CN111558776A - 用于通过金属沉积进行三维打印的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于通过金属沉积进行三维打印的装置(10b)，包括用于在惰性气氛下将金属丝(18)引导到外壳(12)中的引导管(16b)，其特征在于，该装置包括注入设备(30)，用将惰性气体(32)注入到引导管(16b)中，所述注入设备(30)包括惰性气体供应管道(36)，其下游端(362)通向导管(16b)，并且其上游端(361)连接惰性气体供应设备(34)，引导管(16b)基本上是直的，在通向引导管(16b)的惰性气体供应管道(36)的出口处，惰性气体供应管道(36)的下游端(362)在与引导管的延伸方向(X)形成严格地小于90°的方向延伸。惰性气体供应管道的布置限制了将空气引入到外壳的惰性空气中。

Description

用于通过金属沉积进行三维打印的装置

技术领域

本发明涉及三维打印装置的领域，更具体地涉及用于通过金属沉积进行三维打印的装置。

背景技术

使用所谓的LMD(激光金属沉积)工艺的三维打印包括连续地沉积熔融金属的薄层。

图1示出了已知类型的LMD打印装置10a，其包括在惰性气氛下的外壳12，具有用于引导金属丝18的纵向引导管16a的头部14a。头部14a通向外壳12，并且具有细长的管状主体，远端20a连接到金属丝18出口喷嘴。金属丝18的引导管16a安装在头部14a的细长管状主体中。该引导管16a包括形成金属丝18出口喷嘴的远端部分20a。

从头部14a出来的金属丝18被头部14a带有的加热设备22加热。这些加热设备包括激光器，定向该激光器以熔化从导管出来的金属丝18。这些加热设备包括用于发射一个或多个高温激光束的设备22b，该激光束撞击并熔化金属丝18。

在操作期间，在引导管16a的近端20b处插入金属丝18，并且该金属丝在引导管16a中并沿着引导管16a移动。必须在引导管16a的内环形表面和金属丝18的外环形表面之间提供环形间隙，以允许其移动到引导管16a的远端20a。一旦金属丝已经从喷嘴中出来，就通过加热设备22对其进行加热。这种加热是通过激光束在距出口喷嘴一定距离处进行的，熔化了金属丝18。将处于熔融状态的金属丝连续地施用到基底24上或预先被施用以形成期望的三维部分的熔融金属的薄层26之一上。

这种打印工艺导致与通过引导管16a将外部空气28引入外壳12中有关的困难。

特别地，该困难涉及从引导管外部将外部空气28流引入到引导管16中，然后该外部空气流通过出口喷嘴排出到外壳12中。该空气28在惰性气氛下污染外壳12，并氧化熔融金属的薄层26，该熔融金属的薄层26叠加在一起制造要打印的部分。

响应于现有技术的上述问题，本发明旨在实现三维打印装置。

发明内容

因此，本文件涉及一种用于通过金属沉积进行三维打印的装置，该装置包括用于在惰性气氛下，引导金属丝通向外壳的引导管，其特征在于，该装置包括用于将惰性气体注入到引导管中的注射设备。用于将惰性气体注入到金属丝引导管中的设备的存在使得可以在导管中产生超压，并且防止引入到引导管中的外部空气到达金属丝通过其离开的引导管的远端。因此，在引导管中产生的该超压防止外部空气在惰性气氛下进入外壳，并防止氧化基体上沉积的熔融金属的薄层或其他之前沉积的熔融金属的薄层。

注入设备可以包括惰性气体供应管道，其下游端通向引导管，并且其上游端连接惰性气体供应设备。

惰性气体注入设备包括惰性气体供应管道，该惰性气体供应管道与金属丝引导管以及与惰性气体供应设备流体连通，该惰性气体供应设备在上游端供应惰性气体供应管道。惰性气体流经供应管道，直到在引导管的下游端出现。

引导管可以是基本直的。惰性气体供应管道可在其下游端处，在基本上垂直于引导管的方向开口。

更一般地，引导管可以是基本直的，在通向引导管的惰性气体供应管道出口处，惰性气体供应管道的下游端在与引导管的延伸方向形成小于或等于90°的角度的方向上延伸。这样，通过相对较小的惰性气体流，更容易阻止外部空气流入引导管。

上述角度可以包括在引导管的第一直线部分和惰性气体供应管道的第二直线部分之间，第一直线部分从引导管的远端延伸到通向引导管的惰性气体供应管道出口，并且第二直线部分接合惰性气体供应管道出口到引导管。

惰性气体供应管道出口的定向会在金属丝导管中产生超压，从而阻止引入到金属丝导管中的外部空气的流动。这样，金属丝引导管在产生的超压与其远端之间，即在外壳内部，没有富氧空气。惰性气体供应管道的这种布置限制了将空气引入到外壳的惰性空气中。

