一種金屬3d打印加支撐結(jié)構(gòu)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及快速成型加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種金屬3D打印加支撐結(jié)構(gòu)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]公知的3D打印技術(shù)是利用3D打印機(jī)將所應(yīng)用打印的材料在打印噴頭內(nèi)通過(guò)加熱器進(jìn)行加熱熔融，然后通過(guò)一定的驅(qū)動(dòng)裝置將熔融材料射出，從而實(shí)現(xiàn)材料的快速沉積而成型。由于被打印的材料需要具備能夠被瞬時(shí)加熱融化、瞬時(shí)沉積，并與基體結(jié)合為整體的工藝要求，使得高熔點(diǎn)的金屬在當(dāng)前的加熱噴射方式下無(wú)法實(shí)現(xiàn)三維快速成型。
[0003]用于3D打印的原材料較為特殊，必須能夠液化、絲化。粉末化，打印后又能重新結(jié)合起來(lái)，材料工藝要求極高。目前常用材料多屬于塑料、橡膠、有色金屬類，主要在研發(fā)環(huán)節(jié)進(jìn)行樣品模型試制，真正應(yīng)用于生產(chǎn)制造的高熔點(diǎn)重金屬當(dāng)前無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
[0004]由于逐層打印時(shí)，層與層之間需要達(dá)到良好的結(jié)合狀態(tài)，因此材料需加熱到熔融態(tài)甚至液態(tài)，在這種情況下，中空件的空腔結(jié)構(gòu)或者懸臂件的懸臂結(jié)構(gòu)當(dāng)前的金屬3D打印無(wú)法完成。
[0005]那么如何提供一種高精度金屬三維快速成型復(fù)雜零件成為目前需要迫切解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有3D打印技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)高熔點(diǎn)金屬三維快速成型復(fù)雜零件的問(wèn)題，而提供一種加支撐材料金屬熔滴3D打印裝置。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種金屬3D打印加支撐結(jié)構(gòu)的裝置，包括熔滴裝置、設(shè)置于熔滴裝置側(cè)端的支撐結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)平移裝置，所述熔滴裝置包括密封手套箱、石墨坩禍和金屬熔液噴頭，所述石墨坩禍安裝于密封手套箱頂部，所述金屬熔液噴頭設(shè)置于石墨坩禍下部，所述金屬熔液噴頭與石墨坩禍相連通，所述石墨坩禍外圍纏繞包覆有電磁感應(yīng)加熱銅管和冷卻水管，以實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬加熱溫度的控制，所述石墨坩禍內(nèi)設(shè)置有金屬熔液，所述金屬熔液通過(guò)電磁感應(yīng)加熱金屬原料形成，所述石墨坩禍內(nèi)呈密閉空間，金屬溶液噴頭外圍纏繞有加熱電阻絲，所述加熱電阻絲用于防止金屬熔液在噴頭中凝固，所述石墨坩禍上端連接有脈動(dòng)氣壓進(jìn)氣管，通過(guò)石墨坩禍上部的進(jìn)氣管通過(guò)控制系統(tǒng)輸入脈動(dòng)氣壓噴射出規(guī)則的金屬熔滴。
[0008]所述石墨坩禍側(cè)端設(shè)有支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)為支撐材料噴頭，所述支撐材料噴頭內(nèi)裝有支撐材料，所述支撐材料噴頭上端設(shè)有進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管內(nèi)輸入恒定氣壓使支撐材料從支撐材料噴頭內(nèi)擠出，逐層打印支撐所要成型的零件，所述運(yùn)動(dòng)平移裝置包括運(yùn)動(dòng)平移臺(tái)和基板，所述運(yùn)動(dòng)平移臺(tái)的運(yùn)動(dòng)由控制系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，所述基板設(shè)置于運(yùn)動(dòng)平移臺(tái)上，所述基板上設(shè)有加熱裝置和熱電偶測(cè)溫裝置，所述基板上設(shè)置有待成型零件，所述待成型零件上設(shè)有成型零件支撐部位;平移臺(tái)的運(yùn)動(dòng)、脈動(dòng)氣壓和支撐材料擠出氣壓由控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制。
