电阻热金属熔丝增材制造打印头、打印装置及打印方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电阻热金属熔丝增材制造打印头、打印装置及打印方法，包括加热轮、电源、基板和送丝机构，所述加热轮与电源正极连接，所述基板与电源负极连接，所述送丝机构与加热轮位置相对固定，所述基板固定不动，所述加热轮与基板相对运动，所述送丝机构的送丝口位于加热轮的一侧，所述加热轮与基板表面滑动接触。本发明专利技术的能量利用率高，较小的热影响区降低了成型零件的内应力，能够保证零件成型性能，简单的设备结构降低了制造成本。简单的设备结构降低了制造成本。简单的设备结构降低了制造成本。

【技术实现步骤摘要】
电阻热金属熔丝增材制造打印头、打印装置及打印方法


[0001]本专利技术涉及增材制造领域，特别涉及一种电阻热金属熔丝增材制造打印头、打印装置及打印方法。

技术介绍

[0002]增材制造技术又叫做3D打印技术，因其具有材料利用率高、可制造结构复杂的零件、无需机械加工和任何模具、绿色生产等优点被广泛应用于各制造领域。
[0003]电阻热金属熔丝增材制造采用电源和送丝机构将丝材短路，在丝材尖端产生热量，热量累积后丝材熔化，实现丝材端部定量熔化的金属熔丝增材制造方法。
[0004]目前主流的金属增材制造技术所采用的热源为单一的大功率激光器或高能电子束、离子束，存在能量利用率低、成形能耗高，容易在成形零件内部产生内应力等缺点。
[0005]与目前主流的金属熔丝增材制造技术相比，电阻热熔丝增材制造技术有以下优点：能量利用率高；较小的热影响区降低了成形零件的内应力，能够保证零件成形性能；简单的设备结构降低了制造成本等。
[0006]目前针对电阻热金属熔丝增材制造系统的成形机理以及优化工艺参数等方面进行研究的学者较多，而针对系统的具体打印装置的研究和设计较少。
[0007]如专利文献CN110899482A公开了《一种基于焦耳热的热塑性合金3D打印系统》，该系统中所用的热辊压轮与成型基板是滚压接触，由于热辊压轮与丝材的接触点始终在变化，会导致热辊压轮的发热点也始终在变，所以该专利会极大地造成热量的损失，该专利中包含的气氛保护系统包含气体净化系统，循环系统和气体温控系统等系统组成较为繁多，且价格昂贵，对于绝大多数使用场景来说根本不需要这些繁多的气氛保护系统，只需要进行抽真空或氩气等惰性气体保护即可，对于大多数使用场景来说较为复杂。

