CN114309663A - 金属液滴喷射式三维物体打印机和用于制作金属液滴喷射式3d物体打印机用于打印的方法 - Google Patents

金属液滴喷射式三维物体打印机和用于制作金属液滴喷射式3d物体打印机用于打印的方法 Download PDF

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Abstract

本发明题为金属液滴喷射式三维(3D)物体打印机和用于制作金属液滴喷射式3D物体打印机以用于打印的方法。一种三维(3D)金属物体制造装置配备有可移除贮器,以减少打印机保养之后启动工序所需的时间。该可移除贮器填充有固体金属,在将块体线材插入该贮器中之前将该固体金属加热至其熔融温度以开始打印操作。与产生适用于打印机操作的一定体积熔融金属所足够的一定长度块体线材的熔融相比,该可移除贮器中的该固体金属的熔融需要较少的时间。该可移除贮器中的该固体金属可以是金属球丸、金属粉末或固体金属插入件。

Description

金属液滴喷射式三维物体打印机和用于制作金属液滴喷射式 3D物体打印机用于打印的方法
交叉引用的申请
本公开交叉引用提交于2021年1月13目的名称为“A Removable Vessel AndMetal Insert For Preparing A Metal Drop Ejecting Three-Dimensional(3D)ObjectPrinter For Printing”的美国专利申请S/N17/147810,并且该申请在此全文结合到本共同未决申请中。
技术领域
本公开涉及三维(3D)物体打印机,其喷射熔融金属液滴以形成物体,并且更特别地,涉及用于物体打印操作的此类打印机的制作。
背景技术
三维打印也称为增材制造,是由几乎任何形状的数字模型制备三维固体物体的工艺。许多三维打印技术使用增材法,其中增材制造设备在先前沉积的层的顶部上形成部件的连续层。这些技术中的一些技术使用喷射UV可固化材料的喷射器,诸如光聚合物或弹性体。打印机通常操作一个或多个挤出机以形成连续的塑性材料层,该连续的塑性材料层形成具有各种形状和结构的三维打印物体。在形成三维打印物体的每一层之后,将塑性材料进行UV固化并硬化以将该层粘结到三维打印物体的下面层。这种增材制造方法与传统物体形成技术不同,该传统物体形成技术主要依赖于通过减成法(诸如切割或钻孔)从工件上去除材料。
最近,已经开发出一些3D物体打印机,从一个或多个喷射器喷射熔融金属液滴以形成3D物体。这些打印机具有被进料到加热室中的固体金属源,诸如线材卷或球丸,在该加热室中固体金属被熔融并且熔融的金属流入喷射器的室中。该室由非导电材料制成,该非导电材料周围缠绕非绝缘电线。电流通过导体以产生电磁场,该电磁场致使室的喷嘴处的熔融金属的弯月面与室内熔融金属分离并且从喷嘴推进。与喷射器的喷嘴相对的平台通过控制器操作致动器在平行于平台平面的X-Y平面上移动,使得喷射的金属液滴在平台上形成物体的金属层,并且另一个致动器由控制器操作以改变喷射器或平台在竖直方向或Z方向上的位置,以维持喷射器与所形成的金属物体的最上层之间的恒定距离。这种类型的金属液滴喷射打印机也被称为磁流体动力学(MHD)打印机。
该MHD打印机中使用的喷射器包括需要定期替换以保持打印机操作状态的内部部件。一些部件需要约每八个小时进行替换。在替换了部件之后,打印机必须通过启动过程,然后才能够被再次用于物体生产。该启动过程的一部分是用熔融金属填充喷射器。在上文论述的线材进料式MHD打印机中,该过程的这一部分是漫长的,因为必须将足够的线材进料到喷射器的受热部分中并熔融。在一些MHD打印机中,可能需要十分钟或更多时间来熔融足够的线材以填充喷射器。该启动过程的其它方面需要大约二十分钟来执行。因此,该总体启动过程可能需要半小时或更多时间,其中该时间的三分之一被用熔融金属再填充喷射器所消耗。
