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送絲式垂直打印金屬材料的3D打印機的制作方法

文檔序號:18491208發布日期:2019-08-21 01:05
送絲式垂直打印金屬材料的3D打印機的制作方法

本實用新型涉及3D打印金屬材料技術領域,具體地,涉及一種送絲式垂直打印金屬材料的3D打印機。



背景技術:

3D打印(3DP)即快速成型技術的一種,它是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。

3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型,后逐漸用于一些產品的直接制造,已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工(AEC)、汽車,航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。

目前3D打印金屬材料工藝分送絲式、鋪粉式和送粉式,打印方向按產品截面形狀橫向操作。金屬材料從高溫熔融狀態快速冷卻時,顯微組織顯示柱狀晶指向熔池中心呈輻射形態,中心等軸區是微觀偏析區。

如圖3(a)和(b)所示,為現有單打印頭橫向3D打印金屬材料結晶示意圖,打印頭1熔融金屬形成熔池3,打印頭1橫向移動后,熔池結晶形成輻射柱狀晶6,輻射柱狀晶6橫向示意圖顯示所呈現狀態。上述工藝3D打印的產品整體組織均勻,但微觀偏析大,顯微組織形態不能經受復雜應力工作環境,抗疲勞性能差。



技術實現要素:

針對現有技術中存在的上述不足,本實用新型的目的是提供一種送絲式垂直打印金屬材料的3D打印機,該3D打印機提高了打印產品內部質量,提高了生產效率。

本實用新型是通過以下技術方案實現的。

一種送絲式垂直打印金屬材料的3D打印機,包括3D打印機本體、金屬絲以及型腔;其中,所述3D打印機本體包括多個打印頭,多個打印頭垂直設置于型腔的上方,并能夠覆蓋整個待打印產品的橫截面;所述金屬絲安裝于打印頭上;工作狀態下,多個打印頭同步進行垂直方向運動,熔化的金屬絲在型腔中形成熔池,熔池中的熔池結晶為垂直柱狀晶形態。

優選地,所述熔池在型腔的約束下保持外部形態不變。

本實用新型提供的送絲式垂直打印金屬材料的3D打印機,按產品形狀、尺寸,配備多個打印頭同步進行垂直方向3D打印。這種方式的打印,改變了熔池的金屬材料結晶狀態(形態),垂直方向形成理想垂直柱狀晶顯微結構,提高了產品內部質量,多打印頭同步操作,提高了生產效率。

與現有技術相比,本實用新型具有如下有益效果:

本實用新型提供的送絲式垂直打印金屬材料的3D打印機,改變了金屬材料結晶狀態(形態),垂直方向形成理想柱狀晶顯微結構,提高了產品內部質量,多打印頭同步操作,提高了生產效率。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述,本實用新型的其它特征、目的和優點將會變得更明顯。

圖1為本實用新型提供的送絲式垂直打印金屬材料的3D打印機結構示意圖;

圖2為本實用新型提供的送絲式垂直打印金屬材料的3D打印機形成的金屬材料結晶狀態(形態)示意圖;

圖3為現有單打印頭橫向3D打印金屬材料結晶示意圖,其中,(a)為主視圖,(b)為側視圖。

圖中:1-打印頭、2-金屬絲、3-熔池、4-垂直柱狀晶形態、5-型腔、6-輻射柱狀晶形態。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖,對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本實用新型保護的范圍。

實施例

本實施例提供了一種送絲式垂直打印金屬材料的3D打印機,配置能覆蓋整個待打印產品截面的多個打印頭,可實現同步垂直方向3D打印,在打印過程中,熔池外部形態在型腔的約束下保持不變,熔化的金屬材料在熔池垂直方向凝固時,形成垂直方向柱狀晶形態,有效降低微觀偏析,垂直柱狀晶結構有效提高產品縱向、橫向力學性能及抗疲勞性能。

下面結合附圖對本實用新型上述實施例進一步詳細說明。

如圖1所示,本實用新型上述實施例提供的一種送絲式垂直打印金屬材料的3D打印機,包括3D打印機本體、金屬絲2以及型腔5;其中,所述3D打印機本體按產品形狀、尺寸配置多個打印頭1,多個打印頭1設置于型腔5的上方,并能夠覆蓋整個待打印產品的橫截面;所述金屬絲2安裝于打印頭1上;工作狀態下,多個打印頭1同步進行垂直方向運動,熔化的金屬絲2在型腔5中形成熔池3,熔池3中的熔池結晶為垂直柱狀晶4形態。

進一步地,所述熔池3在型腔5的約束下保持外部形態不變。

進一步地,所述多個打印頭1同步進行垂直方向運動,可以通過安裝于3D打印機本體上的絲杠控制打印頭的垂直運動方向,也可以通過其他能夠控制打印頭垂直運動方向的任意一種機械結構。

如圖2所示,打印頭1上熔化的金屬絲在型腔5中形成形態穩定的熔池3,打印頭1垂直方向打印,使熔池結晶形成垂直狀柱狀晶4。該垂直狀柱狀晶4形態有效降低微觀偏析,提高產品縱向、橫向力學性能及抗疲勞性能。

對于本領域技術人員而言,顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節,而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下,能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此,無論從哪一點來看,均應將實施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定,因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外,應當理解,雖然本說明書按照實施方式加以描述,但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案,說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見,本領域技術人員應當將說明書作為一個整體,各實施例中的技術方案也可以經適當組合,形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

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