技术实现思路

[0008]鉴于此，本专利技术提出了电阻热金属熔丝增材制造打印头、打印装置及打印方法旨在解决现有技术中打印结构热量损失较大，丝材稳定性较低的问题。
[0009]具体的，一种电阻热金属熔丝增材制造打印头，包括加热轮、电源、基板和送丝机构，所述加热轮与电源正极连接，所述基板与电源负极连接，所述送丝机构与加热轮位置相对固定，所述基板固定不动，所述加热轮与基板相对运动，所述送丝机构的送丝口位于加热轮的一侧，所述加热轮与基板表面滑动接触。
[0010]在上述方案的基础上，所述加热轮包括轮体、方轴、固定架、两个限位销和电源正极接线柱，所述轮体通过方轴安装在固定架上，两个所述限位销沿方轴径向设置在方轴的两端且均穿过方轴以限制方轴的轴向运动，所述电源正极接线柱安装在方轴上。
[0011]在上述方案的基础上，所述送丝机构包括安装在固定板上的抽丝主动轮和预紧轮，所述抽丝主动轮通过轴安装在固定板上，所述固定板上开设有U型槽，所述预紧轮安装在U型槽内并沿U型槽的长度方向移动，所述抽丝主动轮上开设有用于限位丝材的凹槽。
[0012]在上述方案的基础上，所述抽丝主动轮和预紧轮的数量至少为一个，所述预紧轮可在抽丝轮的圆心和预紧轮的圆心的连线上移动。
[0013]在上述方案的基础上，还包括与丝材配合使用的预热结构，所述预热结构安装在固定板上，所述预热结构用于对丝材在被加热轮加热之前进行预热。
[0014]在上述方案的基础上，还包括安装在加热轮一侧的送气管，所述送气管用于将保护气体喷向丝材，所述送气管上设置有送气阀。
[0015]在上述方案的基础上，还包括压力传感器，所述固定架包括连接杆和固定框，所述压力传感器安装在连接杆和固定框之间。
[0016]在上述方案的基础上，还包括L型连接板，所述L型连接板的其中一侧面上开设有若干打印头安装孔，所述打印头安装孔用于连接打印头和运动机构，所述L型连接板的另一侧面与连接杆固定连接。
[0017]在上述方案的基础上，所述基板安装在预热基板上，所述预热基板连接有加热电源，所述基板和预热基板之间设置有云母片。
[0018]一种增材制造打印装置，在增材制造打印装置内设置有所述的电阻热金属熔丝增材制造打印头。
[0019]一种增材制造打印方法，根据所述的电阻热金属熔丝增材制造打印头，包括以下步骤：
[0020]S1：开始前设置好运动机构的运动速度和运动轨迹等参数，再将加热轮调节至与基板有一定的距离，同时调整好基板的平面位置和水平状态；
[0021]S2：抽丝轮将丝材沿着凹槽通过预热结构被定向送至加热轮和基板之间，然后将预热基板的温度设定到所需温度值；
[0022]S3：加热轮与电源正极连接，基板连接电源负极，当加热轮接触丝材时，开启送气阀，预热结构开始预热，启动电源的同时使运动机构按照预定轨迹运动，抽丝轮开始抽丝，形成闭合回路，丝材开始熔化；
[0023]S4：与基板熔合的丝材会被加热轮施加一定的压力，压力传感器测量出在动态过程中在丝材上作用力的变化情况；
[0024]S5：丝材与基板完成熔合后，关闭电源，将加热轮，上升一段距离，关闭预热结构和抽丝轮，之后关闭送气阀和预热基板。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0026]本专利技术的预热结构和预热基板的设计能够减小丝材与基板的温度差，有助于减小成形零件的内应力、提高成形零件的性能等，同时预热结构的预热方式可以采用电磁感应或者电阻丝发热的形式；带有一定缓冲作用的压力传感器不仅可以缓冲由于加热轮会发生上下移动而带来的冲击，还能够记录实验过程中作用在丝材上的作用力，有助于分析不同大小的作用力对丝材与基板的融合程度有什么样的影响；方轴的选用目的是不让加热轮滚动，加热轮的运动方式为滑动，抽丝轮将丝材送到加热轮，不再需要复杂的送丝机构为本打印装置送丝，由于实验需要用到不同直径的丝材，并且需要满足丝材与基板有角度要求，同时可调节丝材与抽丝轮间的松紧程度，可为实验提供稳定的丝材进给量，也是安装丝材时所必须的装置。
附图说明
[0027]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。
[0028]图1为本专利技术的电阻热金属熔丝增材制造打印头的结构示意图；
[0029]图2为图1中的加热轮与送气管的结构示意图；
[0030]图3为图2中轮体的结构示意图；
[0031]图4为实施例2中轮体结构示意图；
[0032]图5为实施例2中轮体结构示意图；
[0033]图6为实施例2中轮体结构示意图；
[0034]图7为本专利技术的送丝机构的结构示意图。
具体实施方式
[0035]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电阻热金属熔丝增材制造打印头，包括加热轮、电源、基板和送丝机构，所述加热轮与电源正极连接，所述基板与电源负极连接，所述送丝机构与加热轮位置相对固定，所述基板固定不动，所述加热轮与基板相对运动，所述送丝机构的送丝口位于加热轮的一侧，其特征在于，所述加热轮与基板表面滑动接触。2.根据权利要求1所述的电阻热金属熔丝增材制造打印头，其特征在于，所述加热轮包括轮体、方轴、固定架、两个限位销和电源正极接线柱，所述轮体通过方轴安装在固定架上，两个所述限位销沿方轴径向设置在方轴的两端且均穿过方轴以限制方轴的轴向运动，所述电源正极接线柱安装在方轴上。3.根据权利要求1所述的电阻热金属熔丝增材制造打印头，其特征在于，所述送丝机构包括安装在固定板上的抽丝主动轮和预紧轮，所述抽丝主动轮通过轴安装在固定板上，所述固定板上开设有U型槽，所述预紧轮安装在U型槽内并沿U型槽的长度方向移动，所述抽丝主动轮上开设有用于限位丝材的凹槽；所述预紧轮可在抽丝轮的圆心和预紧轮的圆心的连线上移动。4.根据权利要求1所述的电阻热金属熔丝增材制造打印头，其特征在于，还包括与丝材配合使用的预热结构，所述预热结构安装在固定板上，所述预热结构用于对丝材在被加热轮加热之前进行预热。5.根据权利要求1所述的电阻热金属熔丝增材制造打印头，其特征在于，还包括安装在加热轮一侧的送气管，所述送气管用于将保护气体喷向丝材，所述送气管上设置有送气阀。6.根据权利要求2所述的电阻热金属熔丝增材制造打印头，其特征在于，还包括压力传感器，所述固定架包括连接杆和固定框，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李素丽，高状，熊杰，马凯悦，王聪，赵京生，徐超，杨来侠，
申请(专利权)人：西安泰辉机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：