CN117480019A - 用于金属的3d打印的打印头 - Google Patents
用于金属的3d打印的打印头 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117480019A CN117480019A CN202180099179.9A CN202180099179A CN117480019A CN 117480019 A CN117480019 A CN 117480019A CN 202180099179 A CN202180099179 A CN 202180099179A CN 117480019 A CN117480019 A CN 117480019A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- piston
- reservoir
- outlet
- metal
- locking
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 238000007639 printing Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title description 4
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 title description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 13
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 5
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 25
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
- B22F12/53—Nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/22—Direct deposition of molten metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/115—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by spraying molten metal, i.e. spray sintering, spray casting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/112—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using individual droplets, e.g. from jetting heads
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/205—Means for applying layers
- B29C64/209—Heads; Nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Ink Jet (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于3D打印机、尤其是金属打印机的打印头(1)，包括壳体(3)、用于供应金属(14)的装置(28)、活塞(5)、具有出口(10)的储存器(7、27)和用于移动所述活塞(5)的促动器装置(12)，其中，所述储存器(7、27)具有用于金属(14)的液相(8)的熔化区域(20)和排挤室(21)，其中，所述熔化区域(20)邻接于惰性气氛(22)并且与所述排挤室(21)如此连接，使得通过所述活塞(5)的移动能够激发所述金属(14)的液相(8)穿过所述出口(10)流出，其中，所述壳体(3)多件式地构造并且该壳体包括至少一个冷却法兰(25)、隔热板(26)和储存器(7、27)。其特征在于，所述打印头(1)具有用于将所述活塞(5)移入和移出所述储存器(7、27)的移动装置(40)，其中，所述移动装置(40)包括锁止装置(50)。此外，本发明涉及一种用于运行和/或启动打印头(1)的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于3D打印机的打印头和一种用于运行和/或启动打印头的方法，所述打印头适用于打印金属。
背景技术
用于热塑性材料的3D打印机获得该材料的固相作为初始材料，由此产生液相并且将该液相选择性地带到属于待产生的对象的部位上。这样的3D打印机包括打印头，初始材料在打印头中熔化。此外设置用于在打印头和要在其上产生对象的工作面之间产生相对运动的器件。在此，或者仅打印头可以运动、仅工作面可以运动或者不但打印头而且工作面都可以运动。
