WO2019047817A1

WO2019047817A1 - 金属三维打印装置及其打印方法

Info

Publication number: WO2019047817A1
Application number: PCT/CN2018/103915
Authority: WO
Inventors: 李贵宝; 李世强
Original assignee: 珠海天威飞马打印耗材有限公司
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2018-09-04
Publication date: 2019-03-14
Also published as: CN107598169A

Abstract

一种金属三维打印装置（1）及其打印方法，其中该装置包括打印主体（3），打印主体（3）安装在密闭打印腔室（2）内，打印主体（3）中的移动组件（34）用于移动打印头（31），线材轮（33）用于放置金属成型材料（331），金属成型材料（331）自线材轮（33）被输送到打印头（31）中，打印头（31）用于在成型座（32）上挤出金属成型材料（331），打印头（31）内设置有加热装置，加热板（35）设置在成型座（32）的下方。

Description

金属三维打印装置及其打印方法

技术领域

本发明涉及金属三维打印领域，尤其是涉及一种金属三维打印装置及其打印方法。本申请是基于申请日为2017年9月5日，申请号为CN 201710788743.3的中国发明专利申请，该申请的内容引入本文作为参考。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种利用快速成型技术的机器，以数字模型文件为基础，采用成型材料，通过逐层打印的方式来构造三维的实体。在打印前，需要利用计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导3D打印机逐层打印。3D打印机在产品制造业获得了广泛的应用，3D打印机的工作原理和传统打印机基本相同，由控制组件、机械组件、打印头、耗材（即成型材料）和介质等组成，打印原理也基本类似。

现有的一种常用打印方式是熔融沉积成型（FDM），其是通过在水平移动的打印头挤出加热熔融后的金属成型材料，并在成型座逐层叠堆形成三维模型。但是对于金属线材的FDM成型的三维打印机，由于金属线材的特殊性，对于金属线材打印环境要求很严格，若打印环境暴露在环境中容易影响线材挤出效果，而且在后续的打印过程中，金属线材挤出时引起打印物体翘曲，影响打印效果。

技术问题

本发明的第一目的是提供一种施工效率高且耗费人力成本低的金属三维打印装置。

本发明的第二目的是提供一种施工效率高且耗费人力成本低的金属三维打印装置的打印方法。

技术解决方案

为实现上述的第一目的，本发明提供的金属三维打印装置包括打印主体以及密闭打印腔室，打印主体安装在密闭打印腔室内；打印主体包括打印头、成型座、移动组件、线材轮以及加热板；移动组件用于移动打印头；线材轮设置在打印头的上方，线材轮用于放置金属成型材料，金属成型材料包括金属材料与粘结剂；打印头用于在成型座上挤出金属成型材料；打印头内设置有加热装置；加热板设置在成型座的下方。

进一步的方案是，金属三维打印装置还包括检测装置，检测装置设置在线材轮与打印头之间，检测装置用于检测金属成型材料是否输送到打印头中。

进一步的方案是，金属三维打印装置还包括真空发生器，真空发生器设置在密闭打印腔室内。

进一步的方案是，金属三维打印装置还包括惰性气体发生器，惰性气体发生器设置在密闭打印腔室内。

为实现上述的第二目的，本发明提供的金属三维打印装置的打印方法，金属三维打印装置包括打印主体以及密闭打印腔室，打印主体安装在密闭打印腔室内；打印主体包括打印头、成型座、移动组件、线材轮以及加热板；移动组件用于移动打印头；线材轮设置在打印头的上方，线材轮用于放置金属成型材料，金属成型材料包括金属材料与粘结剂；打印头用于在成型座上挤出金属成型材料；打印头内设置有加热装置；加热板设置在成型座的下方；

该打印方法包括：

启动加热板控制密闭打印腔室内的温度；

金属成型材料自线材轮输送到打印头中；

移动组件驱动打印头在成型座上打印。

进一步的方案是，金属三维打印装置还包括检测装置，检测装置设置在线材轮与打印头之间，打印方法还包括检测装置检测金属成型材料是否移动至打印头中。

进一步的方案，金属三维打印装置还包括真空发生器，真空发生器设置在密闭打印腔室内，打印方法还包括启动加热板后，启动真空发生器对密闭打印腔室真空处理。

进一步的方案，金属三维打印装置还包括惰性气体发生器，惰性气体发生器设置在密闭打印腔室内，打印方法还包括启动加热板后，启动惰性气体发生器在密闭打印腔室内释放惰性气体。

