三维打印机和金属三维物体制造技术

本实用新型专利技术提供一种金属三维物体和三维打印机，三维打印机包括打印头组件、打印平台和烧结成型室，打印头组件包括金属丝料供给通道、金属粉末供给通道以及至少一个打印喷嘴，金属丝料供给通道与其中一个打印喷嘴连通，金属粉末供给通道与其中一个打印喷嘴连通，金属丝料供给通道用于供给金属丝状的第一打印材料，金属粉末通道用于供给其中至少包括金属粉末的第二打印材料，打印头组件用于挤出第一打印材料和第二打印材料；打印平台用于承载打印头组件挤出的第一打印材料和第二打印材料形成的初步固化物体；初步固化物体具有至少一个成型层，成型层具有外层和内层。三维打印机成型的金属三维物体密实，强度高，同时机械性能好。

Three dimensional printer and metal 3D object

The utility model provides a metal three-dimensional object and a three-dimensional printer. The three-dimensional printer comprises a printing head assembly, a printing platform and a sintering molding chamber. The printing head assembly comprises a wire feeding channel, a metal powder feeding channel and at least one printing nozzle. The wire feeding channel is connected with one of the printing nozzles. A metal powder supply channel is connected with one of the print nozzles, a metal wire supply channel is used to supply a wire-like first print material, a metal powder channel is used to supply a second print material including at least metal powder, and a print head assembly is used to extrude the first print material and the second print material; The platform is used to support a preliminary solidified object formed from a first printing material and a second printing material extruded from a printing head assembly; the preliminary solidified object has at least one forming layer with an outer layer and an inner layer. Three dimensional printer is a compact 3D metal object with high strength and good mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
三维打印机和金属三维物体
本技术涉及三维打印
，具体地说，是涉及一种三维打印机以及三维打印机成型的金属三维物体。
技术介绍
三维（3D）快速成型，也被称为增材制造，基本原理是通过打印或铺设连续的材料层来产生三维物体。三维快速成型设备或三维打印机通过转换物体的三维计算机模型并产生一系列截面切片来工作，然后，打印每个切片，一个在另一个的顶部上，从而产生最终的三维物体。三维快速成型的方法主要包括的类型为：立体平板印刷或光固化（Stereolithography,SLA)、分层实体制造（Laminatedobjectmanufacturing,LOM)、选择性激光熔化（SelectivelaserMelting,SLM)、熔融沉积成型（Fuseddepositionmodeling,FDM)等。目前，市面上FDM类型的3D打印机最为常见，这种类型的3D打印机的生产成本较低，且打印的操作较为便利，初学者容易掌握。其主要原理是将线状丝材如PLA（聚乳酸）通过高温打印喷嘴熔融，然后利用后续线材的连续挤压，将熔融状的材料通过打印喷嘴出口挤出，然后熔融状材料在打印平台上层层堆积而产生三维物体，例如在申请号为CN201410827191.9、CN201510054483.8和CN201510313735.4的中国专利技术专利申请文件中记载了FDM类型的三维打印机及其工作原理。由于上述3D打印机采用丝料熔融分层累积的方法，这样会造成打印成型时间较长。并且由于成型材料的层与层之间仅仅是通过熔融状的材料黏结后冷却连接在一起的，而当层与层之间的材料温度不同时，就会造成层与层之间的粘接关系不牢固，造成成型物体的结构强度较低且不稳定。当三维成型物体在放置一段时间之后，层与层之间甚至会出现分开的现象。并且，目前利用FDM挤出金属丝料打印三维物体的过程中涉及到后续除脂加热处理的过程。在除脂加热后金属三维物体的内部，容易存在蜂窝状的孔隙，这样严重影响金属三维物体整体的强度和机械性能。另外，对于粉末激光烧结成型的SLM类型的3D打印，其基本原理是在打印平台上铺设一层粉末材料后再用激光选择性烧结，然后用粉末材料再铺设下一层再激光烧结一次，循环上述步骤后可得到三维立体实物。但是激光烧结的方式需要耗费大量的能源才能使得粉末在高温熔化后成型，并且这种3D打印设备需要非常专业的维护，消耗的成本极大。例如在申请号为201420377082.7的中国专利技术专利申请中公开了一种金属粉末激光烧结三维打印机，其通过铺粉辊完成打印平台上的铺粉工作，之后再进行选择性激光烧结，这种打印机不仅铺粉工作的效率不高，而且激光烧结的过程需要耗费大量能源且也会降低工作效率。
技术实现思路
本技术的主要目的是提供一种三维打印机，该三维打印机打印的金属三维物体的结构稳定、强度高、机械性能好。本技术的另一目的是提供一种金属三维物体，该金属三维物体的结构稳定、强度高、机械性能好。为实现上述主要目的，本技术提供一种三维打印机，包括打印头组件、打印平台和烧结成型室，打印头组件包括金属丝料供给通道、金属粉末供给通道以及至少一个打印喷嘴，金属丝料供给通道与其中一个打印喷嘴连通，金属粉末供给通道与其中一个打印喷嘴连通，金属丝料供给通道用于供给金属丝状的第一打印材料，金属粉末通道用于供给其中至少包括金属粉末的第二打印材料，打印头组件用于挤出第一打印材料和第二打印材料；打印平台用于承载打印头组件挤出的第一打印材料和第二打印材料形成的初步固化物体；烧结成型室用于对初步固化物体进行烧结成型处理。一个优选的方案是，打印头组件包括第一打印头和第二打印头，金属丝料供给通道位于第一打印头内，金属粉末供给通道位于第二打印头内，第一打印头包括依次连通的导向管、喉管和第一打印喷嘴，喉管的周向外壁上设置有第一加热装置，第一打印材料依次经过导向管和喉管并从第一打印喷嘴挤出到打印平台上，第二打印头包括腔室、螺杆、进料口、第二加热装置和第二打印喷嘴，进料口设置在腔室的上游段，第二打印喷嘴设置在腔室的下游端，螺杆可旋转地设置在腔室中，腔室用于盛装第二打印材料，第二加热装置设置在腔室的周壁上，螺杆旋转并带动第二打印材料从第二打印喷嘴挤出。进一步的方案是，三维打印机还包括喷头，喷头位于打印头组件的一侧,喷头向挤出后的第二打印材料上喷涂水或粘结剂,水或粘结剂对挤出后的第二打印材料进行初步固化。一个优选的方案是，打印头组件包括第一引导装置、第二引导装置、第一加热装置和一个打印喷嘴，第一引导装置包括相连通的导向管和喉管，第二引导装置包括腔室、螺杆、进料口和第二加热装置，进料口设置在腔室的上游端，螺杆可旋转地设置在腔室中，腔室用于盛装第二打印材料，第二加热装置设置在腔室的周壁上，打印喷嘴设置在腔室的下游端，喉管和腔室均与打印喷嘴连通，第一加热装置设置在喉管及腔室外，用于加热打印喷嘴内的第一打印材料和/或第二打印材料，第一打印材料依次经过导向管和喉管并从打印喷嘴挤出到打印平台上，第二打印材料被螺杆挤压从打印喷嘴挤出到打印平台上。一个优选的方案是，第二打印材料还包括粘结剂，第二打印材料由金属粉末与粘结剂混合形成。一个优选的方案是，打印头组件和打印平台设置在密闭室内，密闭室的内部为真空环境或惰性气体环境；烧结成型室的内部为真空环境或惰性气体环境。