CN110355370A - 一种液态金属3d打印装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液态金属3D打印装置，涉及3D打印设备技术领域。该装置包括压力桶和基座，加热压力桶的顶部固定安装有气源进口，加热压力桶的上端中部固定连接于加热保温软管的一端，加热保温软管的另一端固定连接有加热打印喷头，基座的座体一侧固定嵌入安装有用于控制装置运行的控制器，基座的顶部固定安装有X轴板，X轴板的顶部固定连接有打印平台，基座的另一侧固定连接有支架，支架的内侧顶部固定连接有Y轴板，Y轴板靠近打印平台的一侧固定连接有Z轴滑台，且Z轴滑台远离Y轴板的一侧与加热打印喷头固定连接。本发明实现X向、Y向和Z向的动态三维精确定位，加热打印喷头通过控制器的控制系统实现液态金属的打印。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印设备技术领域，具体而言，涉及一种液态金属3D打印装置。
背景技术
对于3D打印原料来说，每种材料都有各自的优缺点。塑料的成本低、可塑性高，但是强度不够；金属够坚固但是很难制造成复杂的形状；玻璃非常好看但是也很易碎。液态金属可以集合上述材料的优点，并且很大程度上弥补它们的缺点。所谓液态金属通常是指在室温附近或更高一些常温下呈液态的金属，也称低熔点金属，如镓基、铋基金属及其合金等。此类金属在常温下可流动，导电性强，热学特性优异，易于实现固液转换。在热控领域，液态金属制作导热膏，用于芯片冷却和电脑器件散热，其沸点高、传热快，与传统材料相比，导热性有了量级的改变；液态金属制造的散热器可以解决热障这一传统材料无法解决的世界性难题，并已形成其独特的理论和技术体系。在电子领域，液态金属可以作为墨水用于3D打印，直接生成电子电路，与传统的金属相比，其打印温度和设备成本均大幅降低，并且制造时间缩短，可实现个性化定制。在医学领域，液态金属与人体有良好的生物相容性，可以将神经电信号连通，用以修复断裂神经。在机械领域，与传统的聚合物材料相比，液态金属自驱动、可变形、能跑会跳，为研发柔性机器人提供了路径。
3D打印作为最具创新意识和能力的技术，但常规金属3D打印由于采用的是熔点高达数百度甚至上千度的金属耗材，往往需要使用高功率激光或能量束成型，成本昂贵。如使用液态金属成本可以大大降低，提高了制造速度，因为液态金属在3D打印过程中原材料是液态形式，但打印堆积起来就会固化。且液态金属的熔点较低，可以与其他材料一并打印，如3D打印无人机，含有金属和非金属的结构，使用液态金属3D打印可以一气呵成。液态金属3D打印还可以打印到不同的凝胶里面，实现悬空打印，形成可拉伸变形的柔性电子。这是液态金属给传统制造和增材制造带来了颠覆性的变革。
研究3D打印液态金属技术的主要原因有两个：一是液态金属3D打印可以制造常规金属3D打印所能制造的任何复杂结构，甚至实现4D打印，由于液态金属在常温环境下易于实现固液转化或其他变形，所以可通过电场或磁场等控制金属变形。二是液态金属3D打印超越了常规的3D打印，是一种功能性3D打印技术，可以直接打印出电子元件。常规金属3D打印是很难制造出三维立体电路的，但液态金属3D打印不仅可以制造，还可以在各种不同的表面上打印功能元件，甚至在人类皮肤上也可成型。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种液态金属3D打印装置。该装置利用液态金属易于实现固液转换的特点，3D打印一次成型，由此免去了繁琐的加工程序，解决了许多领域传统技术的应用存在瓶颈的问题。
