CN113042756A - 一种三维打印密封装置、系统及增材制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种三维打印密封装置、系统及增材制造方法，涉及三维打印技术领域，用于在减少研发成本和研发周期的情况下，为三维打印设备的新材料打印提供密封的打印环境。该三维打印密封装置包括基材、打印罩、封口结构、气体检测器和控制器。本发明提供的增材制造方法用于在三维打印密封装置中打印产品。

Description

一种三维打印密封装置、系统及增材制造方法

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种三维打印密封装置、系统及增材制造方法。

背景技术

在增材制造技术领域进行新材料测试时，由于每一种材料都有不同的成形工艺，因此，同一种材料应用在不同的设备中时，要想真实的体现设备状态，就需要进行工艺测试，即在密封的环境下使用新材料进行打印。

目前，常用的方法是对三维打印设备整体做密封性试样。但这种方法需要消耗大量的惰性气体，且为了控制三维打印设备内的打印仓体的氧气浓度不超过设定烟气浓度，至少需要对三维打印设备的打印仓体进行3h～4h的洗气操作，这样会造成了惰性气体的大量使用，增加了研发成本和研发周期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维打印密封装置、系统及增材制造方法，用于在减少研发成本和研发周期的情况下，为三维打印设备的新材料测试阶段提供密封的打印环境。

第一方面，本发明提供一种三维打印密封装置，包括基材、打印罩、封口结构、气体检测器和控制器。所述打印罩罩设在所述基材上，所述打印罩与所述基材密封连接。所述打印罩具有开口，所述封口结构位于所述开口内，所述封口结构与所述开口的侧壁密封连接，激光头贯穿所述封口结构伸入所述打印罩内。所述气体检测器的探头至少位于所述打印罩内，用于检测所述打印罩内的至少一种气体的含量信息，并将所述至少一种气体的含量信息发送给控制器。所述控制器用于根据所述至少一种气体的含量信息确定目标气体含量大于预设目标气体含量的情况下，控制充气设备向所述打印罩充入惰性气体。

采用上述技术方案的情况下，本发明提供的三维打印密封装置通过设置基材，一方面可以为零件的三维打印提供打印平台，另一方面，在三维打印过程中，三维打印密封装置可以通过基材固定，以保证三维打印密封装置不会发生位移，从而避免在打印过程中，由于三维打印密封装置发生位移而影响打印结果和三维打印密封装置的密封效果。同时，打印罩与所述基材密封连接，封口结构与开口的侧壁密封连接，从而保证三维打印密封装置的内部尽可能为密封的环境，尽可能多的避免在打印过程中，由于外界空气进入密封腔内导致密封腔内的气体环境中氮、氧含量上升，需要补充大量惰性气体的情况发生，减少惰性气体的浪费，降低成本。

基于此，使用该三维打印密封装置进行新材料的测试时，仅激光头贯穿封口结构伸入打印罩内，而三维打印设备的其他结构均处于打印罩外部。因此，该打印罩相对于现有技术中三维打印仓体，空间尺寸足够小。且在新材料测试时，仅需要打印出简单的结构进行试验即可，因此，可以在小体积的打印罩内进行打印，而不用在三维打印仓体内进行打印，从而减少了惰性气体的使用量，减少了抽真空的时间，降低了成本。

另外，本发明提供的三维打印密封装置中还包括气体检测器和控制器。其中，气体检测器用于检测打印罩内的气体参数，以保证打印罩内的打印环境符合相应的材料的要求。控制器用于根据至少一种气体的含量信息确定目标气体含量大于预设目标气体含量的情况下，控制充气设备向打印罩充入惰性气体，从而可以保证打印罩内的环境符合相应的材料的打印环境，保证打印的有效性。

综上，本发明提供的三维打印密封装置可以减少惰性气体的消耗，减少研发成本的同时，减少研发周期。

第二方面，本发明提供一种三维打印系统，包括：第一方面或者第一方面任一可能的实现方式提供的三维打印密封装置。充气设备，所述充气设备和控制器通信连接。抽真空设备，所述抽真空设备和控制器通信连接。三维打印设备，所述三维打印设备具有激光头。