仅仅通过增加线材被进料到喷射器的受热室的速率无法减少线材熔融以填充喷射器所需的时间。增加进料速率导致线材的尖端冲击受热室的壁,因为线材会碰到在室中存在的熔融金属的水平上方的壁。该喷射器通常由高温陶瓷材料制成,该高温陶瓷材料对固体线材尖端的冲击敏感,并且可能因该接触而被损坏。能够在启动时减少用于填充MHD打印机的喷射器的时间而没有损坏受热室的风险,这将是有利的。
发明内容
一种操作3D金属物体打印机的新方法减少填充MHD打印机的喷射器所需的时间,而不会损坏受热室。该方法包括:将固体金属置入可移除贮器的接收器中;将可移除贮器安装到金属液滴喷射增材制造装置中;以及将金属液滴喷射增材制造装置中的加热器激活至使可移除贮器内的固体金属熔融的温度。
一种新型3D金属物体打印机可减少填充MHD打印机的喷射器所需的时间,而不会损坏受热室。该3D金属物体打印机包括:喷射器头部,该喷射器头部具有可移除贮器,在该可移动贮器内具有接收器;加热器,该加热器被构造用于当该可移除贮器在喷射器头部中时,将可移除贮器加热至足以使该可移除贮器的接收器内的固体金属熔融的温度;平台,该平台定位为与喷射器头部相对;至少一个致动器,该至少一个致动器可操作地连接到平台和喷射器头部中的至少一者,该至少一个致动器被构造用于使平台和喷射器头部中的至少一者相对于彼此移动;以及控制器,该控制器可操作地连接到加热器、喷射器头部和该至少一个致动器。该控制器被构造用于:操作加热器以熔融可移除贮器的接收器内的固体金属;操作喷射器头部以朝平台喷射熔融金属液滴;并且操作该至少一个致动器以当喷射器头部朝平台喷射熔融金属液滴时使喷射器头部和平台相对于彼此移动。
附图说明
结合附图在以下描述中解释一种操作3D金属物体打印机的方法和一种新型3D金属物体打印机的前述方面和其它特征,该新型3D金属物体打印机具有被构造用于接收金属插入件的新型可移除贮器,该新型3D金属物体打印机可减少用于填充MHD打印机的喷射器所需的时间而不损坏受热室。
图1描绘了一种新型3D金属物体打印机,其可减少用于填充MHD打印机的喷射器所需的时间,而不会损坏受热室。
图2A是用于图1的3D金属物体打印机中的两部分可移除贮器的侧视图,其中在可移除贮器中使用金属插入件以减少用于填充MHD打印机的喷射器所需的时间而不损坏受热室。
图2B是描绘在插入件的一端已被安装到图2A所示的可移除贮器的上部壳体中之后的金属插入件的侧视图。
图2C是具有安装的金属插入件的装配的可移除贮器的侧视图。
图2D是具有安装的金属插入件的装配的可移除贮器的端视图。
图2E是用于与图1的打印机一起使用的单件式可移除贮器的另选实施方案的剖视图。
图3是用于与图2A至图2D所示的可移除贮器的两件式实施方案一起使用的金属插入件的侧视图。
图4是用于在3D金属物体打印机的启动过程期间使用图1的3D金属物体打印机的可移除贮器和金属插入件以用熔融金属填充可移除贮器的过程的流程图。
图5是用于修复图2A的可移除贮器的过程的流程图。
图6A是能够在图5的过程中使用的热修复工位的图示。
图6B是能够在图5的过程中使用的化学修复工位的图示。
图6C是能够在图5的过程中使用的研磨修复工位的图示。
具体实施方式
为了如本文所公开的3D金属物体打印机及其操作的环境以及该打印机及其操作的细节的一般性理解,参考附图。在附图中,类似的附图标记指示类似的元件。
图1示出了新型3D金属物体打印机100的实施方案,该打印机100可减少用于填充MHD打印机的喷射器所需的时间,而不损坏喷射器头部的受热室。在图1的打印机中,熔融块体金属液滴从具有单个喷嘴108的可移除贮器104被喷射,并且来自喷嘴的液滴在平台112上形成用于物体的层的条带。如本文档中所用,术语“可移除贮器”是指具有被构造用于保持液体或固体物质的接收器的中空容器,并且该容器作为整体被构造用于在3D金属物体打印机中进行安装和移除。如本文档中所用,术语“块体金属”是指可以聚集体形式获得的导电金属,诸如通常可用规格的线材或宏观尺寸比例的球丸。