CN212793007U - 一种3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种3D打印设备，包括熔滴发生器和送丝机，所述送丝机适于向所述熔滴发生器同时输送多条金属丝，所述熔滴发生器包括喷嘴和感应线圈，所述感应线圈套设在所述喷嘴外侧，适于对所述喷嘴进行加热，所述喷嘴呈漏斗状，所述喷嘴的直径较大的开口为进料口，所述进料口的直径大于或等于多条所述金属丝的直径之和，所述喷嘴适于将多条所述金属丝伸入所述喷嘴的部分加热成金属液。本实用新型的技术方案降低了采用多种金属进行3D打印的成本和危险性，并且便于控制金属熔滴的尺寸。

Description

一种3D打印设备

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，具体而言，涉及一种3D打印设备。

背景技术

3D打印技术是一种以数学模型文件为基础，运用金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构建物体的技术。

目前，采用单一材料进行3D打印已经日趋成熟，而采用多种金属材料进行3D打印还存在很多难点。例如，现有技术中常采用选择性激光熔覆技术来进行多种金属材料的3D打印，但是其采用的原材料为金属粉末，成本高、危险性高，并且难以控制金属熔滴的尺寸。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是针对现有技术中采用金属粉末进行多种金属的3D打印时，成本高、危险性高，且难以控制金属熔滴尺寸的问题。

为解决上述问题，本提供一种3D打印设备。

本实用新型提供的一种3D打印设备，包括熔滴发生器和送丝机，所述送丝机适于向所述熔滴发生器同时输送多条金属丝，所述熔滴发生器包括喷嘴和感应线圈，所述感应线圈套设在所述喷嘴外侧，适于对所述喷嘴进行加热，所述喷嘴呈漏斗状，所述喷嘴的直径较大的开口为进料口，所述进料口的直径大于或等于多条所述金属丝的直径之和，所述喷嘴适于将多条所述金属丝伸入所述喷嘴的部分加热成金属液。

本实用新型的3D打印设备的有益效果是：喷嘴呈漏斗状，喷嘴的广口端为进料口，窄口端为出料口，送丝机输送的多条金属丝的末端从进料口伸入喷嘴，与喷嘴的内壁接触时，感应线圈对喷嘴进行加热，喷嘴对与喷嘴相接触的多条金属丝的末端进行加热，通过各条金属丝之间的热传递，将所有金属丝伸入喷嘴的部分加热成金属液。送丝机可分别以不同的速率向前输送各条金属丝，各条金属丝以特定的比例进行混合，就可得到多种金属的合金熔液，送丝机持续向前输送金属丝，挤压合金熔液从出料口流出，形成熔滴。采用金属丝做原料，打印过程中将多条金属丝加热成合金熔液，相较于采用金属粉末进行3D打印，成本低、且安全性更高。并且，仅将与喷嘴相接触的金属丝末端加热成金属液，通过调整金属丝的输送速度，就可控制金属液的生成速度，便于控制熔滴尺寸。

进一步，还包括三维移动平台，所述熔滴发生器安装在所述三维移动平台上，所述三维移动平台适于带动所述熔滴发生器移动。

上述进一步方案的有益效果是：三维移动平台适于带动熔滴发生器在三维空间三个方向上移动，使得金属熔滴在喷射在待打印基板的各个待打印位置，最终打印出对应的产品。

进一步，还包括控制器和驱动器，所述控制器通过所述驱动器与所述感应线圈电连接，所述控制器与所述送丝机电连接。

进一步，所述送丝机包括多个送丝机构，各个送丝机构分别与控制器电连接，每个所述送丝机构适于输送一条所述金属丝。

进一步，所述熔滴发生器还包括石墨板，所述石墨板上开设有安装孔，所述喷嘴安装在所述安装孔内，所述喷嘴由石墨制成，所述喷嘴与所述石墨板一体成型。

上述进一步方案的有益效果是：石墨导热性好，且熔点高，喷嘴安装在石墨板内，石墨板可以增大涡流效应，能够加快喷嘴的升温速度。

进一步，所述喷嘴的直径较小的开口为出料口，所述熔滴生成装置还包括隔热衬套，所述隔热衬套的一端开口，所述隔热衬套的另一端设置有隔热板，所述石墨板设置在所述隔热衬套内，所述感应线圈呈螺旋状缠绕在所述隔热衬套的外壁上，所述隔热板上开设有出料孔，所述出料孔与所述出料口相对设置，所述出料孔的直径大于或等于所述出料口的直径。

