用于制作用于打印的金属液滴喷射三维(3D)物体打印机的可移除贮器和金属插入件制造技术

本发明专利技术题为用于制作用于打印的金属液滴喷射三维(3D)物体打印机的可移除贮器和金属插入件。一种三维(3D)金属物体制造装置配备有可移除贮器，以减少打印机保养之后启动工序所需的时间。该可移除贮器填充有固体金属，在将块体线材插入该贮器中之前将该固体金属加热至其熔融温度以开始打印操作。与产生适用于打印机操作的一定体积熔融金属所足够的一定长度块体线材的熔融相比，该可移除贮器中的该固体金属的熔融需要较少的时间。该可移除贮器中的该固体金属可以是金属球丸、金属粉末或固体金属插入件。金属插入件。金属插入件。

Removable receptacles and metal inserts for making metal droplet jet three-dimensional (3D) object printers for printing

【技术实现步骤摘要】
用于制作用于打印的金属液滴喷射三维(3D)物体打印机的可移除贮器和金属插入件
[0001]交叉引用的申请
[0002]本公开交叉引用提交于2021年1月13日的名称为“A Metal Drop Ejecting Three
‑
Dimensional(3D)Object Printer And Method For Preparing The Metal Drop Ejecting 3D Object Printer For Printing”的美国专利申请S/N 17/147,773，并且该申请在此全文结合到本共同未决申请中。


[0003]本公开涉及三维(3D)物体打印机，其喷射熔融金属液滴以形成物体，并且更特别地，涉及用于物体打印操作的此类打印机的制作。

技术介绍

[0004]三维打印也称为增材制造，是由几乎任何形状的数字模型制备三维固体物体的工艺。许多三维打印技术使用增材法，其中增材制造设备在先前沉积的层的顶部上形成部件的连续层。这些技术中的一些技术使用喷射UV可固化材料的喷射器，诸如光聚合物或弹性体。打印机通常操作一个或多个挤出机以形成连续的塑性材料层，该连续的塑性材料层形成具有各种形状和结构的三维打印物体。在形成三维打印物体的每一层之后，将塑性材料进行UV固化并硬化以将该层粘结到三维打印物体的下面层。这种增材制造方法与传统物体形成技术不同，该传统物体形成技术主要依赖于通过减成法(诸如切割或钻孔)从工件上去除材料。
[0005]最近，已经开发出一些3D物体打印机，从一个或多个喷射器喷射熔融金属液滴以形成3D物体。这些打印机具有被进料到加热室中的固体金属源，诸如线材卷或球丸，在该加热室中固体金属被熔融并且熔融的金属流入喷射器的室中。该室由非导电材料制成，该非导电材料周围缠绕非绝缘电线。电流通过导体以产生电磁场，该电磁场致使室的喷嘴处的熔融金属的弯月面与室内熔融金属分离并且从喷嘴推进。与喷射器的喷嘴相对的平台通过控制器操作致动器在平行于平台平面的X
‑
Y平面上移动，使得喷射的金属液滴在平台上形成物体的金属层，并且另一个致动器由控制器操作以改变喷射器或平台在竖直方向或Z方向上的位置，以维持喷射器与所形成的金属物体的最上层之间的恒定距离。这种类型的金属液滴喷射打印机也被称为磁流体动力学(MHD)打印机。
[0006]该MHD打印机中使用的喷射器包括需要定期替换以保持打印机操作状态的内部部件。一些部件需要约每八个小时进行替换。在替换了部件之后，打印机必须通过启动过程，然后才能够被再次用于物体生产。该启动过程的一部分是用熔融金属填充喷射器。在上文论述的线材进料式MHD打印机中，该过程的这一部分是漫长的，因为必须将足够的线材进料到喷射器的受热部分中并熔融。在一些MHD打印机中，可能需要十分钟或更多时间来熔融足够的线材以填充喷射器。该启动过程的其它方面需要大约二十分钟来执行。因此，该总体启动过程可能需要半小时或更多时间，其中该时间的三分之一被用熔融金属再填充喷射器所
消耗。
[0007]仅仅通过增加线材被进料到喷射器的受热室的速率无法减少线材熔融以填充喷射器所需的时间。增加进料速率导致线材的尖端冲击受热室的壁，因为线材会碰到在室中存在的熔融金属的水平上方的壁。该喷射器通常由高温陶瓷材料制成，该高温陶瓷材料对固体线材尖端的冲击敏感，并且可能因该接触而被损坏。能够在启动时减少用于填充MHD打印机的喷射器的时间而没有损坏受热室的风险，这将是有利的。

技术实现思路

[0008]一种用于3D金属物体打印机的受热室和喷嘴的新型可移除贮器减少填充MHD打印机的喷射器所需的时间，而不损坏受热室。该可移除容器包括容器，该容器具有第一端部、第二端部和位于该容器内的接收器，该第一端部具有用于接收块体金属线材的开口，第二端部具有喷嘴，并且该容器被构造用于被接收在该金属滴喷射装置中的加热器内。
[0009]一种被构造用于加载在3D金属物体打印机的可移除贮器中的新型金属插入件减少填充MHD打印机的喷射器所需的时间，而不损坏受热室。该金属插入件包括伸长部分和球状部分，该伸长部分被构造用于被接收在该可移除贮器的第一壳体中，该球状部分被构造用于被接收在该可移除贮器的第二壳体中。
附图说明
[0010]结合附图在以下描述中解释一种操作3D金属物体打印机的方法和一种新型3D金属物体打印机的前述方面和其它特征，该新型3D金属物体打印机具有被构造用于接收金属插入件的新型可移除贮器，该新型3D金属物体打印机可减少用于填充MHD打印机的喷射器所需的时间而不损坏受热室。
[0011]图1描绘了一种新型3D金属物体打印机，其可减少用于填充MHD打印机的喷射器所需的时间，而不会损坏受热室。
[0012]图2A是用于图1的3D金属物体打印机中的两部分可移除贮器的侧视图，其中在可移除贮器中使用金属插入件以减少用于填充MHD打印机的喷射器所需的时间而不损坏受热室。
[0013]图2B是描绘在插入件的一端已被安装到图2A所示的可移除贮器的上部壳体中之后的金属插入件的侧视图。
[0014]图2C是具有安装的金属插入件的装配的可移除贮器的侧视图。
[0015]图2D是具有安装的金属插入件的装配的可移除贮器的端视图。
[0016]图2E是用于与图1的打印机一起使用的单件式可移除贮器的另选实施方案的剖视图。
[0017]图3是用于与图2A至图2D所示的可移除贮器的两件式实施方案一起使用的金属插入件的侧视图。
[0018]图4是用于在3D金属物体打印机的启动过程期间使用图1的3D金属物体打印机的可移除贮器和金属插入件以用熔融金属填充可移除贮器的过程的流程图。
[0019]图5是用于修复图2A的可移除贮器的过程的流程图。
[0020]图6A是能够在图5的过程中使用的热修复工位的图示。
[0021]图6B是能够在图5的过程中使用的化学修复工位的图示。
[0022]图6C是能够在图5的过程中使用的研磨修复工位的图示。
具体实施方式
[0023]为了如本文所公开的3D金属物体打印机及其操作的环境以及该打印机及其操作的细节的一般性理解，参考附图。在附图中，类似的附图标记指示类似的元件。
[0024]图1示出了新型3D金属物体打印机100的实施方案，该打印机100可减少用于填充MHD打印机的喷射器所需的时间，而不损坏喷射器头部的受热室。在图1的打印机中，熔融块体金属液滴从具有单个喷嘴108的可移除贮器104被喷射，并且来自喷嘴的液滴在平台112上形成用于物体的层的条带。如本文档中所用，术语“可移除贮器”是指具有被构造用于保持液体或固体物质的接收器的中空容器，并且该容器作为整体被构造用于在3D金属物体打印机中进行安装和移除。如本文档中所用，术语“块体金属”是指可以聚集体形式获得的导电金属，诸如通常可用规格的线材或宏观尺寸比例的球丸。块体金属的源116(诸如金属线材120)被进料到线材引导件124中，该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于金属液滴喷射装置中的喷射器头的可移除贮器，所述可移除贮器包括：容器，所述容器具有第一端部、第二端部和位于所述容器内的接收器，所述第一端部具有用于接收块体金属线材的开口并且第二端部具有喷嘴；并且所述容器被构造用于被接收在所述金属滴喷射装置中的加热器内。2.根据权利要求1所述的可移除贮器，所述容器内的所述接收器在所述容器的所述第一端部处是伸长且倒圆的并且在所述容器的所述第二端部内是球状形状的。3.根据权利要求2所述的可移除贮器，所述接收器的球状成形部分在长度上短于所述接收器的伸长且倒圆的成形部分。4.根据权利要求3所述的可移除贮器，其中所述接收器的所述球状成形部分的最窄部分与所述容器的所述第二端部相邻。5.根据权利要求4所述的可移除贮器，所述可移除贮器还包括：位于所述容器的所述第二端部处的喷嘴。6.根据权利要求5所述的可移除贮器，其中所述容器的所述接收器填充有固体金属。7.根据权利要求6所述的可移除贮器，其中所述固体金属为粉末状金属。8.根据权利要求6所述的可移除贮器，其中所述固体金属为球丸状金属。9.根据权利要求5所述的可移除贮器，所述容器还包括：第一壳体，所述第一壳体具有第一端部和第二端部；和第二壳体，所述第二壳体具有第一端部和第二端部，所述第一壳体的所述第一端部和所述第二壳体的所述第一端部被构造用于彼此分离和固定以选择性地形成所述可移除贮器。10.根据权利要求9所述的可移除贮器，所述第一壳体还包括：第一开口，所述第一开口位于所述第一壳体的与所述第一壳体的所述第一端部相对的所述第二端部中，所述第一开口被构造用于从块体金属线材的供应源接收块体金属线材，以用于进入所述可移除贮器的所述容器内的所述接收器。11.根据权利要求10所述的可移除贮器，其中所述喷嘴定位在所述第二壳体的所述第二端部中，所述喷嘴被构造用于引导通过所述喷嘴喷射的熔融金属液滴。...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：