3D打印增材制造设备制造技术

本发明专利技术涉及一种3D打印增材制造设备，属于3D打印技术领域。本发明专利技术包括打印系统和工件旋转系统；打印系统包括X向移动机构、Y向移动机构、Z向移动机构、打印机构；工件旋转系统包括X轴旋转机构、Y轴旋转机构、Z轴旋转机构、工件夹持机构。本发明专利技术采用六轴联动，可以用于制造非常复杂的表面。本发明专利技术中的工件基材采用钢结构；打印机构的原料采用碳化钒钛金属陶瓷粉末；打印机构以高能离子束的方式将碳化钒钛金属陶瓷材料打印在工件基材表面。本发明专利技术可一次性成型厚度达10mm的碳化钒钛金属陶瓷厚膜；可达1㎡/h的生产速度。本发明专利技术制造的产品耐磨层硬度Hv≥900；耐磨性能≥5倍于ZGMn18；具有超级耐腐蚀、耐磨功能。

3D Printing Additional Manufacturing Equipment

The invention relates to a manufacturing device for 3D printing additives, which belongs to the technical field of 3D printing. The invention comprises a printing system and a workpiece rotation system; a printing system includes an X-direction moving mechanism, a Y-direction moving mechanism, a Z-direction moving mechanism and a printer mechanism; and a workpiece rotation system includes an X-axis rotating mechanism, a Y-axis rotating mechanism, a Z-axis rotating mechanism and a workpiece clamping mechanism. The invention adopts six-axis linkage and can be used to manufacture very complex surfaces. The workpiece substrate of the invention adopts steel structure; the raw material of the printer mechanism adopts vanadium titanium carbide cermet powder; and the printer mechanism prints vanadium titanium carbide cermet material on the workpiece substrate surface by means of high energy ion beam. The invention can form a vanadium titanium carbide cermet thick film with a thickness of 10 mm at one time, and the production speed can reach 1_/h. The product manufactured by the invention has a hardness of Hv (> 900), a wear resistance (> 5 times that of ZGMn18), and super corrosion resistance and wear resistance.

