[實用新型]一種基于焦耳熱的熱塑性合金3D打印系統

有效

• 申請號: 201922249867.1
• 申請日: 2019-12-14
• 公開（公告）號: CN211330952U
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 李波波;任曉飛;盧秉恒;王磊;周夢楊;湯永凱;施建旭
• 申請（專利權）人: 西安增材制造國家研究院有限公司
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00;B21D37/16;B21C51/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

本實用新型公開了一種基于焦耳熱的熱塑性合金3D打印系統，將送絲裝置與熱輥壓輪位置相對固定，使送絲裝置的送絲口位于熱輥壓輪一側，熱輥壓輪和成型基板連分別接于焦耳熱電源負極和正極，送絲裝置與成型基板能夠相對運動，利用送絲裝置將打印絲材輸送至成型基板，然后通過熱輥壓輪將待打印絲材壓緊至成型基板上，熱輥壓輪和成型基板構成回路，導電絲材在熱輥壓輪與基板接觸端瞬間軟化材料，本裝置結構簡單，能實現高利用率、高質量、低成本、綠色環保的金屬零件增材制造，是一種將材料、機械、測控技術和信息處理集為一體的金屬增材制造方法，且通過熱輥壓輪對待打印絲材融化瞬間進行碾壓實現成形樣件內部良好的致密性。

技術領域

本實用新型涉及金屬增材制造領域，具體涉及一種基于焦耳熱的熱塑性合金3D打印系統。

背景技術

增材制造技術俗稱3D打印技術，其優勢在于三維結構的快速和自由制造，被廣泛應用于新產品開發、單件小批量制造，其中金屬直接成型是增材制造技術中的難點和熱點。

非晶合金由于其獨特的非晶態結構，具有明顯優于傳統晶態合金的力學、物理和化學性能，如高強度，良好的耐磨性和耐腐蝕性等性能，而且在過冷液相區還表現出超塑性，可以進行熱塑性成形，因此又稱熱塑性合金。在航空航天、精密器械、軍事化工等諸多領域，非晶合金均具有廣闊的潛在前景。

目前非晶合金零件的制備方法主要有熱塑性成形法、粉末燒結法、焊接組裝法和增材制造法等。熱塑性成形法(如模壓、吹塑等)難以制造形狀復雜的大尺寸零件；后三種方法雖然突破了尺寸限制問題，但粉末燒結法制備需要模具和燒結爐，成形過程比較繁瑣；焊接組裝時焊接部位與基體的性能差異限制了制件的應用范圍；增材制造(如非晶粉末選區激光熔化)成形過程中，以激光為代表的高能束流增材制造方法具有設備造價高、設備復雜、體積比較龐大、輻射污染、同等功率下成型速度慢等問題。因此，新的非晶合金大尺寸復雜零件低成本高效成形方法顯得尤為重要。

如專利文獻CN108080638A公開了一種非晶合金箔材的激光3D打印成形系統及成形方法，并具體公開了通過激光器裁剪非晶合金箔材多余樣料，再利用非晶合金加熱到過冷液相區的超塑性狀態，然后再利用預熱的輥碾壓，結合超聲振動作用，使上下兩層非晶合金箔材產生原子間聯系，并急速降溫冷卻，從而形成大尺寸復雜形狀、具有空洞結構的非晶合金零件。其克服了傳統非晶合金制備方法對合金件尺寸和形狀的限制，但是該專利公開的非晶合金3D打印成形系統工藝較為復雜，由于激光裝置需要較大的能量，而且裝置占用體積空間比較大，系統造價高。

如專利文獻CN109434112A.pdf公開了一種基于非晶合金超塑性焊接的空間3D打印系統，該系統適合空間環境，制備的非金合金零件內部結構不夠致密，會出現分層翹曲等現象。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于焦耳熱的熱塑性合金3D打印系統，以克服現有技術的不足。

為達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種基于焦耳熱的熱塑性合金3D打印系統，包括焦耳熱電源、送絲裝置、熱輥壓輪和成型基板；

送絲裝置與熱輥壓輪位置相對固定，送絲裝置的送絲口位于熱輥壓輪一側，熱輥壓輪連接于焦耳熱電源正極或負極，成型基板連接于焦耳熱電源負極或正極，送絲裝置與成型基板能夠相對運動。

進一步的，送絲裝置包括送絲機架以及設置于送絲機架上的送絲盤，送絲盤一側設有送絲主動輪，送絲盤表面與送絲主動輪表面接觸，送絲機架下端設有導絲頭，導絲頭的出絲口靠近熱輥壓輪。

進一步的，熱輥壓輪包括碾壓輪體和碾壓輪體架，碾壓輪體通過轉軸固定于碾壓輪體架上，碾壓輪體架一側設有電刷盒，電刷盒內設有電刷，電刷與碾壓輪體表面接觸。

進一步的，電刷與電刷盒之間設有彈簧，碾壓輪體架的電刷盒一側設有用于與焦耳熱電源電連接的電源接口。