上述进一步方案的有益效果是：隔热衬套能够减弱喷嘴和石墨板向空气中散热，降低热损耗，节能环保。

进一步，所述熔滴发生器还包括温度传感器，所述温度传感器的测量端与所述石墨板或所述喷嘴抵接，所述温度传感器适于检测所述喷嘴的温度。

上述进一步方案的有益效果是：通过温度传感器实时检测喷嘴的温度，可根据检测的温度实时调节输入感应线圈的电流的频率，进而调节喷嘴的温度，使得喷嘴的温度保持稳定。

进一步，所述熔滴发生器还包括填充块，所述填充块设置在所述隔热衬套内，适于填充所述隔热衬套的内部空间，所述石墨板设置在所述填充块与所述隔热板之间，所述填充块上开设有多个贯穿所述填充块的入料孔，多个所述入料孔分别与所述喷嘴连通，所述入料孔呈直线延伸，每个所述入料孔适于一条所述金属丝穿过。

进一步，所述填充块由石英制成，所述入料孔的直径大于或等于金属丝的直径。

上述进一步方案的有益效果是：金属丝穿过入料孔伸入喷嘴，入料孔呈直线延伸，对金属丝的输送路线进行限制，能够防止金属丝弯曲或偏移，进而影响金属熔滴的生成。

进一步，所述填充块上还设置有贯穿所述填充块的支撑孔，所述支撑孔呈直线延伸，且所述支撑孔的一端正对所述石墨板或所述喷嘴，所述支撑孔适于所述温度传感器穿过。

上述进一步方案的有益效果是：温度传感器的测量端穿过支撑孔与石墨板或喷嘴抵接，通过填充块对温度传感器进行支撑，简单方便。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种3D打印设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的一种熔滴发生器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的喷嘴的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的一种3D打印设备的电连接示意图；

图5为本实用新型实施例的金属丝的控制过程示意图。

附图标记说明：

10-熔滴发生器，11-喷嘴，12-感应线圈，13-石墨板，14-隔热衬套，15-隔热板，16-温度传感器，17-填充块，20-送丝机驱动器，21-送丝机构，22-金属丝，30-三维移动平台，40-控制器，50-驱动器，111-锥形筒，112-出料管。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供的一种3D打印设备，包括熔滴发生器10和送丝机，所述送丝机适于向所述熔滴发生器10同时输送多条金属丝22，所述熔滴发生器10包括喷嘴11和感应线圈12，所述感应线圈12套设在所述喷嘴11外侧，适于对所述喷嘴11进行加热，所述喷嘴11呈漏斗状，所述喷嘴11的直径较大的开口为进料口，所述进料口的直径大于或等于多条所述金属丝22的直径之和，所述喷嘴11适于将多条所述金属丝22伸入所述喷嘴11的部分加热成金属液。

本实施例中，喷嘴11呈漏斗状，喷嘴11的广口端为进料口，窄口端为出料口，送丝机输送的多条金属丝22的末端从进料口伸入喷嘴11，与喷嘴11的内壁接触时，感应线圈12对喷嘴11进行加热，喷嘴11对与喷嘴11相接触的多条金属丝22的末端进行加热，通过各条金属丝22之间的热传递，将所有金属丝22伸入喷嘴11的部分加热成金属液。送丝机可分别以不同的速率向前输送各条金属丝22，各条金属丝22以特定的比例进行混合，就可得到多种金属的合金熔液，送丝机持续向前输送金属丝22，挤压合金熔液从出料口流出，形成熔滴。采用金属丝22做原料，打印过程中将多条金属丝22加热成合金熔液，相较于采用金属粉末进行3D打印，成本低、且安全性更高。并且，仅将与喷嘴11相接触的金属丝22末端加热成金属液，通过调整金属丝22的输送速度，就可控制金属液的生成速度，便于控制熔滴尺寸。

具体地，感应线圈12呈螺旋状缠绕在喷嘴11的外侧，在感应线圈12中通入交变电流，感应线圈12产生交变磁场，喷嘴11和金属丝22设置在交变磁场中，内部会产生涡流，涡流产生热量，对喷嘴11和金属丝22进行加热。喷嘴11的导热性和熔点可分别高于所述金属丝22的导热性和熔点，喷嘴11被先加热到标定温度，喷嘴11再对所有金属丝22伸入喷嘴11的部分进行加热，各条金属丝22伸入喷嘴11的部分可设置为紧贴在一起，通过各条金属丝22之间的热传递对所有金属丝22进行加热，即使没有紧贴在一起，也可通过涡流效应和喷嘴11中的金属液进行加热。