为实现上述利用液态金属易于实现固液转换的特点，3D打印一次成型，由此免去了繁琐的加工程序的目的，本发明提供如下技术方案：一种液态金属3D打印装置，包括压力桶和基座，所述加热压力桶的顶部固定安装有气源进口，所述加热压力桶的上端中部固定连接于加热保温软管的一端，所述加热保温软管的另一端固定连接有加热打印喷头，所述基座的座体一侧固定嵌入安装有用于控制装置运行的控制器，所述基座的顶部固定安装有X轴板，所述X轴板的顶部固定连接有打印平台，所述基座的另一侧固定连接有支架，所述支架的内侧顶部固定连接有Y轴板，所述Y轴板靠近打印平台的一侧固定连接有Z轴滑台，且Z轴滑台远离Y轴板的一侧与加热打印喷头固定连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述压力桶的内部设有加热器以及定量齿轮泵。
作为本发明的一种优选技术方案，所述加热打印喷头采用口径为0.05mm-0.1mm的喷嘴。
作为本发明的一种优选技术方案，所述控制器上设有触控荧幕，所述控制器的控制系统内建立3D打印工艺软件和3D打印模型库。
作为本发明的一种优选技术方案，所述加热打印喷头的出口部安装有冷风机。
作为本发明的一种优选技术方案，所述加热打印喷头位于打印平台的正上方。
与现有技术相比，本发明提供了一种液态金属3D打印装置，具备以下有益效果：本发明实现X向、Y向和Z向的动态三维精确定位，加热打印喷头通过控制器的控制系统实现液态金属的打印，特别是压力桶内设有加热器以及定量齿轮泵，温度可以自行设定，可选用不同液化温度的液态金属，加热打印喷头带有冷风机，可以随形冷却，大大提高了打印的表面质量，控制器的控制系统内建立了强大的工艺控制软件，以便快捷方便地打印出各种液态金属的原型，可根据不同成分的液态金属选择不同的打印参数，打印效率高，质量可靠，也可以根据内存的数据库操作者自由组合打印自己想打印的形状，特别能激发人的空间想象力和创造力，液态金属直接打印样品新技术应用领域极为广阔，有望催生出一系列超越传统理念的电子工程学及3D机电打印技术，从而加快电子工业和制造业革新的步伐。
附图说明
图1为本发明提出的一种液态金属3D打印装置的结构示意图。
图中：1、压力桶；2、气源进口；3、加热保温软管；4、加热打印喷头；5、Z轴滑台；6、Y轴板；7、X轴板；8、打印平台；9、控制器；10、基座；11、支架。
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。
请参阅图1，一种液态金属3D打印装置，包括压力桶1和基座10，所述加热压力桶1的顶部固定安装有气源进口2，所述加热压力桶1的上端中部固定连接于加热保温软管3的一端，所述加热保温软管3的中间缠绕加热丝，外加一个温控器，且温控器的型号为KSD301，所述加热保温软管3的另一端固定连接有加热打印喷头4，所述基座10的座体一侧固定嵌入安装有用于控制装置运行的控制器9，所述基座10的顶部固定安装有X轴板7，所述X轴板7的顶部固定连接有打印平台8，所述加热打印喷头4位于打印平台8的正上方，所述基座10的另一侧固定连接有支架11，所述支架11的内侧顶部固定连接有Y轴板6，所述Y轴板6靠近打印平台8的一侧固定连接有Z轴滑台5，且Z轴滑台5远离Y轴板6的一侧与加热打印喷头4固定连接，实现X向、Y向和Z向的动态三维精确定位，加热打印喷头4通过控制器9的控制系统实现液态金属的打印，特别是压力桶1内设有加热器以及定量齿轮泵，温度可以自行设定，可选用不同液化温度的液态金属，加热打印喷头4带有冷风机，可以随形冷却，大大提高了打印的表面质量，控制器9的控制系统内建立了强大的工艺控制软件，以便快捷方便地打印出各种液态金属的原型，可根据不同成分的液态金属选择不同的打印参数，打印效率高，质量可靠，也可以根据内存的数据库操作者自由组合打印自己想打印的形状，特别能激发人的空间想象力和创造力，液态金属直接打印样品新技术应用领域极为广阔，有望催生出一系列超越传统理念的电子工程学及3D机电打印技术。
作为本实施例的一种具体技术方案，所述压力桶1的内部设有加热器以及定量齿轮泵。
本实施方案中，加热器温度可以自行设定，可选用不同液化温度的液态金属，定量齿轮泵负责将融化的液态金属从压力桶1通过加热保温软管3送入加热打印喷头4，
