【技术实现步骤摘要】
基于磁场调控的3D金属打印系统及其打印方法
本专利技术属于电子设备
,特别涉及一种3D金属打印系统及其打印方法,可用于模型制造、钛合金零件加工或者定制性产品制造领域。技术背景3D打印是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术,被英国《经济学人》杂志称为“具有工业革命意义的制造技术”,它通过增加材料的方法生成任何形状的物体,可以有效地缩短产品研发周期、提高产品质量并减少生产成本。针对3D金属打印领域而言,现在主流的3D金属打印技术主要有五种:选择性激光烧结SLS、选择性激光熔化技术SLM、直接金属烧结技术DMLS、电子束熔炼EBM和电子束直接制造EBMD。其中前三种的技术原理和加工方法基本相同,都是将快速原型制造技术和激光熔覆表面强化技术相结合,利用高能束在金属基本体上形成熔池,将通过送粉装置输送到熔池的金属粉末熔化,快速凝固于基本体形成模型;后两种利用电子束进行加热。但是,这些3D金属打印技术都不能直接形成符合要求的零件,因为这五种熔炼技术都要在金属粉末表面形成熔池,熔池会粘连不需要的粉末降低精度,目前3D金属打印产生的零件精度都在0.1mm到5mm之间,无法再提高;打印速度最快的电子束直接制造EBMD的速度只有20kg/h,要实现规模化生产这个速度是远远不够的;这些技术利用的热源是激光和电子束,而这两种热源都比较昂贵,提高了系统价格。总而言之,上述3D金属打印技术主要问题有:第一:激光器和电子束热源昂贵;第二:制造精度不能达到直接使用的标准;第三:打印速度慢,无法适应大规模生产应用;第四,只能利用微米级的超微金属粉末作为打印原材料,成本高。除了通用 ...
【技术保护点】
一种基于磁场调控的3D金属打印系统,包括原材料送出加热装置(1),用于将原材料送入打印机并使之升温变成熔融液态金属,输送给打印定位装置;打印定位装置(2),用于将熔融液态金属微滴堆叠到模型放置装置的对应位置上;模型放置装置(3),用于承接和放置待打印的模型;控制驱动电路(4),用于给各个装置提供控制信号,使其协同工作;其特征在于:原材料送出加热装置(1),由步进电机(101)、定滑轮(102)、陶瓷导引管(103)、高频加温线圈(104)、钨质挤出头(105)和感应加速极板(106)组成;金属丝(5)经过定滑轮(102)和步进电机(101)的摩擦送入陶瓷导引管(103),通过吸收高频线圈(104)的热量变成熔融金属液体,通过感应加速极板(106)电场的感应作用使其带上电荷,再通过电场的吸引力使金属液体飞离挤出头(105)形成带电金属微滴(6),该金属微滴(6)穿过打印定位装置(2)的磁场,滴到模型放置装置(3)上;打印定位装置(2),由偏转磁场线圈(201)和偏转磁场铁芯(202)组成,偏转磁场铁芯(202)用来增强偏转磁场的强度;通过控制偏转磁场线圈(201)的电流强度,改变带电金属 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于磁场调控的3D金属打印系统,包括原材料送出加热装置(1),用于将原材料送入打印机并使之升温变成熔融液态金属,输送给打印定位装置;打印定位装置(2),用于将熔融液态金属微滴堆叠到模型放置装置的对应位置上;模型放置装置(3),用于承接和放置待打印的模型;控制驱动电路(4),用于给各个装置提供控制信号,使其协同工作;其特征在于:原材料送出加热装置(1),由步进电机(101)、定滑轮(102)、陶瓷导引管(103)、高频加温线圈(104)、钨质挤出头(105)和感应加速极板(106)组成;金属丝(5)经过定滑轮(102)和步进电机(101)的摩擦送入陶瓷导引管(103),通过吸收高频加温线圈(104)的热量变成熔融金属液体,通过感应加速极板(106)电场的感应作用使其带上电荷,再通过电场的吸引力使金属液体飞离钨质挤出头(105)形成带电金属微滴(6),该金属微滴(6)穿过打印定位装置(2)的磁场,滴到模型放置装置(3)上;打印定位装置(2),由偏转磁场线圈(201)和偏转磁场铁芯(202)组成,偏转磁场铁芯(202)用来增强偏转磁场的强度;通过控制偏转磁场线圈(201)的电流强度,改变带电金属微滴(6)射在模型放置装置(3)上的位置;模型放置装置(3),由平台(301)和挡板(302)组成,平台(301)通过校准导线(7)连接到定滑轮(102)的金属轴上;挡板(302)用于在带电金属微滴(6)射到平台(301)之前为控制驱动电路(4)提供校准触发信号;控制驱动电路(4),用于给该系统中的各个电器装置提供控制信号和驱动电力,使其协同工作。2.根据权利要求1所述的打印系统,其特征在于:控制驱动电路(4)包括:X轴方向偏转磁场驱动电路(401),用于根据系统控制芯片(407)的控制信号,为X轴方向偏转线圈提供驱动电力;Y轴方向偏转磁场驱动电路(402),用于根据系统控制芯片(407)的控制信号,为Y轴方向偏转线圈提供驱动电力;高频加温线圈驱动电路(403),用于给高频加温线圈(104)提供驱动电力,使其产生热量加温原材料;感应加速极板驱动电路(404),用于给感应加速极板(106)提供电压,使原材料感应带电产生电场吸引带电金属微滴(6)射到模型放置装置(3)上;光电耦合芯片(405),用于隔离低压控制电路和高压驱动电路,防止人员触电;数据下载芯片(406),用于连接电脑和系统控制芯片(407),下载待打印模型文件;系统控制芯片(407),根据待打印模型的结构,给各个驱动电路提供的控制信号,使带电金属微滴(6)到达正确的落点;模拟/数字采样芯片(408),对校准导线(7)的电流进行采样,配合挡板(302)为系统控制芯片(407)提供校准偏转磁场电流强度比例系数的触发信号,以确定后续射出的带电微滴(6)在平台(301)上的偏转距离。3.根据权利要求1所述的打印系统,其特征在于:校准导线(7)上串联有模拟电流放大电路(8...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵博然,石光明,张犁,李甫,王红林,胡晨光,
申请(专利权)人:西安电子科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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