第二方面所提供的三维打印系统的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式所描述的三维打印密封装置的有益效果相同，在此不做赘述。

第三方面，本发明提供一种增材制造方法，应用于增材制造系统。该增材制造方法包括：获取所述气体检测器发送的所述打印罩内的至少一种气体的含量信息。根据所述至少一种气体的含量信息确定目标气体含量大于预设目标气体含量的情况下，控制充气设备向所述打印罩内充入惰性气体。根据所述至少一种气体的含量信息确定目标气体含量小于或等于预设目标气体含量的情况下，控制激光头在打印罩内的基材上进行三维打印。

第三方面所提供的增材制造方法的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式所描述的三维打印密封装置的有益效果相同，在此不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的三维打印密封装置的主视图；

图2为本发明实施例提供的三维打印密封装置的左视图；

图3为本发明实施例提供的三维打印密封装置的立体图一；

图4为本发明实施例提供的三维打印密封装置的立体图二；

图5为本发明实施例提供的一种增材制造方法的流程框图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

增材制造是以数字化模型文件为基础，通过软件与数控系统将特制材料逐层堆积固化，制造出实体产品的一项新型智能制造技术。与传统的“减材”制造加工模式不同，大大节约了原材料的使用，同时突破了传统加工方式的约束，通过简化产品设计，提高了零部件的集成度，大力缩短了产品的开发周期。尤其是在航空航天领域，增材制造技术的优势更加凸显。在航空航天领域，为实现零件的高性能，需要大量使用钛合金和高温合金，而这些材料的加工存在较多困难，传统的锻造工艺会切削产生大量难以再利用的废屑，造成大量原材料浪费，而采用增材制造技术，一般可以节约60％～70％以上的昂贵材料。

激光送粉增材制造技术在成形过程中，大部分材料都需要在惰性气体保护下进行打印，否则会对打印出的零件的性能有很大的影响。例如，在非惰性气体保护的环境下进行打印时，最终成形的零件上会有黑色的杂质，经过扫描电镜能谱测试分析，这些黑色杂质多为O、C、Al、Ti、Nb等元素的碳化物及氧化物。经试棒力学检测，试棒断口端面有黑色杂质的，其性能较差；试棒断口端面无黑色杂质，性能较好，可达锻件水平。

又例如，钛合金在非惰性气体保护的环境下进行打印时，其表面会形成不同的氧化物，严重影响了打印的钛合金零件韧性和内部质量。所以，在零件成形过程中打印仓体内有惰性气体保护是必要的。

基于上述描述，在三维打印设备中进行新材料的测试时，需要在密封且有惰性气体保护的环境下进行。但是如果对三维打印设备整体做密封性试样，需要消耗大量的惰性气体，且为了保证三维打印设备内的氧气浓度符合要求，至少3h～4h左右需要对三维打印设备的打印仓体进行洗气。这样不仅造成了严重的经济损失，且增加研发成本和研发周期。

针对现有技术中在三维打印设备中进行新材料测试时存在的问题，本发明实施例提供了一种三维打印系统，用于在新材料测试阶段，实现使用新材料打印产品。该三维打印系统包括：三维打印密封装置、充气设备、抽真空设备、水冷设备、送粉装置以及三维打印设备。其中，三维打印设备具有激光头，充气设备和三维打印密封装置的控制器通信连接，抽真空设备和三维打印密封装置的控制器通信连接，水冷设备和三维打印密封装置的控制器通信连接，送粉装置和三维打印密封装置的控制器通信连接。

在实际应用中，上述水冷设备可以为水冷机，用于向激光头提供冷却水，以防止激光头在工作过程中，温度过高，对激光头产生损坏。具体的，在激光头的周围设置有冷却块，冷却块和水冷机通过进水管道和出水管道连接。由水冷机通过进水管道向位于激光头周围的冷却块内通入冷却水，通过冷却水在冷却块内循环的过程中，可以及时带走打印过程产生的热量，并通过出水管道排出，从而保护激光头。需要说明的是，通入冷却块中的冷却水的温度可以由水冷机进行设定。

图1示例出了本发明实施例提供的三维打印密封装置的主视图，图2示例出本发明实施例提供的三维打印密封装置的左视图，图3示例出本发明实施例提供的三维打印密封装置的立体图一，图4示例出本发明实施例提供的三维打印密封装置的立体图二。如图1～图4所示，上述三维打印密封装置包括基材、打印罩2、封口结构3、气体检测器4和控制器(图中未示出)。

如图1～图4所示，上述打印罩2罩设在基材上，打印罩2与基材密封连接。该基材可以为打印基板12，该打印基板12可以通过打印工装夹具直接固定在固定架上进行打印。此时，打印基板12和打印罩2可以通过密封胶带实现密封连接。应理解，这里的打印工装夹具的结构是目前三维打印设备中常用的结构，其具体的结构在此不再赘述。

如图1～图4所示，上述三维打印密封装置还包括底座11，所述基材可拆卸的设在所述底座11上。此时，该基材可以为打印基板12。该打印基板12的第一面和底座11可拆卸连接，打印基板12的第二面和打印罩2密封连接。

在实际应用中，上述底座可以为一固定板，可以通过将固定板固定在打印区域后，再将与打印罩密封连接的打印基板的一面和底座固定在一起，以保证在材料打印的过程中，打印基板不会或者几乎不会发生位移。具体的，该固定板上可以设有多个倒置的T形凹槽，在打印基板上具有多个通孔，在多个倒置的T形凹槽与多个通孔之间，具有与倒置的T形凹槽可滑动连接的螺栓。在组装时，首先，可以将固定板固定在对应的打印区域后，根据打印基板的安装位置向对应的多个倒置的T形凹槽内滑动连接螺栓，此时螺栓的头部区域与倒置的T形凹槽可滑动连接，螺栓的具有螺纹的螺杆区域穿过打印基板的通孔后，通过与其配合的螺母固定连接在一起，从而使得打印基板和固定板不会发生位移。这里需要说明的是，打印基板上的通孔可以围绕打印基板设置在打印基板的边缘区域，以保证在固定的螺母不会影响到产品的打印。

在实际应用中，上述螺栓的头部区域可以设置为与固定板上的倒置的T形凹槽配合的形状相近似或者相同的T形，使得螺栓的头部区域可以在固定板上的倒置的T形凹槽内滑动的同时，也可以保证在固定打印基板时，螺栓的头部区域与固定板上的倒置的T形凹槽之间几乎没有缝隙，以提高打印基板固定的稳定性，保证打印过程中不会发生位移。至于螺栓以及和该螺栓配合连接的螺母的尺寸可以根据实际情况机型选择，在此不作限定。

至于上述基材和打印罩的密封连接方式，可以为，该打印基板的第二面可以直接和打印罩密封连接。当然，该打印基板也可以通过密封围挡与打印罩连接。

例如，当该打印基板的第二面直接与打印罩连接时，打印基板的第二面可以通过密封胶带和打印罩粘接在一起。具体的，为了保证连接的效果，打印罩可以包裹打印基板的底部的边缘区域，然后使用密封胶带将打印罩和打印基板的底部粘接在一起。

