[發(fā)明專利]基于磁場調(diào)控的3D金屬打印系統(tǒng)及其打印方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510966964.6
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN105364073B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙博然;石光明;張犁;李甫;王紅林;胡晨光
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心61205
• 代理人: 王品華,黎漢華

1.一種基于磁場調(diào)控的3D金屬打印系統(tǒng)，包括

原材料送出加熱裝置(1)，用于將原材料送入打印機(jī)并使之升溫變成熔融液態(tài)金屬，輸送給打印定位裝置；

打印定位裝置(2),用于將熔融液態(tài)金屬微滴堆疊到模型放置裝置的對應(yīng)位置上；

模型放置裝置(3),用于承接和放置待打印的模型；

控制驅(qū)動電路(4)，用于給各個(gè)裝置提供控制信號，使其協(xié)同工作；

其特征在于：

原材料送出加熱裝置(1)，由步進(jìn)電機(jī)(101)、定滑輪(102)、陶瓷導(dǎo)引管(103)、高頻加溫線圈(104)、鎢質(zhì)擠出頭(105)和感應(yīng)加速極板(106)組成；金屬絲(5)經(jīng)過定滑輪(102)和步進(jìn)電機(jī)(101)的摩擦送入陶瓷導(dǎo)引管(103)，通過吸收高頻加溫線圈(104)的熱量變成熔融金屬液體，通過感應(yīng)加速極板(106)電場的感應(yīng)作用使其帶上電荷，再通過電場的吸引力使金屬液體飛離鎢質(zhì)擠出頭(105)形成帶電金屬微滴(6)，該金屬微滴(6)穿過打印定位裝置(2)的磁場，滴到模型放置裝置(3)上；

打印定位裝置(2)，由偏轉(zhuǎn)磁場線圈(201)和偏轉(zhuǎn)磁場鐵芯(202)組成，偏轉(zhuǎn)磁場鐵芯(202)用來增強(qiáng)偏轉(zhuǎn)磁場的強(qiáng)度；通過控制偏轉(zhuǎn)磁場線圈(201)的電流強(qiáng)度，改變帶電金屬微滴(6)射在模型放置裝置(3)上的位置；

模型放置裝置(3),由平臺(301)和擋板(302)組成，平臺(301)通過校準(zhǔn)導(dǎo)線(7)連接到定滑輪(102)的金屬軸上；擋板(302)用于在帶電金屬微滴(6)射到平臺(301)之前為控制驅(qū)動電路(4)提供校準(zhǔn)觸發(fā)信號；

控制驅(qū)動電路(4)，用于給該系統(tǒng)中的各個(gè)電器裝置提供控制信號和驅(qū)動電力，使其協(xié)同工作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印系統(tǒng)，其特征在于：控制驅(qū)動電路(4)包括：

X軸方向偏轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動電路(401)，用于根據(jù)系統(tǒng)控制芯片(407)的控制信號，為X軸方向偏轉(zhuǎn)線圈提供驅(qū)動電力；

Y軸方向偏轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動電路(402)，用于根據(jù)系統(tǒng)控制芯片(407)的控制信號，為Y軸方向偏轉(zhuǎn)線圈提供驅(qū)動電力；

高頻加溫線圈驅(qū)動電路(403)，用于給高頻加溫線圈(104)提供驅(qū)動電力，使其產(chǎn)生熱量加溫原材料；

感應(yīng)加速極板驅(qū)動電路(404)，用于給感應(yīng)加速極板(106)提供電壓，使原材料感應(yīng)帶電產(chǎn)生電場吸引帶電金屬微滴(6)射到模型放置裝置(3)上；

光電耦合芯片(405)，用于隔離低壓控制電路和高壓驅(qū)動電路，防止人員觸電；

數(shù)據(jù)下載芯片(406)，用于連接電腦和系統(tǒng)控制芯片(407)，下載待打印模型文件；

系統(tǒng)控制芯片(407)，根據(jù)待打印模型的結(jié)構(gòu)，給各個(gè)驅(qū)動電路提供的控制信號，使帶電金屬微滴(6)到達(dá)正確的落點(diǎn)；

模擬/數(shù)字采樣芯片(408)，對校準(zhǔn)導(dǎo)線(7)的電流進(jìn)行采樣，配合擋板(302)為系統(tǒng)控制芯片(407)提供校準(zhǔn)偏轉(zhuǎn)磁場電流強(qiáng)度比例系數(shù)的觸發(fā)信號，以確定后續(xù)射出的帶電微滴(6)在平臺(301)上的偏轉(zhuǎn)距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印系統(tǒng)，其特征在于：校準(zhǔn)導(dǎo)線(7)上串聯(lián)有模擬電流放大電路(8)，用于放大校準(zhǔn)導(dǎo)線(7)中的電流，放大后的電流傳輸給控制驅(qū)動電路(4)的模擬/數(shù)字采樣芯片(408)進(jìn)行采樣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印系統(tǒng)，其特征在于：感應(yīng)加速極板(106)由上極板和下極板組成，下極板上預(yù)留有一個(gè)孔；該孔用于使帶電金屬微滴(6)穿過感應(yīng)加速極板后到達(dá)打印定位裝置(2)的偏轉(zhuǎn)磁場中。