3D打印机制造技术

本发明专利技术涉及一种3D打印机，包括：含有金属粉末第一打印材料的第一进料器；含有金属粉末第二打印材料的第二进料器；喷涂打印材料的传送装置；保持基板的保持架；以及计算机式控制器，当打印材料从传送装置上喷涂时调整：ο传送装置和基板的相对位置；以及ο第一和第二进料器分别向传送装置供给它们的打印材料；以便打印材料在基板上形成3D制品，其中由于不同打印材料或其比例用于3D制品的不同部分，从而制品的不同部分具有不同的特性。

3D printer

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】3D打印机
本专利技术涉及一种3D打印机。
技术介绍
用金属材料制造制品有多种方法。铸造生产是用纯金属和合金进行加工时的常用技术。这包括熔化金属材料，然后将其应用于模具。熔化的材料凝固以形成适当形状的制品。由于熔融材料是均匀的，通常调节制品各部分强度的唯一方法是通过模具的形状和配置来实现。换言之，模具被成形为使成品的某些壁厚于其他壁。众所周知由金属粉末来形成制品。更具体地说，它们是由喷涂到基板上的均匀混合粉末的组合来制成。然而，喷剂在整个制品中是均匀的，因此，再次，通过调节制品的壁厚来调节不同部分的强度。众所周知通过成形后热处理来调整粉末喷涂制品的性能。然而，这往往会影响制品的整个体积，或仅影响其表面。本专利技术的优选实施例的目的是至少在某种程度上生产不同部件具有不同特性的制品，而不必调整壁厚。虽然这适用于优选实施例，但不应将其视为对更广泛表达的任何权利要求的范围的限制。在这方面，本专利技术的目的本身只是为公众提供有用的选择。与特征组合有关的术语“包含”(如果在本文件中使用了)，不应被视为排除存在其他特征的选择。这些特征可能存在，也可能不存在。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种3D打印机包括：·含有金属粉末第一打印材料的第一进料器；·含有金属粉末第二打印材料的第二进料器；·喷涂打印材料的传送装置(如喷嘴)；·保持基板的保持架；以及·计算机式控制器，当所述打印材料从所述传送装置上被喷涂时调整：ο所述传送装置和所述基板的相对位置(如，在间距和/或角度方面)；以及ο所述第一和第二进料器分别向所述传送装置供给它们的打印材料；以便所述打印材料在所述基板上形成3D制品，其中由于不同的打印材料或其比例用于3D制品的不同部分，从而所述制品的不同部分具有不同的特性(例如强度、颗粒度、导电性、导热性、耐腐蚀性、硬度、耐磨性、裂纹偏转或吸能特性)。可选地，3D打印机如下：ο所述打印材料均以气(如，空气)流传送；ο所述控制器可调节地控制所述气流中各打印材料的量；ο所述传送装置包括喷嘴；以及ο所述控制器参考CAM文件来确定保持架和/或喷嘴的相对位置，以及每种打印材料的喷涂量，因为3D制品由所述打印材料来构建。根据权利要求1或2所述的3D打印机，其中所述控制器在理论上将所述制品在成形之前划分为三维坐标，并在构建所述制品时控制针对制品的每个对应的实际坐标的所述打印材料量。可选地，所述控制器调节从每个进料器输入的打印材料的量，使所述制品的不同部分具有不同的强度、颗粒度、导电性、导热性、耐腐蚀性、硬度、耐磨性、裂纹偏转或吸能特性。可选地，所述第一和第二打印材料是不同的。可选地，所述传送装置具有用于所述打印材料的公共出口(如喷嘴)。可选地，所述控制器使所述第一打印材料和第二打印材料在从所述传送装置喷涂前以规定的比例混合。可选地，所述传送装置具有用于所述第一打印材料的出口(例如第一喷嘴)和用于所述第二打印材料的另一出口(例如第二喷嘴)。可选地，所述传送装置以不同的温度和/或速度从所述第一进料器将所述第一打印材料传送到来自所述第二进料器的所述第二打印材料处。可选地，任一进料器的打印材料的速度和/或温度由所述控制器调节。可选地，用于一个或更多个相应的附加打印材料的一个或更多个附加进料器，所述进料器以与所述第一进料器和第二进料器基本相同的方式工作，以提供更广泛的打印材料或其混合物。可选地，一种或更多种打印材料包括以粉末或其他形式与非金属材料(如陶瓷和/或聚合物)组合的金属粉末。根据本专利技术的另一方面，提供了一种制造三维金属物体的方法，该三维金属物体包括由离散合金成分组成的两个或两个以上复杂互锁区域，可选地在两个或多个主区域之间具有合金成分从一种成分逐渐变化到另一种成分的中间或过渡区域，该方法包括：a)两个或两个以上能够容纳金属粉末的料斗；b)能够以已知质量流率(massflowrate)在气流中输送粉末的送粉和管道系统；c)数字地控制粉末质量流率(massflowrate)的方法；d)接收粉末的冷喷嘴(例如本领域已知的类型)；e)接受冷喷涂沉积的靶材或基板；f)运动系统，其采用在空间中操纵喷嘴和/或靶材以追踪三维空间中复杂刀具轨迹的方法；g)数字地控制运动系统的方法；h)控制沉积在基板上的金属粉末的成分和位置的方法，包括：i.