又例如，该三维打印密封装置还可以包括密封围挡，打印罩可以通过密封围挡与打印基板密封连接。具体的，为了便于连接密封围挡和打印基板的第二面，该密封围挡可以为金属材质的密封围挡。当该密封围挡为金属材质的密封围挡时，可以使用焊接的方式将该金属围挡和打印基板的第二面焊接在一起，实现金属围挡和打印基板的第二面的密封连接。应理解，该金属围挡为有一定厚度的金属圈，这里的厚度的具体数值可以根据实际工艺需求进行选择，在此不做限定。在确定金属围挡和打印基板的第二面的密封连接后，可以使用密封胶带将金属围挡与打印罩粘接固定在一起，从而实现打印罩和打印基板的第二面的密封连接。此时，该打印罩的底部可以设计一个延伸结构，延伸结构的延伸方向和金属围挡的延伸方向平行。具体的，该延伸结构可以为一直径略小于金属围挡的直径的密封圈，且该密封圈的外表面与金属围挡的内表面配合连接，以保证该金属围挡可以和打印罩密封连接在一起。应理解，本发明实施例中提到的密封胶带是指现有有技术中具有密封效果的胶带。具体的，密封胶带的材质可以根据要粘接的密封围挡的材质和打印罩的材质进行选择，再此不做限定。

至于上述打印罩的材质，为了能直观的看清打印罩内部的打印情况，上述打印罩可以选用透明的材质制备而成，例如，该打印罩的材质可以是耐高温的透明玻璃，也可以是耐高温的透明塑料等。

如图1～图4所示，上述打印罩2具有开口，封口结构3位于开口内，封口结构3与开口的侧壁密封连接，激光头贯穿封口结构伸入打印罩内。

在实际应用中，如图1～图4所示，该封口结构3可以设置在基材的正对面，以保证激光头5的活动区域最大。应理解，该封口结构3的形状可以是圆形的，也可以是方形的，当然也可以是其他形状。至于封口结构3的材质，可以结合打印罩2的支撑力来选择。当上述打印罩2的支撑力较强时，例如，该打印罩2的材质为耐高温的透明玻璃时，由于玻璃的支撑力较强，因此，封口结构3的材质可以是具有一定重量的金属材质。当上述打印罩2的材质的支撑力较弱时，例如，该打印罩2的材质为耐高温的透明塑料时，封口结构3的材质可以是重量较轻的塑料材质。

为了保证封口结构与打印罩具有的开口的侧壁密封连接，上述三维打印密封装置还包括密封件，该密封件设置在开口的内壁，封口结构通过密封件与所述开口密封连接，从而保证打印罩内部处于密封环境，减少在材料打印前的抽真空时间，同时，在密封环境下，可以减少使用惰性气体洗气的次数，从而减少了惰性气体的使用量，节省了研发成本。在实际应用中，这里的密封件可以是密封圈。该密封圈的形状与封口结构的形状一致。密封圈的材质可以为橡胶材质，也可以为硅胶材质，也可以为热塑性聚氨酯弹性体材质等，在此不作限定。

如图1～图4所示，上述封口结构3可以包括结构本体31以及盖设于结构本体31上的弹性密封件。该弹性密封件具有用于供激光头5穿过的安装通孔，安装通孔直径小于激光头5的直径。以保证激光头5在按照打印路径打印的过程中，弹性密封件可以与激光头5紧密的连接在一起，不会由于激光头5的移动而有大面积的空气进入打印罩2内。基于此，为了保证弹性密封件的密封效果，该弹性密封件的材质可以为具有弹性的塑料材质，例如，该弹性密封件的材质可以为热塑性聚氨酯弹性体，也可以为硅胶等。

至于弹性密封件和结构本体的连接方式，为了保证弹性密封件和结构本体之间的密封连接，该弹性密封件可以包裹结构本体，然后通过将包裹有弹性密封件的结构本体和打印罩连接在一起，由于密封件的存在，使得该打印罩、弹性密封件和结构本体可以实现密封连接。当然，为了保证密封效果，还可以使用密封胶带将包裹在结构本体上的弹性密封件和结构本体粘接在一起。

如图1～图4所示，当上述封口结构3封口结构还包括卡件311，结构本体31朝向弹性密封件的表面具有与卡件311配合的凹槽，弹性密封件通过卡件311和凹槽固定在结构本体31上；其中，凹槽为环绕结构本体31朝向弹性密封件的表面的凹槽。

