[發明專利]第二代電阻焊式三維打印機及其使用方法

在審

• 申請號: 201810918000.8
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN108971490A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 常兆芹
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y70/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

第二代電阻焊式三維打印機，包括打印頭（1）及其底面的電極陣列（2）上部的控制電路（3）、活塞（4）和鋪粉器（5）。本發明的主要特征包括：電極密度等于或小于一層體素密度；除了鋪粉操作，打印頭不水平運動，或者水平運動范圍很??；預先壓制粉餅，打印時利用粉餅替代鋪粉操作；減少打印頭和活塞之間的壓力，降低被打印物體的密度，增加打印頭和活塞之間的壓力增加被打印物體的精度/密度；用釬焊的方式輔助打印；加入導電粉末，打印不導電的材料；加入絕緣體粉末，打印導電性能良好的材料。本發明的有益效果為：打印速度極快，機械結構進一步簡化，可以有效減少粉末污染，控制打印物體的密度，打印難熔金屬節能環保，打印非金屬等材料。

技術領域

本發明主要使用在三維打印領域。

背景技術

SLS（Selective laser sintering）選區激光燒結技術：SLS選區激光燒結技術是通過預先在工作臺上鋪一層粉末材料（金屬粉末或非金屬粉末），然后讓激光在計算機控制下按照界面輪廓信息對實心部分粉末進行燒結，然后不斷循環，層層堆積成型。此方案效果較好，是比較成熟的金屬3D打印方法；但是激光器價格昂貴，壽命短，對此方案的普及有一定的消極作用。

MIM+FDM，金屬注射成形（Metal Injection Molding）結合 工藝熔融沉積制造（Fused Deposition Modeling）：該方法將金屬材料與粘結劑預先制成絲材（Filament），通過3D打印機直接打印成型為毛胚，再經過脫脂和燒結就可以得到金屬產品。此方案較為廉價，但是燒結時，產品容易變形，容易丟失細節。

Joule Printing（焦耳打?。┙饘僭霾闹圃旒夹g：將打印用的金屬絲移動到了正確的位置后，系統就讓電流依次通過 金屬絲、正在打印的工件 和 打印平臺。電流產生了焦耳熱，將金屬絲和正在打印的工件焊在一起。加熱耗材金屬絲的原理和電流通過電熱絲發熱一樣；只不過，耗材的電阻率低，電流更大。此方案比較新穎，但是電能利用率不好，當電流通過金屬絲時，金屬絲整體發熱；而實際上僅僅需要金屬絲和已經打印的工件接觸的地方發熱即可。

電阻焊式三維打印機（申請號2017106796386）：先在工作臺上鋪一層導電粉末材料，然后在計算機控制下按照界面輪廓信息對實心部分 用電阻焊的方式固化粉末，然后不斷循環，層層堆積成型。此方法打印金屬成本低、節省能耗，但是仍然有如下缺點：1 速度慢：這是3D打印技術較為普遍的缺點。2 粉末污染：人工補充粉末耗材、機器鋪粉 等操作時，極少量的耗材粉末會被揚起，懸浮于空氣中。3 除非選擇不同的材料，否則無法控制打印物體的密度。仍然需要改進。

發明內容

本發明提供一種快速的三維打印技術。該三維打印機可以有效減少粉末污染，控制打印物體的密度，打印非金屬等材料。

本發明通過增加打印用電極的數量，提高打印速度。電阻焊式三維打印，最重要的特點就是打印頭結構十分簡單，實際上就是特殊材料的電極（金屬/非金屬導電棒）；電路部分，可以簡單的理解成可控開關。其結構簡單和成本低廉的優勢，使得大量的復制成為可能。隨著電極數量的增加，在三維打印機機械移動部分的移動范圍一定的情況下，打印機的打印范圍將增加；或者減少機械移動部分的移動范圍，打印范圍保持不變，打印速度提高；也可以將上述兩種情況結合，適當減少機械移動部分的移動范圍，打印范圍因為電極數量增加而增加，打印速度也有所提升。多電極的打印頭，所有電極并不一定同時工作，需要用軟件計算好打印頭的路徑，讓盡量多的電極同時工作，打印頭走過的路程最短；或者當電極數量足夠多時，打印頭在一個小方格內移動，此時即可保證打印平面內的每個點，都有電極經過，并根據打印圖紙開通或者斷開電極的電流。

電阻焊多電極和SLS多激光器，FDM多打印頭 雖然概念相似，但是內容完全不同。從數量上看，本發明電阻焊電極最少也是10×10=100個，實際上更多。而SLS激光器，FDM多打印頭，數量遠少于100，甚至是差一個數量級還多，10個都不到。從結構和成本上看，電阻焊多電極也占有明顯優勢。