立，降低成本。尤其重要的是，采用此种中频电磁加热方式对金属粉末进行预加热，再采用激光融化成型，经大量试验证明，可解决铝件和钛件等形成时产生的应力过大的问题，可保证制件质量，提高制件强度，使制件不会出现劈裂粉碎等现象。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于中频电磁加热原理的高温金属3D打印机，其特征在于，包括光路系统、工作腔单元、送粉系统、铺粉系统、工作缸系统、电磁圈系统和气体循环系统；
所述工作腔单元包括工作腔体(201)、工作腔体外壳(202)和工作腔保温盒(203)；所述工作腔体外壳(202)的内部安装所述工作腔保温盒(203)，所述工作腔保温盒(203)的内部形成所述工作腔体(201)；
所述光路系统包括光路单元(101)和摄像观测设备(102)；所述光路单元安装于所述工作腔体外壳(202)的顶部，包括光源(1011)和光源运动驱动件(1012)；所述光源(1011)向所述工作腔体(201)内发射垂直向下的激光，所述光源运动驱动件(1012)用于驱动所述光源(1011)按成型轨迹运动；所述摄像观测设备(102)用于在3D打印过程中，对所述工作腔体(201)内的成型过程进行实时监测；
所述工作缸系统包括工作缸(301)、工作缸升降驱动单元(302)以及成型基板(303)；所述工作缸(301)固定安装于所述工作腔体(201)的外部下方；所述成型基板(303)设置于所述工作腔体(201)的内部底部；在所述工作缸(301)内设置所述工作缸升降驱动单元(302)，通过所述工作缸升降驱动单元(302)，驱动所述成型基板(303)进行升降运动；
所述送粉系统包括粉料缸(401)、粉料缸升降驱动单元(402)以及送粉基板(403)；所述粉料缸(401)固定安装于所述工作腔体(201)的外部下方；所述送粉基板(403)设置于所述粉料缸(401)的内部；所述粉料缸升降驱动单元(402)设置于所述粉料缸(401)的内部，并与所述送粉基板(403)连接，用于驱动所述送粉基板(403)在所述粉料缸(401)的内部进行升降运动；
所述铺粉系统包括铺粉刮刀(501)以及铺粉刮刀移动驱动单元；通过所述铺粉刮刀移动驱动单元，驱动所述铺粉刮刀(501)在所述工作腔体(201)内左右水平移动，进而将所述送粉基板(403)上面的粉末均匀铺设于所述成型基板(303)的上面；
所述电磁圈系统包括电磁加热线圈(601)以及加热功率调节单元；所述电磁加热线圈(601)套设于所述工作缸(301)的外部并且靠近所述成型基板(303)的位置；所述加热功率调节单元用于调节所述电磁加热线圈(601)的加热功率；
所述气体循环系统包括工作腔风道(701)、工作腔出风口水冷单元(702)、气体过滤单元(703)、风力单元(704)和工作腔进风口加热装置(705)；所述工作腔体(201)的内部安装所述工作腔风道(701)；所述工作腔风道(701)的出风端通过所述工作腔出风口水冷单元(702)连接到所述气体过滤单元(703)的进风端；所述气体过滤单元(703)的排风端与所述风力单元(704)的进风端连通；所述风力单元(704)的排风端通过所述工作腔进风口加热装置(705)，连接到所述工作腔风道(701)的进风端，所述工作腔风道(701)的进风端即为所述工作腔体(201)的进风端。
2.根据权利要求1所述的一种基于中频电磁加热原理的高温金属3D打印机，其特征在于，所述工作缸升降驱动单元(302)和所述粉料缸升降驱动单元(402)的结构相同，均采用丝杆螺母副驱动机构。
3.根据权利要求2所述的一种基于中频电磁加热原理的高温金属3D打印机，其特征在于，所述丝杆螺母副驱动机构包括：驱动电机(3021)、丝杆(3022)、螺母(3023)以及外接件(3024)；
所述驱动电机(3021)的输出端与所述丝杆(3022)连接，用于驱动所述丝杆(3022)转动；所述螺母(3023)套于所述丝杆(3022)上面，用于将所述丝杆(3022)的旋转运动转化为所述螺母(3023)的直线运动；所述外接件(3024)固定于所述螺母(3023)上面；当所述螺母(3023)进行升降运动时，带动所述外接件(3024)同步进行升降运动。