在实际应用中，可以通过在上述凹槽内、在第一底座与凹槽连接的一面上分别设有磁性材料，然后，将弹性密封件盖在结构本体的外表面上，将第一底座吸附在凹槽上，从而使得弹性密封件可以和结构本体固定在一起。当然，也可以使用第一底座的自身重力将弹性密封件和结构本体固定在一起，此时，要保证打印罩的材质的支撑力较强。

如图1～图4所示，上述气体检测器4的探头至少位于打印罩2内，用于检测打印罩2内的至少一种气体的含量信息，并将至少一种气体的含量信息发送给控制器，以保证打印罩内的打印环境符合相关材料的打印环境要求，减少杂质对打印的产品的影响，从而可以准确的判定使用新材料打印出的产品的性能。

在实际应用中，由于在氧含量较高时，打印的零件中会掺杂很多氧化物杂质，因此，上述气体检测器可以为氧含量传感器，用于检测打印罩内的氧气含量。这里需要说明的是，打印罩内的氧气的含量是根据需要打印的材料进行设定，不是固定不变的。例如，当需要打印的材料为高温合金时，该打印罩内的氧气含量可以为1000ppm内，又例如，当需要打印的材料为钛合金时，氧含量要求更加严格，打印罩内的氧气含量需要在100ppm以下等。

如图1～图4所示，上述控制器用于根据至少一种气体的含量信息确定目标气体含量大于预设目标气体含量的情况下，控制充气设备向打印罩2充入惰性气体。具体的，该控制器可以控制气体检测器4检测打印罩2内的至少一种气体的含量信息，气体检测器4将检测的至少一种气体的含量信息发送给控制器，控制器接收气体检测器4发送的至少一种气体的含量信息，并在确定目标气体含量大于预设目标气体含量的情况下，控制充气设备向打印罩2充入惰性气体，以保证打印罩2内的打印环境符合相应的材料的打印环境的要求，以尽可能少的引入杂质，减少对打印的产品的性能的判定。

上述至少一种气体含量信息可以包括氧气含量信息、惰性气体含量信息中的至少一种。相应的，目标气体可以为氧气、惰性气体中的至少一种。例如，当气体检测器检测的至少一种气体含量信息为氧气含量信息时，气体检测器将检测的氧气含量信息发送给控制器，控制器接收气体检测器发送的氧气含量信息，并在确定氧气含量大于预设氧气含量的情况下，控制充气设备向打印罩充入惰性气体。应理解，这里的预设氧气含量可以根据待打印的材料进行选择，在此不做限定。

如图1～图4所示，上述打印罩2上具有至少一种管路接口6。该至少一种管路接口6包括抽真空管路接口、惰性气体管路接口、送粉管路接口、进水管路接口或出水管路接口。其中，该抽真空管路接口与抽真空管路连接，用于在控制器的控制下对打印罩2进行抽真空处理。惰性气体管路接口用于和惰性气体供应管路连接，用于在控制器的控制下向打印罩2内通入惰性气体。送粉管路接口和送粉管路连接，用于在控制器的控制下向打印基板12送粉。进水管路接口和出水管路接口分别和进水管、出水管连接，用于向位于激光头5上的水冷模块中充入冷却水并提供冷却水的循环环境，从而降低激光头5的工作温度，保证激光头5可以正常工作。需要说明的是，这里的水冷模块为现有技术中常有的水冷模块，在此不做赘述。

为了保证上述每一个管路通过对应的管路接口6后可以与打印罩2密封连接，在每一个管路接口6处可以连接管路密封接头。这里的管路密封接头为市售产品，在此不再赘述。当然，该若干管路接口6也可以位于封口结构3上，此时，弹性密封件上应设有相应的通孔，且该通孔的直径小于相应的管路的直径，以保证每一个管路可以通过该通孔伸入打印罩2内的同时，还可以实现密封的效果。