有益效果

本发明提供的金属三维打印装置及其打印方法，在密闭打印腔室内，金属成型材料至线材轮被输送到打印头中，移动组件驱动打印头在成型座上利用熔融状态的金属成型材料打印，由于金属成型材料包括金属材料与粘结剂，因此在打印过程中加热板使密闭打印腔室内温度保持恒定，并且在气流的作用下设置在成型座下方的加热板在加热过程中热量能更靠近更持久地与打印物体接触，可增强粘结剂的粘性，使得打印物体具有一定形状，并不易变形；在密闭打印腔室内进行打印，可减少外部环境的影响因素，并且在密闭恒温的环境下打印，初步形成的三维物体具有一定的强度，不易出现翘曲现象，一定程度上保证打印效果；线材轮设置在打印头的上方，使得金属成型材料以自然状态进入打印头，在输送过程中金属成型材料不会出现断裂，保证打印头的可持续打印。

此外，检测装置设置在线材轮与打印头之间，可检测线材轮内的金属成型材料是否输送至打印头中，若检测装置没有检测到金属成型材料，可及时发送信号至打印装置的控制系统，便于控制系统停止打印头的工作，避免出现无材料打印的情况。

此外，打印主体置于真空环境中进行打印，可减少由于空气因素导致的误差。

另外，打印主体置于惰性气体环境中进行打印，可减少由于空气因素导致的误差。

附图说明

图1是本发明金属三维打印装置实施例的结构图。

图2是本发明金属三维打印装置实施例打开窗口的结构图。

图3是本发明金属三维打印装置实施例中打印主体的结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

本发明的实施方式

本发明的金属三维打印装置应用金属三维打印中，将打印装置内的打印主体设置在密闭并且恒温的环境中进行打印，可减少由于外部因素导致的打印物体翘曲的情况，并且初步形成的打印物体可保持一定的强度，从而不容易产生形变。

参见图1与图2，本发明的金属三维打印装置1包括打印主体3以及密闭打印腔室2，打印主体3安装在密闭打印腔室2内。参见图3，打印主体3包括打印头31、成型座32、移动组件34、线材轮33以及加热板35。

移动组件34用于移动打印头31，其中在移动组件34驱动打印头31移动时，移动组件34也驱动成型座32朝向打印头31移动，配合打印头31的打印。

线材轮33设置在打印头31的上方，线材轮33用于放置金属成型材料331。线材轮33设置在打印头31的上方，使得金属成型材料331以自然垂落状态进入打印头31，在输送过程中金属成型材料33不会出现断裂，保证打印头31的可持续打印，避免出现无材料打印的现象。金属成型材料包括金属材料与粘结剂，粉末状的金属材料与粘结剂均匀混合形成金属成型材料线材。

打印头31用于在成型座32上挤出金属成型材料。

加热板35设置在成型座32的下方，加热板35用于密闭打印腔室2内温度恒定。为提高打印效果，成型座上也可根据实际情况增加加热装置。

密闭打印腔室2上设置有窗口21，窗口21用于观察打印过程以及更换线材轮33、取打印物体等，使用金属三维打印装置1前需关闭窗口21。

在密闭打印腔室2内，金属成型材料至线材轮33被输送到打印头31中，移动组件34驱动打印头31在成型座32上利用熔融状态的金属成型材料打印，由于金属成型材料包括金属材料与粘结剂，因此在打印过程中加热板35使密闭打印腔室2内温度保持恒定，并且在气流的作用下设置在成型座32下方的加热板35在持续的加热过程中热量能更靠近更持久地与打印物体接触，可增强粘结剂的粘性，使得打印物体具有一定形状，并不易变形；在密闭打印腔室2内进行打印，可减少外部环境的影响因素，并且在密闭恒温的环境下打印，初步形成的三维物体具有一定的强度，不易出现翘曲现象，一定程度上保证打印效果；线材轮33设置在打印头31的上方，使得金属成型材料以自然状态进入打印头中，在输送过程中金属成型材料不会出现断裂，保证打印头的可持续打印。

金属三维打印装置1还包括检测装置36，检测装置36设置在线材轮33与打印头31之间。检测装置36设置在线材轮33与打印头31之间，可检测线材轮33内的金属成型材料331是否输送至打印头31中，若检测装置36没有检测到金属成型材料331，可及时发送信号至打印装置的控制系统，便于控制系统停止打印头的工作，避免出现无材料打印的情况。检测装置36内可设置有光敏传感器或滚轮传感器，利用敏感元件或滚轮检测金属成型材料是否存在，通过电路输送信号至打印装置控制系统。