优选地，还包括三维移动平台30，所述熔滴发生器10安装在所述三维移动平台30上，所述三维移动平台30适于带动所述熔滴发生器10移动。

具体地，三维移动平台30适于带动熔滴发生器10在三维空间三个方向上移动，使得金属熔滴在喷射在所需的位置，最终打印出对应的产品。

优选地，如图4所示，还包括控制器40和驱动器50，所述控制器40通过所述驱动器50与所述感应线圈12电连接，所述控制器40与所述送丝机电连接。

具体地，控制器40控制驱动器50向感应线圈12中输入电流，对喷嘴11进行加热，控制器40还控制送丝机启停等。需要说明的是，控制器40分别控制驱动器50和送丝机工作为现有技术，本实用新型不涉及对软件程序的改进。

优选地，所述送丝机包括送丝机驱动器20和多个送丝机构21，多个送丝机构21分别与送丝机驱动器20的输出端电连接，送丝机驱动器20的输入端与控制器40的输出端电连接，每个所述送丝机构21适于输送一条金属丝22。

具体地，金属丝22需具有一定的刚度，能够向前挤压金属液，优选不含铁磁性材料的金属材料，送丝机驱动器20可驱动各个送丝机构21分别以不同的速率输送金属丝22。

优选地，所述熔滴发生器10还包括石墨板13，所述石墨板13上开设有安装孔，所述喷嘴11安装在所述安装孔内，所述喷嘴11由石墨制成，所述喷嘴11与所述石墨板13一体成型。

具体地，石墨导热性比金属好，且熔点高，喷嘴11安装在石墨板13内，石墨板13可以增大涡流效应，能够加快喷嘴11的升温速度。喷嘴11包括锥形筒111和出料管112两部分，锥形筒111的窄口端与出料管112的一端固定连接，且锥形筒111与出料管112连通。

优选地，所述喷嘴11的直径较小的开口为出料口，所述熔滴生成装置还包括隔热衬套14，所述隔热衬套14的一端开口，所述隔热衬套14的另一端设置有隔热板15，所述石墨板13设置在所述隔热衬套14内，所述感应线圈12呈螺旋状缠绕在所述隔热衬套14的外壁上，所述隔热板15上开设有出料孔，所述出料孔与所述出料口相对设置，所述出料孔的直径大于或等于所述出料口的直径。

具体地，隔热衬套14能够减弱喷嘴11和石墨板13向空气中散热，降低热损耗，节能环保。

优选地，所述熔滴发生器10还包括温度传感器16，所述温度传感器16的测量端与所述石墨板13或所述喷嘴11抵接，所述温度传感器16适于检测所述喷嘴11的温度。

具体地，温度传感器16可采用热电偶等，优选为不含铁磁性材料的热电偶，通过温度传感器16实时检测喷嘴11的温度，可根据检测的温度实时调节感应线圈12的频率，进而调节喷嘴11的温度，使得喷嘴11的温度保持稳定。

优选地，所述熔滴发生器10还包括填充块17，所述填充块17设置在所述隔热衬套14内，适于填充所述隔热衬套14的内部空间，所述石墨板13设置在所述填充块17与所述隔热板15之间，所述填充块17上开设有多个贯穿所述填充块17的入料孔，多个所述入料孔分别与所述喷嘴11连通，所述入料孔呈直线延伸，每个所述入料孔适于一条金属丝22穿过。

优选地，所述填充块17由石英制成，所述入料孔的直径大于或等于金属丝22的直径。

具体地，金属丝22穿过入料孔伸入喷嘴11，入料孔呈直线延伸，对金属丝22的输送路线进行限制，能够防止金属丝22弯曲或偏移，进而影响金属熔滴的生成。

优选地，所述填充块17上还设置有贯穿所述填充块17的支撑孔，所述支撑孔呈直线延伸，且所述支撑孔的一端正对所述石墨板13或所述喷嘴11，所述支撑孔适于所述温度传感器16穿过。