如图1～图4所示，上述三维打印密封装置还包括与打印罩2密封连接的过滤器7，该过滤器7与控制器通信连接，过滤器7用于在控制器的控制下对打印罩2内的气体进行过滤。以防止在材料打印的过程中产生的烟尘附着在打印罩2内壁，影响打印罩2的可视性，减少打印罩2的使用寿命。且可以防止由于烟尘聚集并掉落到激光熔池中，造成打印的产品的缺陷的情况。

在实际应用中，可以通过在上述过滤器内设置滤芯，从而实现对材料打印产生的烟尘进行过滤。该滤芯的规格可以根据实际需要进行选择，在此不做限定。该滤芯的个数可以为一个，也可以为多个。例如，当该滤芯的个数为多个时，可以沿着烟尘的流动方向，滤芯的过滤等级逐渐增高，实现逐级过滤，以提高滤芯的寿命，提升烟尘的过滤效果。

由上可知，本发明实施例提供的三维打印密封装置

通过设置基材，一方面可以为零件的三维打印提供打印平台，另一方面，在三维打印过程中，三维打印密封装置可以通过基材固定，以保证三维打印密封装置不会发生位移，从而避免在打印过程中，由于三维打印密封装置发生位移而影响打印结果和三维打印密封装置的密封效果。同时，打印罩与所述基材密封连接，封口结构与开口的侧壁密封连接，从而保证三维打印密封装置的内部尽可能为密封的环境，尽可能多的避免在打印过程中，由于外界空气进入密封腔内导致密封腔内的气体环境中氮、氧含量上升，需要补充大量惰性气体的情况发生，减少惰性气体的浪费，降低成本。

基于此，使用该三维打印密封装置进行新材料的测试时，仅激光头贯穿封口结构伸入打印罩内，而三维打印设备的其他结构均处于打印罩外部。因此，该打印罩相对于现有技术中三维打印仓体，空间尺寸足够小。且在新材料测试时，仅需要打印出简单的结构进行试验即可，因此，可以在小体积的打印罩内进行打印，而不用在三维打印仓体内进行打印，从而减少了惰性气体的使用量，减少了抽真空的时间，降低了成本。

另外，本发明提供的三维打印密封装置中还包括气体检测器和控制器。其中，气体检测器用于检测打印罩内的气体参数，以保证打印罩内的打印环境符合相应的材料的要求。控制器用于根据至少一种气体的含量信息确定目标气体含量大于预设目标气体含量的情况下，控制充气设备向打印罩充入惰性气体，从而可以保证打印罩内的环境符合相应的材料的打印环境，保证打印的有效性。

图5示例出本发明实施例提供的一种增材制造方法的流程框图。如图5所示，本发明实施例提供的一种增材制造方法应用于上述三维打印密封装置。该增材制造方法包括：

步骤110：获取气体检测器发送的打印罩内的至少一种气体的含量信息。具体的，在上述三维打印密封装置所包括的各个结构密封连接，且激光头与气体检测器均密封连接的情况下，可以由控制器控制气体检测器对打印罩内的至少一种气体的含量信息进行检测，气体检测器将至少一种气体的含量信息检测结果发送给控制器，由控制器接收至少一种气体的含量信息检测结果并对至少一种气体的含量信息检测结果进行处理。在实际应用中，该打印罩内的至少一种气体的含量信息可以包括打印罩内的真空度以及打印罩内的氧气含量。

在实际应用中，在获取气体检测器发送的打印罩内的至少一种气体的含量信息前，还需要确定打印罩内的真空度符合目标真空度要求。具体的实现方法为，控制器控制抽真空设备对打印罩进行抽真空处理，然后，控制器获取打印罩的真空度后，在控制器确定打印罩的真空度符合目标真空度的情况下，控制器控制充气设备向打印罩内充入惰性气体。