能够将CAM文件转换成一系列复杂的刀具轨迹的一组算法，该道具轨迹使零件通过冷喷嘴喷涂并在靶材上沉积金属粉末来而制成；ii.能够解释刀具轨迹并将其连续关联到要创建的CAM文件对象的区域的一组辅助算法；iii.用于查询CAM文件以确定刀具轨迹的各要素所需的合金成分的一组辅助算法；以及iv.将合金成分要求转换为来自组成料斗的粉末进料的流量要求集合的一组算法。附图说明现在将通过示例并参考附图来描述本专利技术的一些优选实施例：图1为3D打印机的等轴侧视图；图2为已被3D打印到基板上的物品的侧视示意图；图3为由打印机形成的齿轮的示意图。具体实施方式参考图1，3D打印机包括手柄1，手柄1包含可移动机械臂2。打印机还包括冷喷头3。手柄1保持基板并将其暴露于从喷头3喷出的打印材料处以在基板上成形3D物品。当由打印材料的渐增层6a-e成形时，带有3D物品5的基板4如图2所示。机械臂2在物品成形时会调整位置和方向，以便以正确的角度和间距施加打印材料。手柄1(通过机械臂)、基板4和喷头3的移动由计算机式控制器控制。控制器使用要创建的物品的几何参数(如三维坐标)进行编程，并使打印材料以正确的角度、速度和温度从喷头喷出以与基板或部分成型的物品接触，从而获得最佳结果。参照图1，为了调节制品不同部分的强度，控制器使喷头3对制品的不同部分喷涂具有不同特性的粉末金属打印材料。更具体地说，控制器将不同数量或浓度的喷涂材料对准不同的3D坐标。因此，成品的不同部分具有不同的特性。这可以通过从一种金属粉末改变到另一种金属粉末，或者通过调整粉末的混合来实现。为便于此，设置有第一粉末进料器7和第二粉末进料器8。来自每个进料器的金属粉末被送入包含喷头3的喷涂传送装置。喷头可以是喷嘴的形式。与另一台进料器的粉末相比，一台进料器的粉末在硬化/凝固时更坚固且更重。因此，对于制品中不需要如此坚固的部分，可以使用较轻的粉末，对于需要较坚固的部分，可以使用较重的粉末。为了获得两个极端之间的强度特性，控制器确定粉末混合物的比例。作为示例，图3显示了打印机打印的齿轮。轮辐9和周边齿轮10由不同的喷涂材料或喷涂材料的不同混合物形成，以使其具有所需的特性。以类似的方式打印材料可被选择以使制品的不同部分具有不同的导热性或导电性；例如，通过使用或多或少的导电或导热喷涂材料，例如含铝或铜粉末等。作为进一步的例子，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印机包括：/n·含有金属粉末第一打印材料的第一进料器；/n·含有金属粉末第二打印材料的第二进料器；/n·喷涂打印材料的传送装置；/n·保持基板的保持架；以及/n·计算机式控制器，当所述打印材料从所述传送装置上喷涂时调整：/nο所述传送装置和所述基板的相对位置；以及/nο所述第一进料器和所述第二进料器分别向所述传送装置供给它们的打印材料；/n以便所述打印材料在所述基板上形成3D制品，其中由于不同的打印材料或其比例用于3D制品的不同部分，从而所述制品的不同部分具有不同的特性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170815 AU 20179032621.一种3D打印机包括：
·含有金属粉末第一打印材料的第一进料器；
·含有金属粉末第二打印材料的第二进料器；
·喷涂打印材料的传送装置；
·保持基板的保持架；以及
·计算机式控制器，当所述打印材料从所述传送装置上喷涂时调整：
ο所述传送装置和所述基板的相对位置；以及
ο所述第一进料器和所述第二进料器分别向所述传送装置供给它们的打印材料；
以便所述打印材料在所述基板上形成3D制品，其中由于不同的打印材料或其比例用于3D制品的不同部分，从而所述制品的不同部分具有不同的特性。


2.根据权利要求1所述的3D打印机，其中：
ο所述打印材料均以气流传送；
ο所述控制器可调节地控制所述气流中各打印材料的量；
ο所述传送装置包括喷嘴；以及
ο所述控制器参考CAM文件来确定保持架和/或喷嘴的相对位置、以及每种打印材料的喷涂量，因为3D制品由所述打印材料构建。


3.根据权利要求1或2所述的3D打印机，其中，所述控制器在概念上将所述制品在形成之前优先划分为3D坐标，并在构建所述制品时控制针对制品的每个对应的实际坐标的所述打印材料的量。


4.根据权利要求1、2或3所述的3D打印机，其中，所述控制器调节从每个进料器输入的打印材料的量，使所述制品的不同部分具有不同的强度、颗粒度、导电性、导热性、耐腐蚀性、硬度、耐磨性、裂纹偏转或吸能特性。

<...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·卡米莱里，
申请(专利权)人：易福仁科技私人有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU