[發(fā)明專(zhuān)利]一種金屬3D打印設(shè)備和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710068480.9
• 申請(qǐng)日: 2017-02-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106925783B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉雪峰;李昂;俞波;尹寶強(qiáng);顏陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F3/105
• 分類(lèi)號(hào): B22F3/105;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 北京市廣友專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種金屬3D打印設(shè)備，其特征在于，由氣氛調(diào)控系統(tǒng)、供料系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成；所述的氣氛調(diào)控系統(tǒng)包括成形室(13)、抽真空系統(tǒng)(28)和充氣系統(tǒng)(27)；成形室(13)內(nèi)安裝了所述的出料系統(tǒng)、所述的冷卻系統(tǒng)和所述的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，利用成形室(13)將其外部的空氣與所述的出料系統(tǒng)、所述的冷卻系統(tǒng)和所述的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)隔絕；抽真空系統(tǒng)(28)與成形室(13)相連，用于將成形室(13)內(nèi)的空氣抽至成形室(13)外，使成形室(13)內(nèi)獲得所需的真空度；充氣系統(tǒng)(27)與成形室(13)相連，用于向成形室(13)內(nèi)充入保護(hù)氣體；所述的供料系統(tǒng)包括熔化爐(2)、保溫爐(9)、熔體傳輸管道(4)、熔化爐塞桿(1)、保溫爐液位探針(8)、供料壓塊(6)、供料管道(11)、密封擋板(7)、熔化爐加熱器(3)、保溫爐加熱器(10)、熔體傳輸管道加熱器(5)和供料管道加熱器(12)，位于成形室(13)上方，用于向所述的出料系統(tǒng)連續(xù)提供金屬熔體；熔化爐(2)用于盛裝和加熱熔化固體金屬原料，并向保溫爐(9)輸送金屬熔體；保溫爐(9)安裝在熔化爐(2)的一側(cè)，用于控制和穩(wěn)定來(lái)自熔化爐(2)的金屬熔體的溫度，并向所述的出料系統(tǒng)輸送金屬熔體；熔體傳輸管道(4)位于熔化爐(2)和保溫爐(9)之間，其一端與熔化爐(2)底部的出液口相連，另一端與保溫爐(9)側(cè)面下部的進(jìn)液口相連，是金屬熔體從熔化爐(2)流入保溫爐(9)的通道；熔化爐塞桿(1)位于熔化爐(2)內(nèi)部，與熔化爐(2)底部的出液口保持對(duì)中，用于控制從熔化爐(2)中流入保溫爐(9)中的金屬熔體的量；保溫爐液位探針(8)位于保溫爐(9)內(nèi)部，用于測(cè)量保溫爐(9)內(nèi)的金屬熔體的液面高度，以便對(duì)保溫爐(9)中金屬熔體的量進(jìn)行控制并防止金屬熔體從保溫爐(9)中溢出；供料壓塊(6)安裝于保溫爐(9)內(nèi)部，用于精確控制提供給所述的出料系統(tǒng)的金屬熔體的量；供料管道(11)是連接所述的供料系統(tǒng)與所述的出料系統(tǒng)的通道，其中部為倒U型結(jié)構(gòu)，一端與保溫爐(9)側(cè)面上部的出液口相連，另一端從成形室(13)上方穿過(guò)成形室(13)的頂蓋進(jìn)入成形室(13)中，用于向所述的出料系統(tǒng)輸送金屬熔體并在供料管道(11)的倒U型結(jié)構(gòu)中形成液封；密封擋板(7)安裝于保溫爐(9)的出液口上方，可上下運(yùn)動(dòng)用于開(kāi)關(guān)保溫爐(9)的出液口；熔化爐加熱器(3)位于熔化爐(2)外部周?chē)糜诩訜岷腿刍刍癄t(2)內(nèi)金屬原料；保溫爐加熱器(10)位于保溫爐(9)外部周?chē)糜诳刂坪头€(wěn)定保溫爐(9)內(nèi)金屬熔體的溫度；熔體傳輸管道加熱器(5)位于熔體傳輸管道(4)外部周?chē)糜诳刂坪头€(wěn)定熔體傳輸管道(4)的溫度；供料管道加熱器(12)位于供料管道(11)外部周?chē)糜诳刂坪头€(wěn)定供料管道(11)的溫度；所述的出料系統(tǒng)包括噴嘴(18)、噴嘴頂蓋(15)、噴嘴液位探針(16)、噴嘴塞桿(17)、噴嘴補(bǔ)料管道(20)、噴嘴加熱器(21)和噴嘴補(bǔ)料管道加熱器(19)；噴嘴(18)位于所述的供料系統(tǒng)的下方，用于盛裝來(lái)自保溫爐(9)的金屬熔體并通過(guò)其底部的出料口噴出金屬熔體；噴嘴頂蓋(15)位于噴嘴(18)上方，用于防止噴嘴(18)中金屬蒸汽和熱量的擴(kuò)散；噴嘴液位探針(16)位于噴嘴(18)內(nèi)部，用于測(cè)量噴嘴(18)內(nèi)金屬熔體的液面高度；噴嘴塞桿(17)位于噴嘴(18)內(nèi)部，與噴嘴(18)的出料口保持對(duì)中，用于控制出料的啟停以及調(diào)控出料的流量；噴嘴補(bǔ)料管道(20)從噴嘴頂蓋(15)的上方穿過(guò)噴嘴頂蓋(15)進(jìn)入噴嘴(18)內(nèi)，是金屬熔體通過(guò)供料管道(11)后流入噴嘴(18)的通道；噴嘴加熱器(21)位于噴嘴(18)外部周?chē)糜诳刂坪头€(wěn)定噴嘴(18)內(nèi)金屬熔體的溫度；噴嘴補(bǔ)料管道加熱器(19)位于噴嘴補(bǔ)料管道(20)外部周?chē)糜诳刂坪头€(wěn)定噴嘴補(bǔ)料管道(20)的溫度；所述的冷卻系統(tǒng)包括冷卻槽(22)、基板(24)、液態(tài)金屬(25)和液態(tài)金屬回收槽(23)；冷卻槽(22)位于所述的出料系統(tǒng)的下方，其側(cè)壁內(nèi)部通有冷卻介質(zhì)，冷卻槽(22)用于盛放及冷卻液態(tài)金屬(25)；基板(24)位于冷卻槽(22)內(nèi)的中上部，其底部浸在液態(tài)金屬(25)中，用于沉積由噴嘴(18)的出料口噴出的金屬熔體；液態(tài)金屬(25)裝在冷卻槽(22)內(nèi)，用于冷卻基板(24)及沉積的金屬熔體；液態(tài)金屬回收槽(23)位于冷卻槽(22)外部周?chē)糜诨厥諒睦鋮s槽(22)中溢出的液態(tài)金屬(25)；所述的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括水平方向運(yùn)動(dòng)裝置(14)和豎直方向運(yùn)動(dòng)裝置(26)；水平方向運(yùn)動(dòng)裝置(14)位于所述的出料系統(tǒng)上方，與噴嘴(18)固定在一起，用于控制噴嘴(18)做水平方向運(yùn)動(dòng)；豎直方向運(yùn)動(dòng)裝置(26)位于基板(24)下方，從下向上依次穿過(guò)成形室(13)的底板、液態(tài)金屬回收槽(23)的底板、冷卻槽(22)的底板和液態(tài)金屬(25)，與基板(24)的底部固定在一起，用于控制基板(24)做豎直方向運(yùn)動(dòng)；所述的控制系統(tǒng)包括電子設(shè)備(29)和控制器(30)；電子設(shè)備(29)安裝有控制軟件并與控制器(30)相連，用于向控制器(30)發(fā)出控制指令；控制器(30)與所述的氣氛調(diào)控系統(tǒng)、所述的供料系統(tǒng)、所述的出料系統(tǒng)和所述的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)相連，用于控制這些系統(tǒng)執(zhí)行電子設(shè)備(29)發(fā)出的控制指令。