在实际应用中，上述抽真空管路可以和真空泵连接，惰性气体管路可以和充气设备连接。在获取气体检测器发送的打印罩内的至少一种气体的含量信息前，由控制器控制真空泵工作，从而实现对打印罩抽真空，然后，控制器控制气体检测器检测的打印罩内的真空度，气体检测器将真空度检测结果发送给控制器，控制器接收气体检测器发送的真空度检测结果，当控制器确定打印罩的真空度符合目标真空度的情况下，控制器控制充气设备向打印罩内充入惰性气体，以保证打印罩内的氧元素等的杂质含量尽可能的少，从而避免对材料打印的产品的检测产生影响。应理解，这里的目标真空度的范围可以根据实际待打印的材料而定，不同的材料的打印环境不同。

当控制器确定真空度检测结果不符合目标真空度的情况下，可以由控制器控制抽真空管路继续对打印罩进行抽真空处理，同时，由控制器控制气体检测器检测打印罩内的真空度，气体检测器将打印罩内的真空度检测结果发送给控制器，控制器接收该真空度检测结果，并对该真空度检测结果进行处理，直至控制器确定打印罩的真空度符合目标真空度时，执行步骤110。

步骤120：控制器根据至少一种气体的含量信息确定目标气体含量大于预设目标气体含量的情况下，控制充气设备向打印罩内充入惰性气体。

在实际应用中，当至少一种气体的含量信息为氧气含量信息时，控制器控制器根据氧气含量信息确定打印罩内的氧气含量大于预设氧气含量的情况下，控制器控制充气设备向打印罩内充入惰性气体，以保证打印罩内的氧气含量尽可能的少，防止在打印过程中生产氧化物杂质，对材料打印结果的判定产生影响。

步骤130：根据至少一种气体的含量信息确定目标气体含量小于或等于预设目标气体含量的情况下，控制激光头在打印罩内的基材上进行三维打印。

示例的，在上述打印罩具有送粉管路接口和进水管路接口，送粉管路接口上连接有送粉管路，送粉管路和送粉装置连接；进水管路接口上连接有进水管路，进水管路和水冷设备连接的情况下，上述控制激光头在打印罩内的基材上进行三维打印可以包括：控制器在确定目标气体含量小于或等于预设目标气体含量的情况下，控制器控制送粉装置按照激光熔覆路径进行送粉。在送粉装置送粉的同时，可以通过控制器控制激光头在打印罩内的基材上进行三维打印。为了保证激光头在打印过程中可以正常工作，可以由控制器控制水冷设备向激光头输送冷却水，以降低三维打印设备的激光头的温度，防止激光头在打印过程中由于温度过高，影响打印。

在实际应用中，上述目标气体含量可以为氧气含量也可以为惰性气体含量，当目标气体含量为氧气含量时，控制器在确定氧含量传感器检测的氧气含量小于或等于预设氧气含量的情况下，控制器控制送粉装置按照激光熔覆路径进行送粉。在送粉装置送粉的同时，控制器控制激光头在打印罩内的基材上进行三维打印。

如图5所示，当三维打印密封装置还包括过滤器时，在控制器根据气体含量信息确定目标气体含量小于或等于预设目标气体含量的情况下，控制器控制过滤器对打印罩内的气体进行过滤，以保证可以去除材料打印过程中产生的烟尘，防止烟尘对打印罩的内壁以及打印的产品等造成影响。

在实际应用中，控制器可以根据氧气含量信息确定氧气含量小于或等于预设氧气含量的情况下，控制过滤器对打印罩内的气体进行过滤。当然，控制器也可以确定激光头在打印罩内的基材上进行三维打印的情况下，控制过滤器对打印罩内的气体进行过滤。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种三维打印密封装置，其特征在于，包括基材、打印罩、封口结构、气体检测器和控制器；所述打印罩罩设在所述基材上，所述打印罩与所述基材密封连接；