打印头具有第一运行状态和第二运行状态，在所述第一运行状态中，液态材料从所述打印头中流出；在所述第二运行状态中，没有液态材料从所述打印头中流出。例如，当要接近工作面上的不同位置并且在到达那里的路径中应没有材料沉积时，占据第二运行状态。例如可以通过打开或关闭固态初始材料的进给在打印头的两个运行状态之间切换。
与热塑性塑料相比，金属具有显著更高的熔点，并且同时在液态下具有显著更低的粘度。
3D金属打印机、尤其是按需滴落的打印机例如在公开文献DE 10 2016 224 047A1中公开的那样对于工业应用是令人感兴趣的，但此外必须满足以下要求：
·确保持久的运行，
·液滴或构件结构的可复制性，
·关于熔化和构件生产方面的能量效率，
·遵循少的非生产时间，例如用于启动和在关断时，和
·更换磨损件。
如果打印头的活塞在凝固和再熔化期间保留在熔融物中或者说在打印头的喷嘴区域中，则可能产生问题。由此可能发生熔融物在活塞和打印头之间的部位上膨胀，该膨胀引起在打印头部件上出现不均匀的应力，由此可能损坏打印头部件或在最坏的情况下毁坏打印头部件。
发明内容
任务是提供一种承受由于熔融物熔化和凝固导致的损坏的打印头。
该任务通过根据本发明的具有权利要求1特征的打印头和用于运行和/或启动打印头的方法来解决。
根据本发明的用于3D打印机、尤其是金属打印机的打印头包括壳体、用于供应金属的装置、活塞、具有出口的储存器和用于移动活塞的促动器装置，其中，储存器具有熔化区域和用于金属的液相的排挤室，其中，熔化区域邻接于惰性气氛并且与排挤室如此连接，使得通过活塞的移动能够激发金属的液相穿过出口。此外，壳体多件式地构造，其中，该壳体包括至少一个冷却法兰、隔热板和储存器。根据本发明，打印头具有用于将活塞移入到储存器中和从储存器移出的移动装置，其中，移动装置包括锁止装置。
在一个扩展方案中，锁止装置包括具有锁定件的激活装置。
在一个扩展方案中，激活装置气动地实施。在替代的构型中，激活装置也可以机械地、液压地、电地或电磁地构型。
在另一有利的构型中，激活装置和包围促动器装置的套筒之间的锁合形式可以力锁合和/或形状锁合地实施。力锁合例如可以通过面摩擦引起，形状锁合例如可以通过槽和销轴引起。
移动装置有利地安装到打印头中并且满足活塞拉出功能的功能。仅当打印材料熔化时，冲头才移入到液态金属中。在打印过程结束之后，将冲头从储存器或者说坩埚移出。此后才允许材料凝固。
在根据本发明的方法的一个有利构型中，在储存器填充以熔融物之后，首先松开锁止单元并且使促动器轴向运动。在此，活塞的面向出口的尖端沿离开出口的运动方向的运动比活塞的面向出口的尖端沿朝向出口的运动方向的运动更缓慢。在多次重复这些运动，以便促进出口被熔融物润湿之后，促动器又借助锁止装置锁止在轴向位置中。
因此，即使在打印头在过程开始之后启动时，活塞的轴向运动也起着重要作用，因为由此加速且有利于排挤室和在所示情况下由疏油材料构成的喷嘴孔的填充。促动器包括活塞以几毫米的行程向前和向后运动，尤其在两个运动方向上具有不同的速度，优选朝向出口比离开出口更快，由此材料从套筒经由出口被排出，通过该向前和向后运动，材料被推出并且因此熔融物强制进入到出口中。这促进了喷嘴的润湿。在多次重复该运动之后，促动器又被锁止并且继续执行启动过程。
在根据本发明的方法的另一有利构型中，在打印过程(促动器在打印过程中锁止)之后，在储存器中产生超压，通过该超压将熔融物从出口中挤压出，以便清空储存器。促动器在此从锁止中松开并且在活塞的清空期间在排挤室中轴向运动。在此涉及一种轴向的往复运动，其对于活塞的面向出口的端部(活塞尖端)朝向出口的运动具有数量级为10-20mm/s、优选地13-17mm/s、尤其15mm/s的速度，对于活塞的面向出口的端部(活塞尖端)离开出口的运动具有数量级为2-7mm/s、优选地4-6mm/s、尤其5mm/s的速度。在清空储存器之后，活塞轴向地离开出口从排挤室运动出，使得活塞不具有与储存器或排挤室的壁部的接触，以便不被在壁部上的残余的熔融物附着。然后，促动器借助锁止装置如此固定，使得活塞保留在该位置中。
因此，在清空储存器时发生对通过根据本发明的装置能够实现的轴向运动的进一步利用。除了储存器中的超压外，活塞还在排挤室中缓慢地向前和向后运动，以便加速清空并且从储存器中推出可能的残余物。在打印过程(促动器在位置中夹紧)之后，在坩埚中产生超压，该超压将熔融物排出。在此需要将促动器从锁止中松开并且借助附加的轴使活塞在清空期间在套筒中缓慢地轴向往复运动。在清空过程结束之后，将活塞从套筒中拉出并且在提高的位置中，活塞尖端暴露于坩埚中地夹紧，以防止活塞冻结。
活塞的移入和移出的可能性在打印过程期间在更换储存器(坩埚)或者说活塞用于延长部件的使用寿命时也起着决定性的作用。这延长了系统的可使用性和因此能够实现更大体积的打印。
在根据本发明的方法的另一有利构型中，因此在清空储存器之后更换储存器时，将储存器更换为另一储存器。所更换的储存器被带到能够由打印材料的线材产生熔融物的温度，在锁止装置松开之后，固定在促动器上的活塞沉入到所述熔融物中。在此，沉入的速度如此选择，使得活塞上的附着物脱落并且作为熔渣在熔融物中升高。然后，将如此除去熔渣的活塞以其尖端轴向地带到排挤室中，并且促动器借助锁止装置固定在该位置中，以便开始打印过程或以新的储存器继续打印过程。
