[發明專利]一種直接打印建筑框架的等離子3D打印設備與方法

在審

• 申請號: 201610273798.6
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105781110A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 楊永強;林輝;李陽;肖然
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: E04G21/00
• 分類號: E04G21/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

1.一種直接打印建筑框架的等離子3D打印設備，其特征在于包括成型臺(4)、直立在成型臺(4)周圍的數根成型支架(8)、等離子加工裝置(2)、連接件(5)、數根驅動臂(10)、送粉電機(12)和中央控制系統(13)；

所述成型支架(8)上設有導軌(7)，導軌(7)上設有滑塊驅動機構(6)；

所述連接件(5)置于成型支架(8)的中部，所述連接件(5)的周圍通過分布在其周圍的數根驅動臂(10)活動連接滑塊驅動機構(6)；

所述等離子加工裝置(2)安裝在連接件(5)上方，在連接件(5)的下方安裝有與等離子加工裝置(2)連接的等離子噴頭(3)，所述等離子加工裝置(2)通過等離子光纖(9)連接等離子噴頭(3)；

所述送粉電機(12)內的金屬粉末由通粉管路(11)送入等離子噴頭(3)；

所述中央控制系統(13)分別通過控制電纜連接等離子加工裝置(2)、送粉電機(12)、滑塊驅動機構(6)；

當中央控制系統(13)控制滑塊驅動機構(6)在導軌(7)上按照其指令，在Z方向作上下運動時，可帶動連接件(5)在XYZ三個方向相應運動。

2.根據權利要求1所述直接打印建筑框架的等離子3D打印設備，其特征在于，導軌(7)的軸線垂直于成型臺(4)的平面。

3.根據權利要求1所述直接打印建筑框架的等離子3D打印設備，其特征在于，所述成型支架(8)的數量為三根，呈“品”字型分布，并固定在成型臺(4)的周圍。

4.根據權利要求3所述直接打印建筑框架的等離子3D打印設備，其特征在于，每根成型支架(8)上的導軌(7)為兩根，并相互平行。

5.根據權利要求1所述直接打印建筑框架的等離子3D打印設備，其特征在于，所述直接打印建筑框架的等離子3D打印設備還包括一個對等離子加工裝置(2)進行冷卻的水冷機系統，由中央控制系統(13)控制。

6.根據權利要求5所述直接打印建筑框架的等離子3D打印設備，其特征在于，所述水冷機系統為水冷機(14)，并通過冷卻水路(1)連接等離子加工裝置(2)。

7.根據權利要求1至4中任一項所述直接打印建筑框架的等離子3D打印設備，其特征在于，所述直接打印建筑框架的等離子3D打印設備還包括一個對等離子加工裝置(2)進行冷卻的水冷機系統，由中央控制系統(13)控制。

8.根據權利要求7所述直接打印建筑框架的等離子3D打印設備，其特征在于，所述驅動臂(10)與滑塊驅動機構(6)和連接件(5)之間的連接，采用轉動連接。如球形旋轉接頭。

9.一種權利要求1至8中任一項所述直接打印建筑框架的等離子3D打印設備的打印方法，其特征在于包括如下步驟：

將設計好的建筑框架的三維模型的電子數據文件，轉換成中央控制系統(13)可讀取的格式，導入其內；

中央控制系統(13)通過控制等離子加工裝置(2)產生等離子體，通過等離子光纖9到達等離子噴頭(3)，與此同時，中央控制系統(13)通過控制水冷機(14)工作，水冷機(14)通過冷卻水管1對等離子加工裝置(2)內部的等離子槍進行冷卻；

中央控制系統(13)通過控制送粉電機(12)通過通粉管路(11)向等離子噴頭(3)輸送打印框架所需的粉末，為了粉末熔化的均勻性，采用了三條通粉管路(11)輸送粉末，最后和等離子弧同軸匯聚在等離子噴頭(3)并噴出并熔化，與此同時，中央控制系統(13)事前導入的電子數據文件的內容，控制滑塊驅動機構(6)，各自沿導軌(7)在Z方向上按指令移動，使連接件(5)在XYZ三個方向作出相應的運動，進而帶動等離子噴頭(3)按照相應的運動軌跡將熔化的粉末，逐層堆積在成型臺(4)上，最終完成所需形狀建筑框架的等離子3D打印。