块体金属的源116(诸如金属线材120)被进料到线材引导件124中,该线材引导件延伸穿过喷射器头部140中的上部壳体122并且在可移除贮器104中熔融,以提供熔融金属用于通过喷射器头部140的底板114中的孔110从喷嘴108喷射。如本文档中所用,术语“喷嘴”是指可移除贮器中的孔,该孔被构造用于从可移除贮器内的接收器排出熔融金属液滴。如本文档中所用,术语“喷射器头部”是指3D金属物体打印机的熔融、喷射和调节熔融金属液滴的喷射以用于产生金属物体的壳体和部件。可移除贮器104中熔融金属的体积水平保持在可移除贮器的上部水平118处。可移除贮器104滑入加热器160中,使得加热器的内径接触可移除贮器,并且能够将可移除贮器的接收器内的固体金属加热至足以熔融固体金属的温度。如本文档中所用,术语“固体金属”是指如由元素周期表所定义的金属或由这些金属形成的合金,其是固体形式而不是液体或气体形式。加热器与可移除贮器分离以在加热器与可移除贮器104之间形成容积。惰性气体供应源128通过气体供应管132向喷射器头部提供惰性气体(诸如氩气)的压力调节源。气体流过加热器与可移除贮器之间的容积,并且围绕喷嘴108和底板114中的孔110离开喷射器头部。这种邻近喷嘴的惰性气体流将熔融金属的喷射液滴与底板114处的环境空气隔绝,以防止在喷射液滴飞行期间形成金属氧化物。
喷射器头部140可动地安装在z轴轨道内,以用于喷射器头部相对于平台112竖直移动。一个或多个致动器144可操作地连接到喷射器头部140以沿着Z轴移动喷射器头部,并且可操作地连接到平台112以在喷射器头部140下方的X-Y平面中移动平台。致动器144由控制器148操作,以保持喷射器头部140的底板114中的孔110与平台112上的物体的最上表面之间的适当距离。
当朝平台112喷射熔融金属液滴时,在X-Y平面中移动平台112可形成正在形成的物体上的熔融金属液滴的条带。控制器148还操作致动器144以调整喷射器头部140与衬底上最近形成的层之间的竖直距离,以便于在物体上形成其他结构。虽然熔融金属3D物体打印机100在图1中被描绘为以竖直取向操作,但是也可采用其他替代取向。另外,虽然图1所示的实施方案具有在X-Y平面中移动的平台并且喷射器打印头沿Z轴移动,但其他布置方式也是可能的。例如,致动器144能够被构造用于使喷射器头部140在X-Y平面中并且沿着Z轴移动,或者这些致动器能够被构造用于在X-Y平面和Z轴两者中移动平台112。
控制器148能够用执行编程指令的一个或多个通用或专用可编程处理器实现。执行编程功能所需的指令和数据可以存储在与处理器或控制器相关联的存储器中。处理器、处理器的存储器和接口电路配置控制器来执行前面描述的以及下面描述的操作。这些组件可以设置在印刷电路卡上,或者设置为专用集成电路(ASIC)中的电路。每个电路可以由单独的处理器实现,或者多个电路可以在同一处理器上实现。另选地,这些电路可以由分立元件或设置在超大规模集成(VLSI)电路中的电路来实现。此外,本文所述描述的电路可以用处理器、ASIC、分立元件或VLSI电路的组合来实现。在金属物体形成期间,用于待产生的结构的图像数据从扫描系统或者从在线连接或工作工位连接被发送到控制器148的一个或多个处理器,以用于处理和生成操作打印机100的部件以在平台112上形成物体的信号。
在这些部件之间有切换装置152。能够选择性地操作一个切换装置152以将电力从源156提供到加热器160,同时能够操作另一个切换装置152以从另一个电源156向线圈164提供电力,以用于生成从喷嘴108喷射液滴的电场。因为加热器160在高温下生成大量热量,所以线圈164定位在由喷射器头部140的一个壁(圆形)或更多个壁(直线形状)形成的室168内。如本文档中所用,术语“室”是指一个或多个壁内所容纳的容积,3D金属物体打印机的加热器、线圈和可移除贮器定位在该容积中。可移除贮器104和加热器160定位在该室内。该室通过泵176以流体方式连接到流体源172,并且还以流体方式连接到热交换器180。如本文档中所用,术语“流体源”是指具有可用于吸收热量的特性的液体的容器。热交换器180通过返回件连接到流体源172。来自源172的流体流过室以从线圈164吸收热量,并且流体携带所吸收的热量通过交换器180,在该交换器处通过已知方法移除热量。经冷却的流体返回到流体源172,以进一步用于将线圈的温度保持在适当的可操作范围内。