一个优选的方案是，初步固化物体具有至少一个成型层，成型层具有外层和内层，成型层按照下面的步骤进行成型：打印头组件把第一成型材料熔融沉积在打印平台上并形成外层；打印头组件把第二成型材料填充在外层围成的空间内并形成内层；第一打印材料和第二打印材料交替挤出并形成初步固化物体；初步固化物体在烧结成型室中烧结固化为成型物体。为实现上述另一目的，本技术提供一种金属三维物体，金属三维物体经过三维打印机获得，金属三维物体包括成型层，成型层具有外层和内层，其中，外层为由第一打印材料打印形成的框架，内层填充为由至少包括金属粉末的第二打印材料打印成型的内部填充物。本技术的有益效果是，在三维打印机的成型过程中，金属丝状的第一打印材料形成外层框架后向其中填充挤出后的包括金属粉末的第二打印材料。这样的结构相对于现有的全部用金属线材熔融沉积打印的金属三维物体，可减少脱脂过程中材料疏松的情况；相对于现有的采用金属粉末和粘结剂熔融沉积打印的金属三维物体，可精确控制打印出来的金属三维物体的形状，避免金属粉末高温熔化后流动造成的成型精度差的问题。采用本技术的三维打印机成型的金属三维物体更密实，质量更稳定，强度更高，同时机械性能更好。附图说明图1是本技术三维打印机第一实施例的原理图。图2是本技术三维打印机第一实施例打印的金属三维物体一个成型层的示意图。图3是本技术三维打印机第一实施例的打印头组件在打印平台上成型过程的示意图。图4是本技术三维打印机第一实施例中第一打印头的结构示意图。图5是本技术三维打印机第一实施例中第二打印头的结构示意图。图6是本技术三维打印机第二实施例的打印头组件在打印平台上成型过程的示意图。图7是本技术三维打印机第二实施例中打印头组件的结构示意图。以下结合附图及实施例对本技术作进一步说明。具体实施方式三维打印机第一实施例参见图1，本实施例的三维打印机包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.三维打印机，其特征在于，包括：打印头组件，所述打印头组件包括金属丝料供给通道、金属粉末供给通道以及至少一个打印喷嘴，所述金属丝料供给通道与其中一个所述打印喷嘴连通，所述金属粉末供给通道与其中一个所述打印喷嘴连通，所述金属丝料供给通道用于供给金属丝状的第一打印材料，所述金属粉末通道用于供给其中至少包括金属粉末的第二打印材料，所述打印头组件用于挤出所述第一打印材料和所述第二打印材料；打印平台，所述打印平台用于承载所述打印头组件挤出的所述第一打印材料和所述第二打印材料形成的初步固化物体；烧结成型室，所述烧结成型室用于对所述初步固化物体进行烧结成型处理。

【技术特征摘要】
1.三维打印机，其特征在于，包括：打印头组件，所述打印头组件包括金属丝料供给通道、金属粉末供给通道以及至少一个打印喷嘴，所述金属丝料供给通道与其中一个所述打印喷嘴连通，所述金属粉末供给通道与其中一个所述打印喷嘴连通，所述金属丝料供给通道用于供给金属丝状的第一打印材料，所述金属粉末通道用于供给其中至少包括金属粉末的第二打印材料，所述打印头组件用于挤出所述第一打印材料和所述第二打印材料；打印平台，所述打印平台用于承载所述打印头组件挤出的所述第一打印材料和所述第二打印材料形成的初步固化物体；烧结成型室，所述烧结成型室用于对所述初步固化物体进行烧结成型处理。2.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于：所述打印头组件包括第一打印头和第二打印头，所述金属丝料供给通道位于所述第一打印头内，所述金属粉末供给通道位于所述第二打印头内，所述第一打印头包括依次连通的导向管、喉管和第一打印喷嘴，所述喉管的周向外壁上设置有第一加热装置，所述第一打印材料依次经过所述导向管和所述喉管并从所述第一打印喷嘴挤出到所述打印平台上，所述第二打印头包括腔室、螺杆、进料口、第二加热装置和第二打印喷嘴，所述进料口设置在所述腔室的上游段，所述第二打印喷嘴设置在所述腔室的下游端，所述螺杆可旋转地设置在所述腔室中，所述腔室用于盛装所述第二打印材料，所述第二加热装置设置在所述腔室的周壁上，所述螺杆旋转并带动所述第二打印材料从所述第二打印喷嘴挤出。3.根据权利要求2所述的三维打印机，其特征在于：所述三维打印机还包括喷头，所述喷头位于所述打印头组件的一侧,所述喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，
申请(专利权)人：珠海天威飞马打印耗材有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44