金属三维打印装置1还包括真空发生器，真空发生器设置在密闭打印腔室2内，打印主体3置于真空环境中进行打印，可减少由于空气因素导致的误差。

金属三维打印装置1还包括惰性气体发生器，惰性气体发生器设置在密闭打印腔室2内，打印主体3置于惰性气体环境中进行打印，可减少由于空气因素导致的误差。

金属三维打印装置的打印方法实施例：

上述金属三维打印装置实施例的打印方法包括：

启动加热板控制密闭打印腔室内的温度；

金属成型材料自线材轮被输送到打印头中；

移动组件驱动打印头在成型座上打印。

金属三维打印装置还包括检测装置，检测装置设置在线材轮与打印头之间，打印方法还包括检测装置检测金属成型材料是否移动至打印头中。

金属三维打印装置还包括真空发生器，真空发生器设置在密闭打印腔室内，打印方法还包括启动加热板后，启动真空发生器对密闭打印腔室真空处理。

金属三维打印装置还包括惰性气体发生器，惰性气体发生器设置在密闭打印腔室内，打印方法还包括启动加热板后，启动惰性气体发生器在密闭打印腔室内释放惰性气体。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神与原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

工业应用性

本发明的金属三维打印装置及金属三维打印装置的打印方法，适用于三维实体成型应用领域，应用本发明的产品和方法，在密闭打印腔室内进行打印，可减少外部环境的影响因素，使得模型不易出现翘曲现象，提高三威打印品质。

Claims

金属三维打印装置，其特征在于，包括：

打印主体以及密闭打印腔室，所述打印主体安装在所述密闭打印腔室内；

所述打印主体包括打印头、成型座、移动组件、线材轮以及加热板；

所述移动组件用于移动所述打印头；

所述线材轮设置在所述打印头的上方，所述线材轮用于放置金属成型材料，所述金属成型材料包括金属材料与粘结剂；

所述打印头用于在所述成型座上挤出所述金属成型材料；

所述打印头内设置有加热装置；

所述加热板设置在所述成型座的下方。
根据权利要求1所述的金属三维打印装置，其特征在于：

所述金属三维打印装置还包括检测装置，所述检测装置设置在所述线材轮与所述打印头之间，所述检测装置用于检测所述金属成型材料是否输送到所述打印头中。
根据权利要求1或2所述的金属三维打印装置，其特征在于：

所述金属三维打印装置还包括真空发生器，所述真空发生器设置在所述密闭打印腔室内。
根据权利要求1或2所述的金属三维打印装置，其特征在于：

所述金属三维打印装置还包括惰性气体发生器，所述惰性气体发生器设置在所述密闭打印腔室内。
金属三维打印装置的打印方法，其特征在于：金属三维打印装置包括打印主体以及密闭打印腔室，所述打印主体安装在所述密闭打印腔室内，所述打印主体包括打印头、成型座、移动组件、线材轮以及加热板，所述移动组件用于移动所述打印头，所述线材轮设置在所述打印头的上方，所述线材轮用于放置金属成型材料，所述金属成型材料包括金属材料与粘结剂，所述打印头用于在所述成型座上挤出所述金属成型材料，所述打印头内设置有加热装置，所述加热板设置在所述成型座的下方；

所述打印方法包括：

启动加热板控制密闭打印腔室内的温度；

金属成型材料自线材轮输送到打印头中；

移动组件驱动所述打印头在成型座上打印。
根据权利要求5所述的金属三维打印装置的打印方法，其特征在于：

所述金属三维打印装置还包括检测装置，所述检测装置设置在所述线材轮与所述打印头之间，所述打印方法还包括所述检测装置检测所述金属成型材料是否输送至打印头中。
根据权利要求5或6所述的金属三维打印装置的打印方法，其特征在于：

所述金属三维打印装置还包括真空发生器，所述真空发生器设置在所述密闭打印腔室内，所述打印方法还包括启动所述加热板后，启动所述真空发生器对所述密闭打印腔室真空处理。
根据权利要求5或6所述的金属三维打印装置的打印方法，其特征在于：

所述金属三维打印装置还包括惰性气体发生器，所述惰性气体发生器设置在所述密闭打印腔室内，所述打印方法还包括启动所述加热板后，启动所述惰性气体发生器在所述密闭打印腔室内释放惰性气体。