3D金属物体打印机100的控制器148需要来自外部源的数据以控制打印机用于金属物体制造。一般来讲,待形成的物体的三维模型或其他数字数据模型存储在可操作地连接到控制器148的存储器中,该控制器能够通过服务器等访问存储数字数据模型的远程数据库,或者存储数字数据模型的计算机可读介质能够选择性地耦合到控制器148以用于访问。该三维模型或其他数字数据模型由用控制器实现的截剪器处理以生成机器就绪指令,该指令用于由控制器148以已知方式执行,从而操作打印机100的部件并且形成对应于模型的金属物体。机器就绪指令的生成可包括中间模型的产生(诸如当设备的CAD模型被转变为STL数据模型或其他多边形网片或其他中间表示时),继而能够处理该中间模型以生成机器指令,诸如用于由打印机制造设备的g代码。如本文档中所用,术语“机器就绪指令”是指由计算机、微处理器或控制器执行以操作3D金属物体增材制造系统的部件以在平台112上形成金属物体的计算机语言命令。控制器148执行机器就绪指令以控制熔融金属液滴从喷嘴108喷射、平台112的定位以及保持孔110与平台112上的物体的最上层之间的距离。
图2A是打印机100的可移除贮器104的侧视图。可移除贮器104的该实施方案是包括上部壳体204和下部壳体208的两件式构造。如本文档中所用,术语“壳体”是指这样的结构,该结构内具有接收器的一部分,并且被构造用于固定到另一结构以形成可移除贮器。下部壳体208包括喷嘴108(图1中示出)。上部壳体204比下部壳体208长,并且包括套环228,该套环具有与下部壳体208的外部圆周相等的外部圆周。下部壳体208的与下部壳体208中的喷嘴相对的开口具有凸缘,该凸缘从开口延伸并且具有比套环228的内部圆周的周长小的周长。套环228具有以与下部壳体的凸缘从下部壳体延伸的距离相对应的距离从上部壳体204的固定到下部壳体208的端部凹入的背部。因此,下部壳体的凸缘在套环228内滑动,直到其接触上部壳体204的背部以配合在套环228的内部圆周内。当上部壳体204和下部壳体208被装配时,它们形成具有与金属插入件212相对应的形状的接收器。金属插入件212是具有伸长且倒圆的杆216和球状部分220的实心金属件,该球状部分终止于配合在喷嘴108内的尖的末端。如本文档中所用,术语“伸长的”是指长度大于宽度的结构,并且术语“倒圆的”是指具有至少部分柱形形状的结构。如本文档中所用,术语“球状”是指沿其纵向轴线的至少一部分具有锥形形状的结构。上部壳体204还形成有引导凸缘224。该凸缘配合在喷射器头部140中的沟槽内,以使可移除贮器104在打印机100内正确地取向,并且在该贮器安装在喷射器头部140中之后将该贮器保持在其正确的取向上。
上部壳体204由氮化硼形成,并且下部壳体208由石墨形成。这两种材料都是高温陶瓷。在一个实施方案中,将上部壳体和下部壳体加热到约800℃至约850℃的范围内的温度,持续八小时或更长的时间。在可移除贮器104内的接收器能够被涂覆有合适的抗氧化剂阻滞剂材料,这有助于减弱金属插入件上氧化物的形成。如本文档中所用,术语“抗氧化剂阻滞剂”是指减弱放置在可移除贮器的接收器中的金属类型上金属氧化物的形成的任何材料。形成上部壳体的氮化硼是不导电的,因此其不妨碍用于通过喷嘴108和孔110从接收器中喷射熔融金属液滴的电场的生成。装配的可移除贮器的总体尺寸为55mm,其中上部壳体的长度为40mm并且下部壳体的长度为15mm。上部壳体在套环228处的周长为大约50mm,其中直径为大约16mm,并且下部壳体的最宽部分处的周长为大约50mm,其中直径为大约16mm。