[0009]優(yōu)選地，所述支撐材料由石膏粉、陶瓷粉、UV光敏樹(shù)脂及細(xì)沙混合而成，所述支撐材料的重量比為石膏:沙子:陶瓷粉:Uv光敏樹(shù)脂1: 1: 1: 0.55，所述沙子為80目?120目。
[0010]優(yōu)選地，所述支撐材料噴頭噴嘴內(nèi)徑與金屬溶液噴頭噴嘴內(nèi)徑一致。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:
利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)熱使金屬材料形成金屬熔液，利用脈動(dòng)氣壓噴射出規(guī)則的金屬液滴，熔滴裝置側(cè)端的支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)為支撐材料噴頭，所述支撐材料噴頭內(nèi)裝有支撐材料，利用石膏、陶瓷粉、沙子作為支撐材料的基體，以其中的UV光敏樹(shù)脂經(jīng)紫外線固化燈照射后固化成型，支撐材料打印成特定形狀以輔助支撐金屬懸空部分成型，防止成型零件局部結(jié)構(gòu)塌陷，從而實(shí)現(xiàn)三維熔融快速成型。石墨坩禍對(duì)金屬材料形狀要求不高，可以是棒材、板材等，通過(guò)控制脈動(dòng)氣壓的周期和壓力，能夠產(chǎn)生大小均一可控的金屬熔滴，成型制件的微觀組織細(xì)小、均勻，成型工藝可控性強(qiáng)，成型零件精度高。
[0012]本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)合理、簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，成型質(zhì)量有保證，生產(chǎn)效率高，適于廣泛推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明一種金屬3D打印加支撐結(jié)構(gòu)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]其中，1-密封手套箱，2-石墨坩禍，3-金屬熔液噴頭，4-電磁感應(yīng)加熱銅管，5-冷卻水管，6-金屬熔液，7-加熱電阻絲，8-脈動(dòng)氣壓進(jìn)氣管，9-支撐材料噴頭，10-支撐材料，11-進(jìn)氣管，12-運(yùn)動(dòng)平移臺(tái)，13-基板，14-驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，15-加熱裝置，16-熱電偶測(cè)溫裝置，17-待成型零件，18-成型零件支撐部位。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示，一種金屬3D打印加支撐結(jié)構(gòu)的裝置，包括熔滴裝置、設(shè)置于熔滴裝置側(cè)端的支撐結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)平移裝置，所述熔滴裝置包括密封手套箱1、石墨坩禍2和金屬熔液噴頭3，所述石墨坩禍2安裝于密封手套箱I頂部，所述金屬熔液噴頭3設(shè)置于石墨坩禍2下部，所述金屬熔液噴頭3與石墨坩禍2相連通，所述石墨坩禍2外圍纏繞包覆有電磁感應(yīng)加熱銅管4和冷卻水管5，所述石墨坩禍2內(nèi)設(shè)置有金屬熔液6，所述金屬熔液6通過(guò)電磁感應(yīng)加熱金屬原料形成，所述石墨坩禍2內(nèi)呈密閉空間，金屬溶液噴頭3外圍纏繞有加熱電阻絲7，所述加熱電阻絲7用于防止金屬熔液在噴頭中凝固，所述石墨坩禍2上端連接有脈動(dòng)氣壓進(jìn)氣管8;
所述石墨坩禍2側(cè)端設(shè)有支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)為支撐材料噴頭9，所述支撐材料噴頭9內(nèi)裝有支撐材料10，所述支撐材料10由石膏粉、陶瓷粉、Uv光敏樹(shù)脂及細(xì)沙混合而成，所述支撐材料10的重量比為石膏:沙子:陶瓷粉:uv光敏樹(shù)脂1:1:1:0.55，所述沙子為80目?120目，所述支撐材料噴頭9上端設(shè)有進(jìn)氣管11，所述進(jìn)氣管11內(nèi)輸入恒定氣壓使支撐材料從支撐材料噴頭9內(nèi)擠出，逐層打印支撐所要成型的零件;所述支撐材料噴頭9噴嘴內(nèi)徑與金屬溶液噴頭3噴嘴內(nèi)徑一致。
[0016]所述運(yùn)動(dòng)平移裝置包括運(yùn)動(dòng)