因此，在更换坩埚时，首先如上所示地清空坩埚/储存器。随后可以移除旧坩埚并且启用新的干净的坩埚。一旦已经达到坩埚的最终温度，就供应线材并且产生熔池，被污染的促动器逐步地沉入到所述熔池中。通过缓慢的过程，在促动器上的附着物脱落并且作为熔渣升高。如此制备的促动器又移入到套筒(11)中或者说活塞以其面向出口的端部移入到排挤室中，并且必要时重新执行打印头的启动。在出口被润湿之后又可以开始构件制造。
除了储存器外也可以更换活塞。该过程相应于储存器的更换。其中，然而在更换新的储存器之前。松开活塞并且通过新的活塞替换。
在液滴产生时得到促动器的轴向运动和在可变化的高度上锁止的另一使用可能性。在此，对于液滴产生的稳定性可能需要调整位置和因此调整促动器尖端与出口的距离。
通过优选地实施为夹紧/松开装置的激活装置有利地能够实现，将促动器或者说促动器模块在开始打印之前定位在限定的位置上并且在打印之后又松开该位置和释放促动器用于拉回。在此，夹紧/松开装置以有利的方式持久地传递夹紧力，该夹紧力将促动器的壳体也在促动器冲头的提升过程期间固定在一个位置上。所需的例如呈气动压力形式的夹紧能量有利地能够通过合适的阀组块调节/控制，在激活装置的其它构型中通过相应的合适的控制元件调节/控制。
熔化区域有利地邻接于惰性气氛。由此确保熔融物上的压力是几乎恒定的，使得该压力对打印质量不产生影响。此外，惰性气氛负责在储存器中不发生不希望的化学反应。例如，惰性气氛可以由氮气或其它惰性气体构成。
储存器有利地具有用于熔化金属的熔化区域并且附加地具有排挤室，其中，该熔化区域邻接于惰性气氛。由此能够将熔化过程与排挤或打印过程在空间上分开，由此改善液滴或构件的可复制性。在此有利地，在排挤室中存在的金属液相能够通过活塞的移动激发穿过出口。在此，活塞有利地直接置于熔融物上，由此进一步增加打印的精确度，因为熔融物几乎是不可压缩的。熔融物或者说金属的液相或者通过重力压力或通过重力压力和惰性气体的气氛压力的组合从熔化区域到达排挤室中。出口相应于喷嘴并且能够根据储存器的结构进行更换。壳体以有利的方式多件式地构造，由此，适当的温度管理和通过使用不同材料确保持久的运行。通过多件式的实施方式还得到模块化结构，该模块化结构允许根据需要地更换部件。此外，打印头由多件式壳体实施，使得不同的功能也通过不同的构件实施。
附图说明
下面根据附图与本发明的优选示例性实施例的描述一起更详细地示出改进本发明的另外的措施。
附图示出了：
图1：根据现有技术的打印头的示例；和
图2：根据本发明的打印头的实施例。
具体实施方式
图1示出用于3D打印机、尤其是金属打印机的已知的打印头1的示例。打印头1包括壳体3、用于供应处于固相中的金属14的装置28、活塞5、具有出口10的储存器7、27以及用于移动活塞的促动器装置12。储存器7、27具有熔化区域20和用于金属14的液相8的排挤室21，其中，熔化区域20邻接于惰性气氛22并且与排挤室21如此连接，使得通过活塞5的移动能够激发金属14的液相8穿过出口10。金属14的液相8也称为熔融物8，并且惰性气氛22通过将惰性气体22引入到储存器7、27中形成。惰性气体22优选地经由打印头1的冷区域引入到储存器7、27中。
壳体3多件式地构造，其中，该壳体包括至少一个冷却法兰25、隔热板26和储存器7、27。
活塞5多件式地构造，其中，该活塞包括至少一个由金属材料制成的活塞杆17和由陶瓷制成的冲头18。然而，在一个替代的实施方式中，活塞5也可以一件式地构造，优选地由陶瓷材料制成。活塞杆17从促动器装置12开始穿过冷却法兰25和隔热板26伸入到储存器7、27中，在那里，该活塞杆过渡到冲头18中。
冷却法兰25具有用于接收促动器装置12的凹槽30，该促动器装置构造为压电促动器12。在运行期间，压电促动器12如此固定在凹槽30中，使得该压电促动器在电压作用时将工作行程施加到活塞5上、具体地施加到活塞的活塞杆17上。活塞杆17将工作行程传递到冲头18上，使得该冲头激发金属14的液相8穿过出口10。活塞5能够在促动器12没有促动的情况下通过弹簧13复位到初始位态中，其中，弹簧13在冷却法兰25的凹槽30中布置在凸缘24和促动器12之间。弹簧13构造为碟形弹簧。此外，冷却法兰25具有用于冷却的冷却通道31。冷却通道31布置在冷却法兰25和隔热板26之间并且被冷却介质冲洗。这用作相对于通过熔融物8的加热的冷却装置并且用于在运行中冷却促动器12。冷却法兰25由金属材料构成。在冷却通道31的一侧上贴靠在冷却法兰25上的隔热板26由隔热材料构成并且如此构造，使得该隔热板减少了从储存器7、27到冷却法兰25的热传递。
用于供应金属14的装置28通到储存器7、27中并且布置在冷却法兰25和隔热板26中。装置28穿过冷却法兰25和隔热板26伸出并且金属14或待打印的材料14能够从外部通过装置28供应。优选地，可以使用预配量的材料块或者说颗粒。在隔热板26到储存器7、27的过渡部处存在开口29，材料14通过该开口进入到储存器7、27中。开口29能够被装置32封闭，使得该装置优选地仅在供应材料14时打开，由此减少了从储存器7、27到用于供应金属14的装置28上的辐射能量。
