[發明專利]一種超聲振動3D打印裝置及打印方法

有效

• 申請號: 201711315709.0
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN107900339B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 梁賀;穆開洪
• 申請（專利權）人: 蘇州創浩新材料科技有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/24;B33Y30/00
• 代理公司: 32277 蘇州睿昊知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 查杰;殷海霞

本發明公開了一種超聲振動3D打印裝置及打印方法，其裝置包括：打印基板，打印基板上安裝有加熱腔，加熱腔內放置有金屬板，加熱腔內還安裝有打印頭、超聲振動機構和金屬板夾持機構。本發明的有益效果：既保證了對所打印零件上層的局部加熱，又保證了超聲能量的傳遞，同時金屬板外側的防粘連涂層避免了鍛打時與粉料的粘連；可減少或消除目前存在的打印零件尺寸精度差，易出現微裂紋、氣孔和疏松、晶粒粗大等缺陷，提高了打印零件的性能；材料適應范圍廣，不僅適用于熱導率較低的TC4、TA15鈦合金、高溫合金等，而且適用于熱導率較高的銅合金和鋁合金等材料；打印后的零件成形尺寸精度高，由于超聲鍛打振幅小，不對目前3D打印近凈成形造成影響。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，特別涉及一種超聲振動3D打印裝置及打印方法。

背景技術

3D打印中的選擇性激光快速成形技術(Selective Laser Melting，簡稱SLM)，又稱選區激光熔化技術，是快速成型技術中的一種，屬于新型快速成型技術。該技術利用高激光能量密度的激光束充分熔化粉末材料，能直接成形結構復雜的零件，且零件機械性能良好、具有高致密度、高精度，成形零件只需要簡單的拋光、打磨等就可直接應用。具有所用材料粉末范圍廣泛、成形零件用途多樣化、成形過程直觀簡單等優點，能夠成形復雜結構的零部件是SLM成形優于傳統制造的最大優點，無需傳統制造的模具、型芯等一系列輔助成形工具能夠迅速成形出良好的零件。

選區激光熔化技術(SLM)克服了選區激光熔化燒結技術成形件致密度低、應用受限的缺點，在承接激光熔化燒結技術的優點的基礎上能夠直接成形高致密度、高性能、高精度的零件，是激光快速成形制造領域最具發展潛力的技術之一。選區激光熔化技術與選區激光燒結技術的基本成形原理相同，都是運用離散疊加原理，激光束按所需的掃描方式逐層掃描充分熔化金屬粉末，層層疊加形成所需的高致密度成形件體。

目前技術存在的主要問題

(1)打印時零件由于熱應力產生的變形較大，為此需要增加的額外余量，增加了生產成本，降低了生產效率；

(2)零件打印組織和性能需要提高，熱導率較低的TC4鈦合金為網籃組織并偶爾伴有少量的魏氏組織，容易造成零件成形或使用時開裂，銅合金和鋁合金等熱導率較高的材料打印時由于熱應力的原因存在少量的裂紋缺陷；

(3)有些高溫合金零件打印后有融合不良問題，內部有時存在少量微裂紋；

發明內容

針對現有技術的不足，本發明目的之一在于提供一種打印精度高，使用范圍廣的超聲振動3D打印裝置。

一種超聲振動3D打印裝置，包括打印基板，所述打印基板上安裝有加熱腔，所述加熱腔內放置有金屬板，所述加熱腔內還安裝有打印頭、超聲振動機構和金屬板夾持機構。

作為本發明的進一步改進，所述金屬板上設有防粘連層。

作為本發明的進一步改進，所述防粘連層為氮化鈦涂層。

作為本發明的進一步改進，所述金屬板材料為TC4鈦合金。

作為本發明的進一步改進，所述超聲振動機構上安裝有可伸縮振動桿。

作為本發明的進一步改進，所述加熱腔內充有保護氣體。

作為本發明的進一步改進，所述金屬板夾持機構為機械手。

本發明目的之二在于提供一種打印精度高，使用范圍廣的超聲振動3D打印方法，應用上述超聲振動3D打印裝置，所述方法包括：

所述金屬板夾持機構將所述金屬板夾持置于所述打印件上，所述超聲振動機構通過所述金屬板對所述打印零件進行振動鍛打；

當所述打印基板上的打印零件在成型若干層后，重復上述步驟。