在安装在打印机100的喷射器头部140中之前,将金属插入件212加载到可移除贮器104中。这通过将插入件212的杆216推入上部壳体204中的接收器的部分中(图2B)或通过将球状部分220的尖的末端推入下部壳体中来完成。将几个氰基丙烯酸酯胶点(有时更通常被称为“超级胶”)应用于下部壳体208的背部或套环228的内部圆周的任一者上,并且然后将下部壳体208的背部在套环228的内部圆周内滑动,以将下部壳体和上部壳体固定在一起,如图2C所示。通过在打印机操作期间从加热器160施加的热量来移除这种胶,因此可以分离两个壳体以用于打印机维护。如图2D所示,通过上部壳体中的开口可见杆216。该开口与线材引导件124相对置,以一旦金属插入件212已在可移除贮器104中被熔融就接收线材120。惰性气体源128联接到上部壳体以将惰性气体供应到可移除贮器内的接收器,因此可移除贮器内的环境不会引起贮器的接收器内的熔融金属氧化。热电偶(未示出)放置在开口232中以提供指示可移除贮器中的热量的信号,因此控制器能够调节加热器160的操作。
图2E是可移除贮器的另选实施方案的剖视图。该贮器104是整体式结构。即,贮器具有单个壳体,在一端处具有喷嘴,并且在另一端处具有开口端。为了实现该实施方案,金属插入件216由球丸固体金属或固体金属粉末构成,该球丸固体金属或该固体金属粉末通过接收线材的开口被倒入。以相似的方式,图2A至图2D所示的可移除贮器104的实施方案能够首先被装配,并且然后球丸固体金属或固体金属粉末通过上部壳体中的开口倒入以填充该贮器。引导凸缘224在喷射器头部140中的安装沟槽内滑动,以使可移除贮器在安装期间取向并且保持在打印机中的取向。
如以上关于图2A至图2D呈现的可移除贮器的描述中所述,金属插入件212是具有伸长和倒圆的杆216和终止于配合在喷嘴108内的尖的末端的球状部分220的实心金属件。在制造金属插入件之后,将其储存在容器222中,如图3所示。用具有连接到真空230的自密封孔穴的盖226密封容器222,因此能够在装运之前从容器中移除空气。移除空气有助于阻碍固体金属上氧化物的形成。当移除了将真空连接到容器22的内部的导管时,自密封孔穴关闭以保持容器中的真空。金属插入件212的尺寸被设计为容易地滑入由上部壳体和下部壳体形成的接收器中。因此,对于上述实施方案,杆216从与球状部分220的结合部到杆的端部的长度为32mm,并且杆的周长为8.5mm,其朝其端部轻微变窄,因此,杆易于配合在上部壳体中的接收器的水平横截面区域中。球状部分在与杆216的结合部附近的周长为大约37.7mm,其中直径为大约12mm,并且球状部分从与杆的结合部到尖的末端的长度为19mm。在一些实施方案中,金属插入件被涂覆有各种涂料(诸如石蜡等)以阻碍氧化。金属插入件由固体金属制成,诸如块体铝或能够用于金属液滴喷射打印机中的其它已知金属。
图4示出了用于操作材料沉积3D物体打印机以减少制作用于打印操作所需的可移除贮器所需的时间的过程。在该过程的描述中,该过程正在执行某一任务或功能的陈述是指控制器或通用处理器执行编程指令以操作打印机中的一个或多个部件来执行任务或功能,该编程指令存储在可操作地连接到控制器或处理器的非暂态计算机可读存储介质中。上述控制器148可以是此类控制器或处理器。另选地,控制器可由多于一个的处理器和相关联的电路和部件来实现,它们中的每一者均被配置为形成本文所描述的一个或多个任务或功能。此外,该方法的步骤可以以任何可行的时间顺序执行,而与图中所示的顺序或描述处理的顺序无关。