储存器7、27构造为熔化坩埚27，其中，在熔化坩埚27外布置有感应器33，并且在熔化坩埚内布置有传感器34、尤其是温度传感器。在熔化坩埚27和感应器33或者说感应器线圈33之间可选地还可以存在未示出的隔热体。
金属14以固相14进入到熔化坩埚的熔化区域20中并且被感应器33加热，直至该金属转变成液相8。在达到通过温度传感器34求取的熔融物8的所希望的过程温度时，打印头1可以开始运行。液相8或者说熔融物8由于熔融物8的重力压力或由于由重力压力和惰性气体22的气氛压力的组合从活塞18旁进入到排挤室21中。活塞5的冲头18以打印侧19处于熔融物8中或者说被熔融物8包围并且在与活塞杆17的连接侧上处于惰性气氛22中或者说被惰性气氛22包围。由过程引起地，活塞杆17与熔融物8不接触。冲头18的陶瓷有利地具有非常好的导热性，以便能够将通过感应器33产生的热量良好地传递到排挤室21中。
在压电促动器12促动时，活塞18的打印侧19朝出口10的方向施加压力到排挤室21中的熔融物8上并且引起液滴15通过储存器7、27或者说排挤室21的出口10推出。出口10构造为用于推出金属14的液相8的液滴15，其中，出口10具有喷嘴10的形状并且可以与熔化坩埚27固定地连接或如在该实施例中所示地具有允许使用不同喷嘴几何形状的可更换的插入件11。该可更换的插入件11也称为活塞的套筒11或者说导向套筒11。
图2示出根据本发明的打印头1的第一实施例，其中，打印头1具有用于将活塞5移入到储存器7、27中和从储存器移出的移动装置40并且移动装置40受压力控制地实施。移动装置40具有带有锁定件52的激活装置51以及销43和压缩空气连接件45。促动器12布置在活塞模块44和活塞5或者说活塞杆17之间。
此外，移动装置40包括锁止装置50，其中，锁止装置50包括具有锁定件52的激活装置51。如在该实施例中那样，激活装置51优选气动地实施。然而，在替代的构型中，激活装置也可以机械地、液压地、电地或电磁地构型。
在运行中，液滴15被促动器12挤压穿过出口10或者说喷嘴10，所述促动器在排挤室21或者说压缩室21中产生超压。在此，必须克服液态金属8或者说金属熔融物8的大的表面张力。金属熔融物8朝储存器27或者说熔化坩埚方向的排挤被视为损失，使得在冲头18和套筒11之间的环形间隙必须如此设计，使得通过环形间隙所排挤的熔融物8在通过促动器行程所排挤的体积的总值中所占的份额最小化。如果活塞5在凝固和熔化期间保持在该狭窄的环形间隙中，则材料8在间隙大的区域中强烈地膨胀，而在间隙窄的区域中较小地膨胀。由此产生不均匀的应力，该不均匀的应力能够导致破裂。出于该原因需要在打印过程结束之后将活塞5或者说冲头18从熔融物8中移出。然而，如开头所描述地，活塞5的运动也可以由于其他原因发生并且是必要的。为了促动器12或者说促动器模块能够在金属8再次熔化之后并且在打印过程开始之前又放置和固定在其限定的位置处。如在图2中所示地，需要合适的夹紧/松开装置50。
在打印过程期间，在该实施例中实施为气动缸的激活装置51将力传递到实施为固定销的锁定件52上，该锁定件定位和固定促动器模块12的壳体和/或套筒。该力必须足够大，使得促动器模块12在运行中即使在大的促动力的情况下也不运动并且不衰减活塞5的预给定的行程。在打印过程结束之后，气动缸52被拉回并且释放促动器模块12用于从金属熔融物8拉回。
如果要将活塞18从储存器7、27中拉出，以便能够实现所描述的在熔融物8凝固之前清空和移出的优点，则活塞5被升高。为此，锁定件52被松开或移回。随后，冲头18通过经由压缩空气连接件45产生超压而在促动器12下方的部位处被压向上。活塞5的位移被销43限制，该销可以在活塞模块44的槽46中移动。因此防止活塞5从壳体3中运动出来并且由此确保对于锁定件52的正确位置。活塞模块44的移入以相反的顺序进行。销43或者说固定销被拉回。此后，活塞模块44又被移入，其中，这能够以多种方式进行，例如通过手、通过重力或通过在活塞模块44的上方位置处的弹簧。在该实施方式中，移入通过在促动器12下方产生负压实现。
另外的、但在此未示出的可能性是将促动器安装到附加的运动轴/附加的促动器，例如线性驱动器上，借助该附加的运动轴/附加的促动器可以接近限定的不同位置。由此可以在不同位置中锁止促动器，使得通过该构型也构造本发明意义上的具有锁止装置的移动装置。
Claims (8)
1.一种用于3D打印机、尤其是金属打印机的打印头(1)，包括壳体(3)、用于供应金属(14)的装置(28)、活塞(5)、具有出口(10)的储存器(7、27)和用于移动所述活塞(5)的促动器装置(12)，其中，所述储存器(7、27)具有熔化区域(20)和用于金属(14)的液相(8)的排挤室(21)，其中，所述熔化区域(20)邻接于惰性气氛(22)并且与所述排挤室(21)连接，使得通过所述活塞(5)的移动能够激发所述金属(14)的液相(8)穿过所述出口(10)，其中，所述壳体(3)多件式地构造并且该壳体包括至少一个冷却法兰(25)、隔热板(26)和储存器(7、27)，
其特征在于，