【技术实现步骤摘要】
3D打印增材制造设备
本专利技术涉及一种3D打印增材制造设备，属于3D打印

技术介绍
3D增材制造技术是近年来迅速发展起来的高端数字化制造技术，受到国内外政府和科研院所的高度重视，发展十分迅猛。目前，国内外高能离子束3D打印技术主要应用于：(1)金属零部件行业“大型构件增材制造”；(2)冶金、工程机械等领域行业“部件修复与再制造”；(3)大型高端核心部件整体快速成型“表面强化或改性”。但现有技术中，3D打印设备只能用于生产轮廓表面简单的产品。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种3D打印增材制造设备，可用于制造非常复杂的表面。为解决上述技术问题本专利技术所采用的技术方案是：3D打印增材制造设备，包括打印系统和工件旋转系统；打印系统包括X向移动机构、Y向移动机构、Z向移动机构、打印机构；X向移动机构用于驱动打印机构沿X轴方向移动；Y向移动机构用于驱动打印机构沿Y轴方向移动；Z向移动机构用于驱动打印机构沿Z轴方向移动；X轴、Y轴相互垂直，X轴、Y轴设于水平面上；Z轴沿竖直方向设置；工件旋转系统包括X轴旋转机构、Y轴旋转机构、Z轴旋转机构、工件夹持机构；X轴旋转机构用于驱动工件夹持机构绕X轴方向旋转；Y轴旋转机构用于驱动工件夹持机构绕Y轴方向旋转；Z轴旋转机构用于驱动工件夹持机构绕Z轴方向旋转；工件夹持机构设于打印机构下方，工件夹持机构的位置与打印机构的打印头位置相适配。进一步的是：打印机构滑动连接于Y向移动机构，Y向移动机构滑动连接于Z向移动机构，Z向移动机构滑动连接于X向移动机构。进一步的是：工件夹持机构转动连接于X轴旋转机构，X轴旋转机构转动连接于Y轴旋转机构，Y轴旋转机构转动连接于Z轴旋转机构。进一步的是：Z轴旋转机构的驱动机构包括电机和蜗轮蜗杆减速机。进一步的是：打印机构的打印头竖直朝下设置。进一步的是：工件夹持机构用于固定工件基材，工件基材采用钢结构；打印机构的原料采用碳化钒钛金属陶瓷粉末；打印机构以高能离子束的方式将碳化钒钛金属陶瓷材料打印在工件基材表面。本专利技术的有益效果是：(1)采用六轴联动，可以制造非常复杂的表面。(2)一次性成型厚度达10mm的碳化钒钛金属陶瓷厚膜。(3)碳化钒钛金属陶瓷材料打印在钢结构的工件基材表面，具有超级耐腐蚀、耐磨功能。(4)3D增材制造速度快，可达1㎡/h的生产速度。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图中标记：1-X向移动机构、2-Y向移动机构、3-Z向移动机构、4-打印机构、5-X轴旋转机构、6-Y轴旋转机构、7-Z轴旋转机构、8-工件夹持机构。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术包括打印系统和工件旋转系统；打印系统包括X向移动机构1、Y向移动机构2、Z向移动机构3、打印机构4；X向移动机构1用于驱动打印机构4沿X轴方向移动；Y向移动机构2用于驱动打印机构4沿Y轴方向移动；Z向移动机构3用于驱动打印机构4沿Z轴方向移动；X轴、Y轴相互垂直，X轴、Y轴设于水平面上；Z轴沿竖直方向设置；工件旋转系统包括X轴旋转机构5、Y轴旋转机构6、Z轴旋转机构7、工件夹持机构8；X轴旋转机构5用于驱动工件夹持机构8绕X轴方向旋转；Y轴旋转机构6用于驱动工件夹持机构8绕Y轴方向旋转；Z轴旋转机构7用于驱动工件夹持机构8绕Z轴方向旋转；工件夹持机构8设于打印机构4下方，工件夹持机构8的位置与打印机构4的打印头位置相适配。X向移动机构1、Y向移动机构2、Z向移动机构3三者相配合以实现打印机构4的定位，其配合关系可自由选择，本专利技术的优选实施方式为：打印机构4滑动连接于Y向移动机构2，Y向移动机构2滑动连接于Z向移动机构3，Z向移动机构3滑动连接于X向移动机构1。X轴旋转机构5、Y轴旋转机构6、Z轴旋转机构7三者相配合以实现工件夹持机构8的定位，其配合关系可自由选择，本专利技术的优选实施方式为：工件夹持机构8转动连接于X轴旋转机构5，X轴旋转机构5转动连接于Y轴旋转机构6，Y轴旋转机构6转动连接于Z轴旋转机构7。为方便安装，Z轴旋转机构7的驱动机构包括电机和蜗轮蜗杆减速机。在本专利技术中，X向移动机构1、Y向移动机构2、Z向移动机构3、X轴旋转机构5、Y轴旋转机构6、Z轴旋转机构7形成六轴联动，可以用于制造非常复杂的表面。打印机构4的打印头优选为竖直朝下设置。本专利技术还对打印方式做了进一步改进，工件夹持机构8用于固定工件基材，工件基材采用钢结构；打印机构4的原料采用碳化钒钛金属陶瓷粉末；打印机构4以高能离子束的方式将碳化钒钛金属陶瓷材料打印在工件基材表面。采用该方式，可一次性成型厚度达10mm的碳化钒钛金属陶瓷厚膜；3D增材制造速度快，可达1㎡/h的生产速度。碳化钒钛金属陶瓷材料打印在钢结构的工件基材表面，具有超级耐腐蚀、耐磨功能。经检测，产品耐磨层硬度Hv≥900；耐磨性能≥5倍于ZGMn18。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.3D打印增材制造设备，其特征在于：包括打印系统和工件旋转系统；打印系统包括X向移动机构(1)、Y向移动机构(2)、Z向移动机构(3)、打印机构(4)；X向移动机构(1)用于驱动打印机构(4)沿X轴方向移动；Y向移动机构(2)用于驱动打印机构(4)沿Y轴方向移动；Z向移动机构(3)用于驱动打印机构(4)沿Z轴方向移动；X轴、Y轴相互垂直，X轴、Y轴设于水平面上；Z轴沿竖直方向设置；工件旋转系统包括X轴旋转机构(5)、Y轴旋转机构(6)、Z轴旋转机构(7)、工件夹持机构(8)；X轴旋转机构(5)用于驱动工件夹持机构(8)绕X轴方向旋转；Y轴旋转机构(6)用于驱动工件夹持机构(8)绕Y轴方向旋转；Z轴旋转机构(7)用于驱动工件夹持机构(8)绕Z轴方向旋转；工件夹持机构(8)设于打印机构(4)下方，工件夹持机构(8)的位置与打印机构(4)的打印头位置相适配。

【技术特征摘要】
1.3D打印增材制造设备，其特征在于：包括打印系统和工件旋转系统；打印系统包括X向移动机构(1)、Y向移动机构(2)、Z向移动机构(3)、打印机构(4)；X向移动机构(1)用于驱动打印机构(4)沿X轴方向移动；Y向移动机构(2)用于驱动打印机构(4)沿Y轴方向移动；Z向移动机构(3)用于驱动打印机构(4)沿Z轴方向移动；X轴、Y轴相互垂直，X轴、Y轴设于水平面上；Z轴沿竖直方向设置；工件旋转系统包括X轴旋转机构(5)、Y轴旋转机构(6)、Z轴旋转机构(7)、工件夹持机构(8)；X轴旋转机构(5)用于驱动工件夹持机构(8)绕X轴方向旋转；Y轴旋转机构(6)用于驱动工件夹持机构(8)绕Y轴方向旋转；Z轴旋转机构(7)用于驱动工件夹持机构(8)绕Z轴方向旋转；工件夹持机构(8)设于打印机构(4)下方，工件夹持机构(8)的位置与打印机构(4)的打印头位置相适配。2.如权利要求1所述的3D打印增材制造设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锦，李信，张雪峰，鲁伟员，王旭东，方民宪，
申请(专利权)人：四川红宇白云新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51