作为本实施例的一种具体技术方案，所述加热打印喷头4采用口径为0.05mm-0.1mm的喷嘴。
本实施方案中，选用口径为0.1mm的喷嘴，喷嘴根据所需的打印精度快速更换。
作为本实施例的一种具体技术方案，所述控制器9上设有触控荧幕，所述控制器9的控制系统内建立3D打印工艺软件和3D打印模型库。
本实施方案中，建立3D打印工艺软件和3D打印模型库，可以快捷方便地打印出各种液态金属的原型，可根据不同成分的液态金属选择不同的打印参数，打印效率高。
作为本实施例的一种具体技术方案，所述加热打印喷头4的出口部安装有冷风机。
本实施方案中，冷风机可以随形冷却，大大提高了打印的表面质量。
本发明的工作原理及使用流程：在使用时，将液态金属置入压力桶1中，设定控制器9内打印参数，启动压力桶1中的加热器进行升温，升高到合适的温度后，通过定量齿轮泵将液态金属从加热保温软管3输送到加热打印喷头4内，通过加热打印喷头4的碰嘴将液态金属喷到打印平台8上，加热打印喷头4上的冷风机进行随形冷却。
综上所述，该液态金属3D打印装置，实现X向、Y向和Z向的动态三维精确定位，加热打印喷头4通过控制器9的控制系统实现液态金属的打印，特别是压力桶1内设有加热器以及定量齿轮泵，温度可以自行设定，可选用不同液化温度的液态金属，加热打印喷头4带有冷风机，可以随形冷却，大大提高了打印的表面质量，控制器9的控制系统内建立了强大的工艺控制软件，以便快捷方便地打印出各种液态金属的原型，可根据不同成分的液态金属选择不同的打印参数，打印效率高，质量可靠，也可以根据内存的数据库操作者自由组合打印自己想打印的形状，特别能激发人的空间想象力和创造力，液态金属直接打印样品新技术应用领域极为广阔，有望催生出一系列超越传统理念的电子工程学及3D机电打印技术，从而加快电子工业和制造业革新的步伐。
需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种液态金属3D打印装置，包括压力桶(1)和基座(10)，其特征在于：所述加热压力桶(1)的顶部固定安装有气源进口(2)，所述加热压力桶(1)的上端中部固定连接于加热保温软管(3)的一端，所述加热保温软管(3)的另一端固定连接有加热打印喷头(4)，所述基座(10)的座体一侧固定嵌入安装有用于控制装置运行的控制器(9)，所述基座(10)的顶部固定安装有X轴板(7)，所述X轴板(7)的顶部固定连接有打印平台(8)，所述基座(10)的另一侧固定连接有支架(11)，所述支架(11)的内侧顶部固定连接有Y轴板(6)，所述Y轴板(6)靠近打印平台(8)的一侧固定连接有Z轴滑台(5)，且Z轴滑台(5)远离Y轴板(6)的一侧与加热打印喷头(4)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种液态金属3D打印装置，其特征在于：所述压力桶(1)的内部设有加热器以及定量齿轮泵。
3.根据权利要求1所述的一种液态金属3D打印装置，其特征在于：所述加热打印喷头(4)采用口径为0.05mm-0.1mm的喷嘴。
4.根据权利要求1所述的一种液态金属3D打印装置，其特征在于：所述控制器(9)上设有触控荧幕，所述控制器(9)的控制系统内建立3D打印工艺软件和3D打印模型库。
5.根据权利要求1所述的一种液态金属3D打印装置，其特征在于：所述加热打印喷头(4)的出口部安装有冷风机。
6.根据权利要求1所述的一种液态金属3D打印装置，其特征在于：所述加热打印喷头(4)位于打印平台(8)的正上方。
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| KR102331977B1 (ko) | 2020-05-15 | 2021-11-29 | 한국생산기술연구원 | 액상 다이렉트 적층이 가능한 3d 프린터 및 이를 이용한 3d 프린팅 방법 |
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