所述打印头(1)具有用于将所述活塞(5)移入到所述储存器(7、27)中和从所述储存器移出的移动装置(40)，其中，所述移动装置(40)包括锁止装置(50)。
2.根据权利要求1所述的打印头(1)，
其特征在于，
所述锁止装置(50)包括具有锁定件(52)的激活装置(51)。
3.根据权利要求1所述的打印头(1)，
其特征在于，
所述激活装置(51)气动地实施。
4.根据权利要求1所述的打印头(1)，
其特征在于，
所述激活装置(51)和包围所述促动器装置(12)的套筒之间的锁合形式能够力锁合和/或形状锁合地实施。
5.一种用于运行和/或启动根据前述权利要求中任一项所述的打印头(1)的方法。
6.根据权利要求5所述的方法，
其中，在所述储存器(7、27)填充以所述金属(14)的液相(8)之后，首先松开所述锁止装置(50)并且使所述促动器装置(12)轴向运动，
其中，所述活塞(5)的面向所述出口(10)的端部沿离开所述出口(10)的运动方向的运动比所述活塞(5)的面向所述出口(10)的端部沿朝向所述出口(10)的运动方向的运动更缓慢，并且其中，在多次重复这些运动以便促进所述出口(10)被所述金属(14)的液相(8)润湿之后，所述促动器装置(12)又借助所述锁止装置(50)锁止在轴向位置中。
7.根据权利要求5所述的方法，
其中，在打印过程中所述促动器装置(12)锁止，在打印过程之后在所述储存器(7、27)中产生超压，通过所述超压将所述金属(14)的液相(8)从所述出口(10)中挤压出，以便清空所述储存器(7、27)，
其中，所述促动器装置(12)从锁止中松开并且在清空期间，所述促动器装置(12)与所述活塞(5)在所述排挤室(21)中轴向地以所述活塞的面向所述出口的端部的多次改变其方向的运动朝向所述出口运动以及离开所述出口运动，
并且其中，在清空所述储存器(7、27)之后，所述活塞(5)离开所述出口(10)从所述排挤室(21)运动出，使得所述活塞(5)不具有与所述储存器(7、27)的或所述排挤室(21)的壁部的接触，以便不被在所述壁部上的所述金属(14)的残余的液相(8)附着，并且所述促动器装置(12)借助所述锁止装置(50)固定，使得所述活塞(5)保留在该位置中。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，
其中，在清空所述储存器(7、27)之后更换所述储存器(7、27)时，将所更换的储存器(7、27)带到能够由打印材料的线材产生所述金属(14)的液相(8)的温度，在松开所述锁止装置(50)之后，固定在所述促动器装置(12)上的活塞(5)沉入到所述液相中，其中，沉入的速度选择为，使得在所述活塞(5)上的附着物脱落并且作为熔渣在所述金属(14)的液相(8)中升高，并且然后，将如此除去熔渣的活塞(5)以其面向所述出口(10)的端部轴向地带到所述排挤室(21)中并且所述促动器装置(12)借助所述锁止装置(50)固定在该位置中，以便开始所述打印过程。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2021/065438 WO2022258168A1 (de) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | Druckkopf für den 3d-druck von metallen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117480019A true CN117480019A (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=76444411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202180099179.9A Pending CN117480019A (zh) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | 用于金属的3d打印的打印头 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240246154A1 (zh) |
| EP (1) | EP4351818A1 (zh) |
| CN (1) | CN117480019A (zh) |
| WO (1) | WO2022258168A1 (zh) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016224047A1 (de) | 2016-12-02 | 2018-06-07 | Robert Bosch Gmbh | Druckkopf für den 3D-Druck von Metallen |
| DE102019204583A1 (de) * | 2019-04-01 | 2020-10-01 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur generativen Fertigung eines dreidimensionalen Werkstücks aus einer Schmelze |