图4是在用于3D金属物体打印机的启动过程期间用于在图1的3D金属物体打印机中使用可移除贮器和金属插入件以用熔融金属填充可移除贮器的过程400的流程图。该过程开始于从已经离线且允许冷却的3D金属物体打印机中移除可移除贮器104(框404)。用固体金属填充可移除贮器。当可移除贮器是单件式构造实施方案时(框408),则通过将固体金属球丸或固体金属粉末通过贮器的端部中的开口倾倒来填充贮器,随后将块体线材插入该开口(框412)。在可移除贮器的两件式实施方案中,贮器被分成其两个部分(框416),并且从其容器中移除阻碍氧化物形成的金属插入件(框420)。金属插入件的伸长且倒圆的端部放置于贮器的上部壳体中(框424),然后将球状端部插入下部壳体中(框428)。然后将上部壳体和下部壳体彼此固定(框432)。另选地,如果壳体保持彼此固定,则能够用金属粉末或金属球丸填充两件式实施方案。一旦可移除贮器填充有固体金属,则其安装在3D金属物体打印机中的加热器内(框436),并且打印机关闭(框440)。激活加热器以使可移除贮器达到熔融固体金属的温度,使得贮器填充有熔融金属(框444),并且将块体金属线材插入线材引导件中,使得来自线材供应源的线材的端部能够定位在可移除贮器中的熔融金属内(框448)。然后,打印机能够重启操作以用于产生金属物体(框452)。
当贮器从打印机被移除时,有时需要修复贮器。如本文档中所用,修复两件式可移除贮器意味着替换下部壳体并且用清洁溶剂擦拭上部壳体以从上部壳体内的室中移除硬化的铝。图5示出了修复单件式可移除贮器的方法。过程500开始于贮器或贮器的单件式实施方案的至少下部壳体放置于图6A、图6B或图6C所示的修复工位中的一个修复工位内(框504)。然后操作调节工位以从喷嘴的外表面移除固化的金属液滴(框508)。当移除完成时,移除贮器(框512)并且如前所述用固体金属填充(框516),然后储存在容器(诸如容器222)中,其阻碍金属插入件上氧化物的形成(框520)。
图6A所示的调节工位604热处理可移除贮器的喷嘴以移除固体金属液滴。在该工位中,加热器608被激活以将喷嘴610的外部加热至足以熔融固体金属液滴的温度。一旦液滴已经熔融,则致动器612被激活来以产生甩掉熔融金属液滴的离心力的速度旋转该贮器所固定到的平台614。图6B所示的调节工位620化学处理可移除贮器的喷嘴以移除固体金属液滴。在该工位中,施用装置(诸如喷涂器624)将一种或多种化学品施加到喷嘴的外表面以蚀刻或以其它方式侵蚀来自喷嘴的固体金属液滴。图6C所示的调节工位630机械地处理可移除贮器的喷嘴以移除固体金属液滴。在该工位中,操作致动器634以按下研磨工具(诸如旋转砂轮638)抵靠喷嘴的外表面,来研磨或以其它方式抛光来自喷嘴的固体金属液滴。
应当理解的是,以上公开的与其他特征和功能的变型或其替代者可期望地被组合到许多其他不同的系统、应用或方法中。本领域的技术人员随后可做出各种当前未预见或未预料到的替换、修改、变化或改进,这些也旨在被以下权利要求书涵盖。

Claims (39)

1.一种制作金属液滴喷射增材制造装置以进行操作的方法:
将固体金属置入可移除贮器的接收器中;
将所述可移除贮器安装到所述金属液滴喷射增材制造装置中;以及
将所述金属液滴喷射增材制造装置中的加热器激活至使所述可移除贮器内的所述固体金属熔融的温度。
2.根据权利要求1所述的方法,其中通过所述加热器的激活产生的温度熔融所述可移除贮器的所述接收器中的铝。
3.根据权利要求2所述的方法,其中通过所述加热器的激活产生的温度在约800℃至约850℃的范围内。
4.根据权利要求1所述的方法,其中将固体铝放置于所述接收器中。
5.根据权利要求4所述的方法,其中将粉末状固体铝放置于所述接收器中。
6.根据权利要求4所述的方法,其中将球丸状铝放置于所述接收器中。
7.根据权利要求4所述的方法,其中将被构造用于配合在所述接收器内的固体铝构件放置于所述接收器中,所述固体铝构件具有第一端部和第二端部;并且所述方法还包括:
将所述固体铝构件的所述第一端部插入所述可移除贮器的第一壳体中;
将所述固体铝构件的所述第二端部插入所述可移除贮器的第二壳体中;以及