4.一种权利要求1-3任一项所述的基于中频电磁加热原理的高温金属3D打印机的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，主控机预建立需要加工零件的三维实体模型；所述主控机对所述三维实体模型进行分层切片处理，得到每个截面的轮廓数据；再根据每个截面的轮廓数据生成填充扫描路径；
步骤2，进行3D打印前，检测工作腔体(201)内部的氧含量是否低于设定值，如果不低于，向所述工作腔体(201)中充入惰性气体，从而使所述工作腔体(201)中氧含量低于设定值，然后再执行步骤3；否则，直接执行步骤3；
步骤3，主控机首先对工作缸系统的工作缸升降驱动单元(302)进行控制，通过工作缸升降驱动单元(302)调节成型基板(303)的初始位置，使所述成型基板(303)位于初始成型平面；
然后，所述主控机对送粉系统的粉料缸升降驱动单元(402)进行控制，通过粉料缸升降驱动单元(402)调节送粉基板(403)的位置，使送粉基板(403)上的金属粉末材料高出成型基板(303)一个层厚；
然后，所述主控机对铺粉系统的铺粉刮刀移动驱动单元进行控制，通过铺粉刮刀移动驱动单元驱动铺粉刮刀(501)进行左右向移动，从而将送粉基板(403)一个层厚的金属粉末铺设于成型基板(303)的表面，从而使成型基板(303)的表面被铺设一个层厚的金属粉末；
然后，所述主控机对工作缸升降驱动单元(302)进行控制，通过工作缸升降驱动单元(302)使成型基板(303)下降一个层厚；此时制作本层的材料金属粉末即已准备完成；
步骤4，所述主控机通过加热功率调节单元使电磁加热线圈(601)通入设定大小和设定功率的电流，进而在电磁加热线圈(601)中产生高密度的磁力线，磁力线切割位于成型基板(303)上面一个层厚的金属粉末，在金属粉末材料中产生涡流，因此，金属粉末自身的自由电子在有电阻的金属体内流动产生热量，进而实现对金属粉末电磁加热的作用；根据金属粉末的材料和性质，对电磁加热线圈(601)通过电流的大小和功率进行调节，进而使金属粉末被电磁加热后达到设定范围值；同时，当所述金属粉末被电磁加热时，同时使工作腔体(201)内的温度提升，达到制件需求的成型温度；
步骤5，当金属粉末被电磁加热到设定温度值后，所述主控机启动光源(1011)，并使光源(1011)按照本层的填充扫描路径扫描融化本层的金属粉末，从而加工出当前层；
步骤6，随后，所述主控机读入下一层的轮廓数据，使送粉基板(403)上移一个层厚的距离，再使成型基板(303)下移一个层厚的距离，从而使送粉基板(403)上的金属粉末材料高出成型基板(303)顶面一个层厚的距离；然后，通过铺粉系统在成型基板(303)顶面铺粉，再使电磁加热线圈(601)对新铺的金属粉末以及已成型的材料层进行电磁加热，最终使光源(1011)按照当前层的填充扫描路径扫描融化当前层的金属粉末，从而加工出当前层；
如此不断循环，所述主控机读入下一层的轮廓数据并进行加工，直到逐步堆叠成三维金属零件，加工完毕。
5.根据权利要求4所述的基于中频电磁加热原理的高温金属3D打印机的打印方法，其特征在于，步骤5中，当启动光源(1011)进行金属粉末融化成型过程中，同时执行以下操作：
由于激光扫描融化金属粉末的过程中，工作腔体(201)内产生粉尘和烟雾，因此，启动工作腔出风口水冷单元(702)、风力单元(704)和工作腔进风口加热装置(705)；
从工作腔体(201)排出的高温空气经过工作腔出风口水冷单元(702)冷却后，进入到气体过滤单元(703)；气体过滤单元(703)将空气中的粉尘和烟雾过滤，再将过滤后的空气在风力单元(704)的作用下送入工作腔进风口加热装置(705)；通过工作腔进风口加热装置(705)，将过滤后的空气加热到设定值，再送回到工作腔体(201)，由此形成气体循环。
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