[發明專利]一種用于金屬三維打印的液滴生成方法

有效

• 申請號: 201610801568.2
• 申請日: 2016-09-05
• 公開（公告）號: CN106270518B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 梁福鵬;羅朝寶
• 申請（專利權）人: 南京鈦陶智能系統有限責任公司
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;B33Y70/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用于金屬三維打印的液滴生成方法，在金屬三維打印成型的累積液態金屬或軟化且可流動的金屬的過程中將金屬流片段化以形成金屬液滴；其特征在于：在累積液態金屬或軟化且可流動的金屬的過程中，在金屬流與已打印成型的金屬之間施加電流，通過電阻發熱的方式將金屬流的局部加熱氣化并熔斷金屬流，在已打印成型的金屬上形成金屬液滴。本發明可以在金屬三維打印的成型過程中快速生成體積微小的金屬液滴，控制方法簡單，響應速度高；解決了FDM三維打印技術中常見的熔化原料“拖曳”問題；生成的金屬液滴與已打印成型的金屬之間實現“冶金融合”，連接強度極高；可以將“冶金電場調控”集成于金屬三維打印的成型過程中。

技術領域

本發明涉及三維打印技術，尤其是涉及一種用于金屬三維打印的液滴生成方法，屬于增材制造技術領域。

背景技術

三維打印技術最早起源于19世紀末的美國，直到20世紀七八十年代在日本和美國得到完善并商業化?，F在常見的主流三維打印技術，例如立體光固化成型法(StereoLithography Apparatus,SLA)、熔融沉積制造(Fused Deposition Modeling，FDM)、選擇性激光燒結(Selecting Laser Sintering，SLS)、三維粉末粘接(Three DimensionalPrinting and Gluing，3DP)，于20世紀八九十年代在美國獲得商業化。通過堆疊熔化原料實現三維打印的技術中，例如常見的FDM塑料打印和其它類似原理的金屬打印，其中重要核心組件之一就是產生熔融原料的熔爐/擠出頭/發生裝置。目前有不少關于產生熔融金屬原料的發生裝置的專利申請，例如申請號為201410513433.7、名稱為“一種用于金屬熔融擠出成型的3D打印頭”的中國專利申請，又如申請號為201520533246.5、名稱為“一種用于半固態金屬擠出沉積成型的裝置”的中國專利申請，這些專利申請無法產生液滴，產生連續的金屬流。也有可以產生金屬液滴的公知技術，應用于金屬三維打印的成型過程中，例如文獻Experiments on remelting and solidification of molten metal dropletsdeposited in vertical columns(來源：期刊名《Journal of Manufacturing Scienceand Engineering-Transactions of the Asme》，2007年第129卷第2期311-318頁)中記載的裝置及方法，主要原理是采用氣體推動微型熔爐/坩堝內的液態金屬從噴嘴噴出而形成金屬流，如果使用脈沖氣流在微型熔爐/坩堝內產生脈沖式的壓強振動就可以在噴嘴出口處形成金屬液滴，但由于氣體是可壓縮的物質形態，存在壓力傳導延滯，金屬液滴的生成速度不高；申請號為201520561484.7、名稱為“一種液態金屬打印墨盒”的中國專利申請就使用了該文獻中記載的技術，但該專利申請提出的結構并不適用于高熔點材料(例如陶瓷、鈦合金等)、也不能在工作過程中連續添加固態原料。又如申請號為201310721955.1、名稱為“一種提高金屬熔滴按需打印沉積成形零件致密度的方法”的中國專利申請，也是將液態金屬從熔爐/坩堝內噴出而形成金屬液滴。這些產生金屬液滴的方法都是通過施加壓力和利用流體的特性來產生金屬液滴，由于液態金屬的表面張力和粘滯力都比較高，不容易產生體積微小的金屬液滴，金屬液滴的生成速度慢。

發明內容

本發明的目的在于提供一種集成于金屬三維打印成型過程中的金屬液滴簡易生成方法，所生成的金屬液滴與已打印成型的金屬之間實現冶金融合，可通過電場調控金屬液滴冷卻后的內部組織形態。

為了實現上述的發明目的，本發明采用的技術方案是：一種用于金屬三維打印的液滴生成方法，它采用加熱裝置將固態金屬原料加熱熔化以獲得液態金屬或軟化且可流動的金屬，液態金屬或軟化且可流動的金屬在外力的作用下形成金屬流；通過累積所述的液態金屬或軟化且可流動的金屬來實現三維打印，在累積所述的液態金屬或軟化且可流動的金屬的過程中將金屬流片段化以形成金屬液滴；

其特征在于：