[發明專利]一種多料倉、壓力可調型的3D打印系統及方法

有效

• 申請號: 201910195912.1
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN109877320B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 楊清萍
• 申請（專利權）人: 楊清萍
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B28B1/00;C04B35/565;C04B38/00;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
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本發明公開“一種多料倉、壓力可調型的3D打印系統及工藝方法”。本發明由打印環境生成裝置、3D打印裝置組成，其技術特征是：打印環境生成裝置是由密閉工作室、壓縮氣泵、真空泵、一體化溫度及壓力傳感器、氣體成分抽樣檢測裝置、環境系統控制單元組成。3D打印裝置由三維圖像生成設備、三維運動工作臺、多料倉儲料及激光燒結噴頭裝置、打印作業操作屏組成。環境系統控制單元營造3D打印的作業環境，改變3D打印工作壓力及溫度，極大地增加了同種材料構件的不同性能。作業過程中不排放廢液、廢氣、廢渣，對環境友好。

技術領域

本發明涉及3D打印制造技術領域，具體指多料倉可調節工作氣體的壓力進行3D打印作業，來加工金屬、合金、或其它材料(Al₂O₃、SiC、塑料等)的系統及方法。

背景技術

3D打印被稱為“智能制造工業的引擎”，3D打印是對傳統制造技術模式的顛覆，由材料切削減量加工模式轉為材料添加增量制造模式。目前的單料倉金屬燒熔3D打印在空氣中常壓力環境下進行有三種缺陷：①單料倉使得產品構件材料單一，一次只能打印一種材料構件。②常壓力環境下打印使得構件內部微觀結構單一，不能滿足構件內部微觀結構多樣性(比常規更致密、或更疏松通透)的需求。③在空氣中打印使得微量燒熔金屬液滴暴露空氣中，會吸附空氣中的氧氣、氮氣、水蒸汽、粉塵雜質，在高溫環境中參與金屬的微冶煉過程，從而改變金屬材料的元素配比，從而使構件成型后各種性能，如剛度、彈性、韌性、抗腐蝕性受到影響。同理，打印其它材料效果是一樣的。

因此有必要提出一種多料倉供料、并通過工作氣體施加一定壓力下成型工件的系統及工藝方法，使3D打印技術更加先進、完美。

發明內容

針對上述已公知技術缺陷，本發明提出“一種多料倉、壓力可調型的3D打印裝置及工藝方法”。

為實現上述目的，本發明由打印環境生成裝置、3D打印裝置組成，其技術特征是：所述的打印環境生成裝置是由可自動啟閉門的密閉工作室、壓縮氣泵、真空泵、一體化溫度及壓力傳感器、氣體成分抽樣檢測裝置、環境系統控制單元組成，密閉工作室內腔底部設置有與壓縮氣泵的排氣口連接的進氣管道，密閉工作室內腔頂部設置有排氣管道，排氣管道分別與排氣閥和循環閥連接，排氣閥的出口通過管道連接真空泵的入口。循環閥通過管道依次與過濾裝置、壓縮氣泵的進氣口連接。過濾裝置與壓縮氣泵的連通管道上設置有補氣管道及補氣閥，所述補氣閥的入口與工作氣體氣源連接。所述過濾裝置按循環氣體流向依次是由粉塵過濾層、水汽吸附層、氧氣吸附層、氮氣吸附層、氫氣吸附層串聯組成。

所述的3D打印裝置是由三維圖像生成設備、三維運動工作臺、儲料及激光燒結噴頭裝置、打印作業操作屏組成。三維運動工作臺、儲料及激光燒結噴頭裝置設置在上述密閉工作室內。三維圖像生成設備、打印作業操作屏設置在上述密閉工作室外。儲料及激光燒結噴頭裝置和三維運動工作臺通過經密封處理的電纜與置于密閉工作室外部的三維圖像生成設備、打印作業操作屏、環境系統控制單元相聯接。

進一步的所述的儲料及激光燒結噴頭裝置中，儲料倉為圓柱筒狀，圓柱筒內可使用隔離板分隔為容積對等的n個分區，每個分區均通過各自的下料閥與激光燒結噴頭聯通，n為正整數。

所述的一體化溫度及壓力傳感器的檢測頭置于上述密閉工作室內，溫度及壓力傳感器的顯示及通信連接部分置于密閉工作室外。氣體成分抽樣檢測裝置設置于密閉工作室外，氣體成分抽樣可在密閉工作室壁上開孔抽樣，或在系統排氣管道、循環管道開孔抽樣。

所述工作氣體氣源為d＝99.999％的氬氣。

進一步的，所述工作氣體氣源為d＝99.999％的二氧化碳氣。

進一步的，所述工作氣體氣源為d＝99.999％的氮氣，因而上述過濾裝置中的氮氣吸附層應撤出，也可更換為水汽吸附層或氧氣吸附層。