[發明專利]一種用于三維打印的熔融原料生成方法及其設備

有效

• 申請號: 201611060159.8
• 申請日: 2016-11-26
• 公開（公告）號: CN107414076B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 梁福鵬
• 申請（專利權）人: 南京鈦陶智能系統有限責任公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;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三維打印的熔融原料生成方法及其設備，通過加熱固態原料來獲得熔融原料，方法的主要特征在于：固態原料在引導裝置的輸出端和/或在引導裝置的輸出端外部被電磁感應加熱為熔融狀態并形成熔融區；所產生的熔融區在與打印體和/或支撐平臺接觸前，只與固態原料接觸并被固態原料支持；所產生的熔融區在與打印體和/或支撐平臺發生接觸后，與固態原料、打印體和/或支撐平臺發生接觸并被支持，不與其它結構接觸；所述的熔融區即為熔融原料。本發明的主要有益效果：可控性高、可靠性高；能產生超高熔點導電性材料的熔融原料；不破壞三維打印設備先前打印產生的精細結構；可用于高精度的三維打印；可用于真空和失重打印環境中。

技術領域

本發明涉及三維打印技術中的熔融原料生成技術，尤其是涉及一種基于電磁感應加熱原理的高可控性、可用于超高熔點材料的熔融原料生成方法及其設備，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逐步商業化。現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；又如噴射熔化原料的打印技術也屬于堆疊熔化原料，其熔化原料噴射裝置也是核心組件。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，可以產生連續的金屬流。也有采用氣壓作為噴射動力的方式，可以產生金屬液滴，例如文獻Experimentson remelting and solidification of molten metal droplets deposited invertical columns(來源：期刊名《Journal of Manufacturing Science andEngineering-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；申請號為201520561484.7、名稱為“一種液態金屬打印墨盒”的中國專利申請使用的方法與該文獻中記載的技術類似；又如申請號為201520644682.X、名稱為“一種金屬3D打印加支撐結構的裝置”的中國專利申請,也是采用脈沖氣流/氣壓來實現金屬液滴生成。這些產生金屬液滴的方法都是通過施加脈沖壓力和利用流體的特性來產生金屬液滴，也可以產生連續液態金屬流；但這些技術不能在工作過程中連續添加固態原料，這對一些打印情形會帶來不便(例如打印大型金屬零件)，并且這類技術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,更嚴重的是可控性差。在現有技術中，如果噴嘴的內徑與液態原料儲存倉或主流道的內徑之比過小(例如與噴嘴連接的液態原料儲存倉或主流道的內徑為2毫米、噴嘴內徑為50微米)，特別是當原料為液態金屬時，液態原料的表面張力和粘度較大，要施加大壓力才能克服表面張力和流阻以實現噴射。