所述打印罩具有开口，所述封口结构位于所述开口内，所述封口结构与所述开口的侧壁密封连接，激光头贯穿所述封口结构伸入所述打印罩内；

所述气体检测器的探头至少位于所述打印罩内，用于检测所述打印罩内的至少一种气体的含量信息，并将所述至少一种气体的含量信息发送给所述控制器；

所述控制器用于根据所述至少一种气体的含量信息确定目标气体含量大于预设目标气体含量的情况下，控制充气设备向所述打印罩充入惰性气体。

2.根据权利要求1所述的三维打印密封装置，其特征在于，所述至少一种气体含量信息包括氧气含量信息、惰性气体含量信息中的至少一种；所述目标气体为氧气、惰性气体中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的三维打印密封装置，其特征在于，所述打印罩具有至少一种管路接口；至少一种所述管路接口包括抽真空管路接口、惰性气体管路接口、送粉管路接口、进水管路接口或出水管路接口；和/或，

所述三维打印密封装置还包括密封件，所述密封件设置在所述开口的内壁，所述封口结构通过所述密封件与所述开口密封连接。

4.根据权利要求1所述的三维打印密封装置，其特征在于，所述封口结构包括结构本体以及盖设于所述结构本体上的弹性密封件，所述弹性密封件具有用于供所述激光头穿过的安装通孔，所述安装通孔直径小于所述激光头的直径。

5.根据权利要求4所述的三维打印密封装置，其特征在于，所述封口结构还包括卡件，所述结构本体朝向所述弹性密封件的表面具有与所述卡件配合的凹槽，所述弹性密封件通过所述卡件和所述凹槽固定在所述结构本体上；其中，所述凹槽为环绕所述结构本体朝向所述弹性密封件的表面的凹槽。

6.根据权利要求1～5任一项所述的三维打印密封装置，其特征在于，所述三维打印密封装置还包括底座，所述基材可拆卸的设在所述底座上；和/或，

所述三维打印密封装置还包括与所述打印罩密封连接的过滤器，所述过滤器用于在所述控制器的控制下对所述打印罩内的气体进行过滤。

7.一种三维打印系统，其特征在于，包括：

权利要求1～6任一项所述的三维打印密封装置；

充气设备，所述充气设备和控制器通信连接；

抽真空设备，所述抽真空设备和控制器通信连接；

水冷设备，所述水冷设备和控制器通信连接；

送粉装置，所述送粉装置和控制器通信连接；

三维打印设备，所述三维打印设备具有激光头。

8.一种增材制造方法，其特征在于，应用于权利要求7所述的增材制造系统；所述增材制造方法包括：

获取所述气体检测器发送的所述打印罩内的至少一种气体的含量信息；

根据所述至少一种气体的含量信息确定目标气体含量大于预设目标气体含量的情况下，控制所述充气设备向所述打印罩内充入惰性气体；

根据所述至少一种气体的含量信息确定目标气体含量小于或等于预设目标气体含量的情况下，控制所述激光头在所述打印罩内的基材上进行三维打印。

9.根据权利要求8所述的增材制造方法，其特征在于，在所述获取气体检测器发送的所述打印罩内的至少一种气体的含量信息前，所述增材制造方法还包括：

控制所述抽真空设备对所述打印罩进行抽真空处理；

获取所述打印罩的真空度；

在确定所述打印罩的真空度符合目标真空度的情况下，控制所述充气设备向所述打印罩内充入惰性气体。

10.根据权利要求8所述的增材制造方法，其特征在于，所述打印罩具有送粉管路接口和进水管路接口，所述送粉管路接口上连接有送粉管路，所述送粉管路和所述送粉装置连接；所述进水管路接口上连接有进水管路，所述进水管路和所述水冷设备连接；所述控制激光头在打印罩内的基材上进行三维打印，包括：

在确定目标气体含量小于或等于预设目标气体含量的情况下，控制所述送粉装置按照激光熔覆路径进行送粉；

控制所述激光头在所述打印罩内的基材上进行三维打印；

控制所述水冷设备向所述激光头输送冷却水；和/或，

所述三维打印密封装置还包括过滤器；所述根据所述气体含量信息确定目标气体含量小于或等于预设目标气体含量的情况下，所述增材制造方法还包括：控制所述过滤器对所述打印罩内的气体进行过滤。

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