此外，为了进一步防止外部空气的引入，可以期望上述角度严格地小于90°。这样，来自供应管道的空气流大部分被引导朝向通向外壳外部的引导管的端部。

注入设备可以构造成以2巴至6巴之间的流量注入惰性气体。

在2巴至6巴之间的惰性气体流量产生超压，并阻止外部空气在金属丝引导管中的移动。

惰性气体可以是氩气或氮气。该气体避免了与零件和/或沉积材料的任何反应，因此避免了与外部大气有关的任何污染。

该装置仍可以包括能够熔化金属丝的加热设备。

这些加热设备可以被容纳在包括加热设备的头部中，该加热设备围绕金属丝引导管布置。

加热设备可以包括一个或多个用于发射激光束的设备，激光束在金属丝的给定应用点会聚。

支撑加热设备的头部可以在结构上与金属丝引导管分开。

当阅读以下参考附图的非限制性实施例给出的描述时，将更好地理解本发明并且本发明的其他细节，特征和优点将显现。

附图说明

图1是根据上述现有技术的三维打印装置的示意图，

图2是根据说明书中所述的一个实施方式的三维打印装置的示意图。

图3是表示图2的变型的装置的示意图。

图4是表示又一变型的装置的示意图。

具体实施方式

根据本发明的用于三维打印的装置10b包括：在惰性气氛下的外壳12，用于注入惰性气体32的设备30，以及头部14b，头部14b包括用于引导金属丝18的引导管16b。头部14b通向外壳12，并且具有细长的管状主体，其中安装有用于引导金属丝18的管状导管16b。头部14b，并且更准确地说是容纳在头部14b中的引导管16b，具有与金属丝出口喷嘴连接的远端20b。

惰性气体32注入设备30包括连接到供应设备34的惰性气体供应管道36。惰性气体32从连接供应设备的管道的上游端361进入供应管道36，并从供应管道的下游端362排放到金属丝引导管16b。

金属丝引导管16b基本上是直的，并且在延伸方向X上延伸。惰性气体供应管道36在其下游端362处，在基本上垂直于金属丝导管16b的延伸方向X的方向上开口。

注入设备30被配置为以2巴至6巴之间的流量注入惰性气体32。

当将惰性气体32以2巴至6巴之间的流量注入到惰性气体供应管道36中时，引入到金属丝引导管16b中的惰性气体32在金属丝引导管中产生超压。由注入惰性气体32产生的超压防止已经进入引导管16b的外部空气28移动超过该超压。因此，金属丝引导管16b在超压与引导管16b的远端20b之间具有无氧流体。

在特定的实施方式中，头部14b在引导管16b的承受超压的区域与金属丝出口喷嘴之间具有通孔(未示出)。通孔允许引导管16b与外壳流体连通。

现在参考图3，该图3是图2所示实施方式的变型。它与该先前的实施方式的不同之处在于，惰性气体供应管道未相对于金属丝引导管成90°定向。实际上，可以观察到，惰性气体供应管道38的下游端362在方向D上开口，在通向引导管的惰性气体供应管道的出口处，在其下游端与引导管的延伸方向X形成小于90°的角度。小于90°的这种定向可以有利于惰性气体流朝向引导管的一端定向，该方向与布置在外壳30内部的方向相反。

图4中的实施方式表示另一实施方式，其中引导管16c在结构上与带有加热设备22b的头部14b不同。因此，可以看出，流动引导管没有如图1的实施方式那样安装在细长的管状主体中。

Claims (6)

1.一种用于通过金属沉积进行三维打印的装置(10b)，包括用于在惰性气氛下将金属丝(18)引导到外壳(12)中的引导管(16b)，其特征在于，该装置包括注入设备(30)，用将惰性气体(32)注入到引导管(16b)中，所述注入设备(30)包括惰性气体供应管道(36)，其下游端(362)通向引导管(16b)，并且其上游端(361)连接惰性气体供应设备(34)，引导管(16b)基本上是直的，在通向引导管(16b)的惰性气体供应管道(36)的出口处，惰性气体供应管道(36)的下游端(362)在与引导管的延伸方向(X)形成严格地小于90°的方向延伸。

2.根据权利要求1所述的用于通过金属沉积进行三维打印的装置(10b)，其中，配置所述注入设备(30)，以在2巴和6巴之间的流量注入惰性气体(32)。

3.根据权利要求1所述的用于通过金属沉积进行三维打印的装置(10b)，其中，所述惰性气体(32)是氩气或氮气。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的用于通过金属沉积进行三维打印的装置(10b)，包括能够熔化金属丝的加热设备。

5.根据权利要求4所述的用于通过金属沉积进行三维打印的装置(10b)，其中，所述装置包括具有加热设备的头部，所述加热设备围绕金属丝引导管(16)布置。

6.根据权利要求4所述的用于通过金属沉积进行三维打印的装置(10b)，其中，所述加热设备包括一个或多个用于发射激光束的设备(22b)，所述激光束在所述金属丝(18)的给定施加点处会聚。

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