| DE102019216765A1 (de) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur generativen Fertigung eines dreidimensionalen Werkstücks aus einer Schmelze |
-
2021
- 2021-06-09 EP EP21732254.4A patent/EP4351818A1/de active Pending
- 2021-06-09 US US18/566,224 patent/US20240246154A1/en active Pending
- 2021-06-09 WO PCT/EP2021/065438 patent/WO2022258168A1/de active Application Filing
- 2021-06-09 CN CN202180099179.9A patent/CN117480019A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20240246154A1 (en) | 2024-07-25 |
| EP4351818A1 (de) | 2024-04-17 |
| WO2022258168A1 (de) | 2022-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111655405B (zh) | 用于3d打印机的打印头 | |
| US11518084B2 (en) | Device for the additive manufacture of three-dimensional workpieces, and method for operating a device for the additive manufacture of three-dimensional workpieces | |
| EP1973742B8 (en) | Material jet system | |
| CN113423523B (zh) | 用于3d打印金属的打印头、包括打印头的用于增材制造三维工件的设备和用于运行设备的方法 | |
| DE102016224047A1 (de) | Druckkopf für den 3D-Druck von Metallen | |
| CN108436084B (zh) | 一种三维打印方法 | |
| US11440321B2 (en) | Gas expansion material jetting actuator | |
| CN113905840B (zh) | 用于由熔融物增材制造三维工件的方法 | |
| JP2021506636A (ja) | 付加製造におけるフィードストック液化装置交換 | |
| CN107971492B (zh) | 一种用于三维打印的熔融原料生成方法 | |
| US20230031401A1 (en) | Print head for 3d printing of metals | |
| CN117480019A (zh) | 用于金属的3d打印的打印头 | |
| CN111629849A (zh) | 用于3d打印的打印头 | |
| US20240051031A1 (en) | Print head and method for starting up a print head | |
| CN114762899A (zh) | 用于制作用于打印的金属液滴喷射三维(3d)物体打印机的可移除贮器和金属插入件 | |
| US20240066797A1 (en) | Apparatus and method for performing 3d printing by tappet dispensing | |
| CN116550999A (zh) | 有利于从金属物体去除支撑结构的3d打印机 | |
| DE102018216714A1 (de) | Druckkopf für den 3D-Druck von Metallen | |
| CN220698246U (zh) | 一种金属3d打印喷头 | |
| KR20050042723A (ko) | 금속재료의 사출장치와 사출성형방법 | |
| US20240253306A1 (en) | Device for additive manufacturing of a component | |
| CN116652217A (zh) | 金属液滴喷射三维（3d）物体打印机和用于构建支撑结构的操作方法 | |
| CN115701367A (zh) | 用于在金属液滴喷射三维(3d)物体打印机中熔融金属的改进贮器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |