[發(fā)明專利]熔絲噴頭及激光選區(qū)熔化熔融沉積多材料復(fù)合成形裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211046037.9
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115383138A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋波;張莘茹;方儒軒;吳祖勝;張志;史玉升
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: B22F12/53
• 分類號: B22F12/53;B22F10/20;B22F10/28;B22F12/30;B29C64/118;B29C64/20;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 尚威

本發(fā)明屬于3D打印設(shè)備相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種熔絲噴頭及激光選區(qū)熔化熔融沉積多材料復(fù)合成形裝置。該熔絲噴頭包括送絲器、截?cái)嗟丁⒔z材套筒和擠出噴嘴，其中：所述送絲器用于夾持絲材并送絲，所述截?cái)嗟对O(shè)置在所述送絲器的下方，用于截?cái)嘟z材，所述絲材套筒設(shè)置在所述截?cái)嗟兜南路剑z材經(jīng)過所述送絲器進(jìn)入所述絲材套筒中，所述絲材套筒外側(cè)設(shè)置有石墨加熱層，用于將所述絲材加熱熔融，所述擠出噴嘴設(shè)置在所述絲材套筒下端，用于將熔融后的絲材擠出。同時(shí)，本申請還公開了包含上述噴頭的復(fù)合成形裝置。通過本發(fā)明，解決多材料成形過程中更換材料耗時(shí)耗力等不方便的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于3D打印設(shè)備相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種熔絲噴頭及激光選區(qū)熔化熔融沉積多材料復(fù)合成形裝置。

背景技術(shù)

為適應(yīng)高端裝備的多功能需求，關(guān)鍵功能構(gòu)件的材料逐漸從單一材料發(fā)展到多材料。例如，船舶的螺旋槳由內(nèi)層高強(qiáng)不銹鋼、外壁銅合金構(gòu)成，提供兼具力學(xué)承載和抗海水腐蝕的功能。

傳統(tǒng)鍛件鉚接工藝、焊件焊接工藝等制造工藝成形的多材料構(gòu)件結(jié)合質(zhì)量差，且生產(chǎn)效率低，難以滿足要求。3D打印技術(shù)是基于離散切片、逐層成形的原理制造三維零件，是多材料構(gòu)件一體化成形的有效手段，極大地提高了成形質(zhì)量與成形效率。但是，傳統(tǒng)的3D打印技術(shù)在成形多材料時(shí)存在困難，如激光選區(qū)熔化技術(shù)在多材料成形過程中存在粉末材料更換費(fèi)時(shí)費(fèi)力、材料難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)梯度變化的問題；定向能量沉積技術(shù)多以激光輔助熔融金屬絲材，熔化溫度高，在多材料成形過程中存在難以成形非金屬的問題。

為了解決上述問題，有必要提出一種成形過程中無需更換粉末、可成形金屬/非金屬多材料復(fù)合功能構(gòu)件的設(shè)備及成形方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種熔絲噴頭及激光選區(qū)熔化熔融沉積多材料復(fù)合成形裝置，解決多材料成形過程中更換設(shè)備耗時(shí)耗力等不方便的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種熔絲噴頭，該熔絲噴頭包括送絲器、截?cái)嗟丁⒔z材套筒、石墨加熱層和擠出噴嘴，其中：

所述送絲器用于夾持絲材并送絲，所述截?cái)嗟对O(shè)置在所述送絲器的下方，用于截?cái)嘟z材，所述絲材套筒設(shè)置在所述截?cái)嗟兜南路剑z材經(jīng)過所述送絲器進(jìn)入所述絲材套筒中，所述石墨加熱層包覆在所述絲材套筒外，用于將所述絲材套筒中的絲材加熱熔融，所述擠出噴嘴設(shè)置在所述絲材套筒下端，用于將熔融后的絲材擠出。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述送絲器的數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)，當(dāng)為多個(gè)時(shí)，其能實(shí)現(xiàn)不同絲材的送絲。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述石墨加熱層的外側(cè)設(shè)置有含散熱片的外殼，所述散熱片用于打印過程中由金屬絲材更換為非金屬絲材時(shí)設(shè)備的快速冷卻。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述散熱片的側(cè)面設(shè)置有散熱風(fēng)扇，用于散熱。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述石墨加熱層通過導(dǎo)線與電源連接，其加熱溫度在2000℃以內(nèi)。

按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種激光選區(qū)熔化熔融沉積多材料復(fù)合成形裝置，其特征在于，該裝置包括上述所述的噴頭、傳動機(jī)構(gòu)、激光器、打印平臺、粉末成形機(jī)構(gòu)和基座，其中：

所述激光器用于對粉末進(jìn)行激光熔融，所述打印平臺作為成形平臺，所述粉末成形機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述基座上，用于實(shí)現(xiàn)供粉、鋪粉和落粉的一體化成形，所述噴頭和激光器設(shè)置在所述打印平臺的上方，所述傳動機(jī)構(gòu)與所述噴頭連接，用于帶動所述噴頭運(yùn)動，所述噴頭用于對絲材擠出成型，通過所述激光器和噴頭的切換使用，實(shí)現(xiàn)不同成形材料的切換成形，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多種材料的復(fù)合成形。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述傳動機(jī)構(gòu)包括縱向鋼帶、橫向鋼帶、齒輪、絲杠和運(yùn)動桿，所述縱向鋼帶與所述絲杠連接，所述橫向鋼帶與所述齒輪連接，所述絲杠與所述齒輪嚙合，所述運(yùn)動桿與所述噴頭連接，所述絲杠轉(zhuǎn)動帶動齒輪轉(zhuǎn)動，從而進(jìn)而帶動所述噴頭運(yùn)動。