将所述第一壳体和所述第二壳体固定在一起以形成具有所述接收器的所述可移除贮器。
8.根据权利要求7所述的方法,所述方法还包括:
从容器中移除所述固体铝构件,所述容器被构造用于防止在所述固体铝构件上形成氧化物。
9.根据权利要求7所述的方法,所述方法还包括:
从铝线的供应源延伸铝线的端部;以及
在所述固体铝构件已被放置于所述可移除贮器的所述接收器内之后,通过所述第二壳体中的开口插入所延伸的铝线的所述端部。
10.根据权利要求9所述的方法,所述可移除贮器的安装还包括:
将所述可移除贮器的一部分定位在电线线圈中的柱形开口内。
11.根据权利要求10所述的方法,所述方法还包括:
将电流选择性地连接到所述电线线圈以从所述第二壳体中的喷嘴喷射熔融铝金属液滴。
12.根据权利要求1所述的方法,其中所述固体金属为粉末状金属。
13.根据权利要求1所述的方法,其中所述固体金属为球丸状金属。
14.根据权利要求1所述的方法,其中所述固体金属是被构造用于配合在所述接收器内的固体金属构件,所述固体金属构件具有第一端部和第二端部;并且所述方法还包括:
将所述固体金属构件的所述第一端部插入所述可移除贮器的第一壳体中;
将所述固体金属构件的所述第二端部插入所述可移除贮器的第二壳体中;以及
将所述第一壳体和第二壳体固定在一起以形成具有所述接收器的所述可移除贮器。
15.根据权利要求14所述的方法,所述方法还包括:
从容器中移除所述固体金属构件,所述容器被构造用于防止在所述固体金属构件上形成氧化物。
16.根据权利要求14所述的方法,所述方法还包括:
从块体金属线的供应源延伸块体金属线的端部;
在所述固体金属构件已被放置于所述可移除贮器的所述接收器内之后,通过所述第二壳体中的开口插入所延伸的块体金属线的所述端部。
17.根据权利要求16所述的方法,所述可移除贮器的安装还包括:
将所述可移除贮器的一部分定位在电线线圈中的柱形开口内。
18.根据权利要求17所述的方法,所述方法还包括:
将电流选择性地连接到所述电线线圈以从所述第二壳体的喷嘴喷射熔融金属液滴。
19.根据权利要求18所述的方法,其中所述固体金属构件是固体铝构件。
20.根据权利要求19所述的方法,其中通过所述加热器的激活产生的温度足以在所述固体铝构件已被放置于所述可移除贮器的所述接收器中之后熔融所述固体铝构件。
21.根据权利要求20所述的方法,其中通过所述加热器的激活产生的温度在约800℃至约850℃的范围内。
22.根据权利要求14所述的方法,所述方法还包括:
在将所述第一壳体和所述第二壳体固定在一起以形成所述可移除贮器之前从所述第二壳体的所述喷嘴移除固体金属液滴,所述喷嘴处的所述固体金属液滴通过所述金属液滴喷射增材制造装置的先前操作而被留在所述喷嘴处。
23.根据权利要求22所述的方法,所述方法还包括:
在从所述喷嘴移除所述固体金属液滴之前,将所述第二壳体加热至足以使所述第二壳体的所述喷嘴处的所述固体金属液滴熔融的温度。
24.根据权利要求22所述的方法,所述方法还包括:
将化学品施加到所述第二壳体以从所述第二壳体的所述喷嘴移除所述固体金属液滴。
25.根据权利要求22所述的方法,所述方法还包括:
使所述喷嘴处的所述固体金属液滴与研磨构件接触以从所述第二壳体的所述喷嘴移除所述固体金属液滴。
26.一种金属液滴喷射装置,所述金属液滴喷射装置包括:
喷射器头部,所述喷射器头部具有可移除贮器,在所述可移除贮器内具有接收器;
加热器,所述加热器被构造用于当所述可移除贮器在所述喷射器头部中时,将所述可移除贮器加热至足以使所述可移除贮器的所述接收器内的固体金属熔融的温度;
平台,所述平台定位成与所述喷射器头部相对;
至少一个致动器,所述至少一个致动器可操作地连接到所述平台和所述喷射器头部中的至少一者,所述至少一个致动器被构造用于使所述平台和所述喷射器头部中的所述至少一者相对于彼此移动;以及
控制器,所述控制器可操作地连接到所述加热器、所述喷射器头部和所述至少一个致动器,所述控制器被构造用于:
操作所述加热器以熔融所述可移除贮器的所述接收器内的固体金属;
操作所述喷射器头部以朝所述平台喷射熔融金属液滴;以及
操作所述至少一个致动器以当所述喷射器头部朝所述平台喷射熔融金属液滴时使所述喷射器头部和所述平台相对于彼此移动。
27.根据权利要求26所述的金属液滴喷射装置,其中所述加热器被构造用于在所述加热器与所述可移除贮器之间形成容积;并且
气体供应源可操作地连接到所述加热器与所述可移除贮器之间的所述容积,使得当所述熔融金属液滴朝所述平台飞行时,来自所述气体供应源的气体流过所述容积并且通过所述可移除贮器中的喷嘴使所述熔融金属液滴与环境空气隔绝。
28.根据权利要求27所述的金属液滴喷射装置,所述金属液滴喷射装置还包括:
电线线圈,所述电线线圈被构造成与所述加热器相邻并且在所述加热器之外;
电流源;
切换装置,所述切换装置可操作地连接在所述电线线圈与所述电流源之间;和
所述控制器,所述控制器还被构造用于操作所述切换装置以选择性地将所述电线线圈连接到所述电流源,以从所述可移除贮器的所述喷嘴喷射液滴。
29.根据权利要求28所述的金属液滴喷射装置,所述喷射器头部还包括:
至少一个壁,所述至少一个壁包围成室,所述室被构造用于形成围绕所述电线线圈、所述加热器和所述可移除贮器的容积,所述至少一个壁具有用于接收流体的第一端口和用于所述流体的流出的第二端口;
流体供应源;
泵,所述泵可操作地连接在所述流体供应源与所述至少一个壁的所述第一端口之间,所述泵被构造用于将流体从所述流体供应源移入所述第一端口中,使得在所述流体通过所述第二端口离开所述室之前所述流体移动穿过所述室;以及
热交换器,所述热交换器可操作地连接到所述第二端口,所述热交换器响应于所述泵将流体移入所述第一端口中而从所述室接收流体,所述热交换器被构造用于从经过所述第二端口的所述流体中去除热量。
30.根据权利要求29所述的金属液滴喷射装置,其中所述热交换器可操作地连接到所述流体供应源,以在所述热量已由所述热交换器从所述流体中被去除之后使所述流体返回到所述流体供应源。
31.根据权利要求30所述的金属液滴喷射装置,所述可移除贮器还包括:
第一壳体;以及
第二壳体,所述第一壳体和所述第二壳体被构造用于彼此分离和固定以选择性地形成所述可移除贮器。
32.根据权利要求31所述的金属液滴喷射装置,所述第一壳体还包括:
第一开口,所述第一开口在所述第一壳体的端部中,所述端部与所述第一壳体的被构造用于与所述第二壳体固定以形成所述可移除贮器的端部相对,所述第一开口被构造用于从块体金属线的供应源接收块体金属线并且将所述块体金属线指引到所述可移除贮器的所述接收器中。
33.根据权利要求32所述的金属液滴喷射装置,其中所述第二壳体包括喷嘴,所述喷嘴在所述第二壳体的端部处,所述端部与所述第二壳体的被构造用于固定到所述第一壳体上的另一端部相对。
34.根据权利要求33所述的金属液滴喷射装置,所述可移除贮器内的所述接收器在所述第一壳体内是伸长且倒圆的,并且在所述第二壳体内是球状成形的。
35.根据权利要求34所述的金属液滴喷射装置,所述接收器在所述第二壳体中的球状成形部分的长度比所述接收器在所述第一壳体中的伸长且倒圆成形部分短。
36.根据权利要求35所述的金属液滴喷射装置,其中所述接收器在所述第二壳体中的所述球状成形部分的最窄部分与所述第二壳体中的所述喷嘴相邻。
37.根据权利要求36所述的金属液滴喷射装置,其中所述第一壳体和所述第二壳体由高温陶瓷材料形成。
38.根据权利要求37所述的金属液滴喷射装置,其中所述第一壳体由第一高温陶瓷材料形成,并且所述第二壳体由与第一高温材料不同的第二高温陶瓷材料形成。
39.根据权利要求38所述的金属液滴喷射装置,其中所述第一高温陶瓷材料是氮化硼,并且所述第二高温陶瓷材料是石墨。
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