具体地，温度传感器16的测量端穿过支撑孔与石墨板13或喷嘴11抵接，通过填充块17对温度传感器16进行支撑，简单方便。

如图5所示，图5(a)中进行3D打印时，首先分别控制各个送丝机构21将对应的各条金属丝22输送至喷嘴11的进料口处，即各条金属丝22的末端到达喷嘴11的进料口处，然后分别控制各个送丝机构21以对应的送丝速度向喷嘴11中输送各条金属丝22，喷嘴11将与其接触的部分金属丝22加热成金属液，该金属液即为合金金属液。图5(b)中，持续向喷嘴11的锥形筒111中输送金属丝22时，金属丝22挤压金属液，金属液向出料管112中流动，最终从出料口流出形成熔滴。图5(c)中，分别控制各个送丝机构21驱动对应的金属丝22同时向后回缩标定距离，金属丝22与金属液之间的压强瞬间变小，在熔滴与金属液之间的表面张力恢复正常之前，熔滴与金属液分离。图5(d)中，熔滴从出料口滴落。

可通过送丝机构21控制金属丝22做高频振荡运动，对熔滴的尺寸进行控制，提高打印精度。

虽然本实用新型公开披露如上，但本实用新型公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本实用新型公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种3D打印设备，其特征在于，包括熔滴发生器(10)和送丝机，所述送丝机适于向所述熔滴发生器(10)同时输送多条金属丝(22)，所述熔滴发生器(10)包括喷嘴(11)和感应线圈(12)，所述感应线圈(12)套设在所述喷嘴(11)外侧，适于对所述喷嘴(11)进行加热，所述喷嘴(11)呈漏斗状，所述喷嘴(11)的直径较大的开口为进料口，所述进料口的直径大于或等于多条所述金属丝(22)的直径之和，所述喷嘴(11)适于将多条所述金属丝(22)伸入所述喷嘴(11)的部分加热成金属液。

2.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，还包括三维移动平台(30)，所述熔滴发生器(10)安装在所述三维移动平台(30)上，所述三维移动平台(30)适于带动所述熔滴发生器(10)移动。

3.根据权利要求2所述的3D打印设备，其特征在于，还包括控制器(40)和驱动器(50)，所述控制器(40)通过所述驱动器(50)与所述感应线圈(12)电连接，所述控制器(40)与所述送丝机电连接。

4.根据权利要求3所述的3D打印设备，其特征在于，所述送丝机包括多个送丝机构(21)，各个所述送丝机构(21)分别与所述控制器电连接，每个所述送丝机构(21)适于输送一条所述金属丝(22)。

5.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述熔滴发生器(10)还包括石墨板(13)，所述石墨板(13)上开设有安装孔，所述喷嘴(11)安装在所述安装孔内，所述喷嘴(11)由石墨制成，所述喷嘴(11)与所述石墨板(13)一体成型。

6.根据权利要求5所述的3D打印设备，其特征在于，所述喷嘴(11)的直径较小的开口为出料口，所述熔滴生成装置还包括隔热衬套(14)，所述隔热衬套(14)的一端开口，所述隔热衬套(14)的另一端设置有隔热板(15)，所述石墨板(13)设置在所述隔热衬套(14)内，所述感应线圈(12)呈螺旋状缠绕在所述隔热衬套(14)的外壁上，所述隔热板(15)上开设有出料孔，所述出料孔与所述出料口相对设置，所述出料孔的直径大于或等于所述出料口的直径。

7.根据权利要求6所述的3D打印设备，其特征在于，所述熔滴发生器(10)还包括温度传感器(16)，所述温度传感器(16)的测量端与所述石墨板(13)或所述喷嘴(11)抵接，所述温度传感器(16)适于检测所述喷嘴(11)的温度。

8.根据权利要求7所述的3D打印设备，其特征在于，所述熔滴发生器(10)还包括填充块(17)，所述填充块(17)设置在所述隔热衬套(14)内，适于填充所述隔热衬套(14)的内部空间，所述石墨板(13)设置在所述填充块(17)与所述隔热板(15)之间，所述填充块(17)上开设有多个贯穿所述填充块(17)的入料孔，多个所述入料孔分别与所述喷嘴(11)连通，所述入料孔呈直线延伸，每个所述入料孔适于一条所述金属丝(22)穿过。

9.根据权利要求8所述的3D打印设备，其特征在于，所述填充块(17)由石英制成，所述入料孔的直径大于或等于金属丝(22)的直径。

10.根据权利要求8或9所述的3D打印设备，其特征在于，所述填充块(17)上还设置有贯穿所述填充块(17)的支撑孔，所述支撑孔呈直线延伸，所述支撑孔的一端正对所述石墨板(13)或所述喷嘴(11)，所述支撑孔适于所述温度传感器(16)穿过。

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