【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于3d打印机的打印头和一种用于运行和/或启动打印头的方法，所述打印头适用于打印金属。
技术介绍
1、用于热塑性材料的3d打印机获得该材料的固相作为初始材料，由此产生液相并且将该液相选择性地带到属于待产生的对象的部位上。这样的3d打印机包括打印头，初始材料在打印头中熔化。此外设置用于在打印头和要在其上产生对象的工作面之间产生相对运动的器件。在此，或者仅打印头可以运动、仅工作面可以运动或者不但打印头而且工作面都可以运动。
2、打印头具有第一运行状态和第二运行状态，在所述第一运行状态中，液态材料从所述打印头中流出；在所述第二运行状态中，没有液态材料从所述打印头中流出。例如，当要接近工作面上的不同位置并且在到达那里的路径中应没有材料沉积时，占据第二运行状态。例如可以通过打开或关闭固态初始材料的进给在打印头的两个运行状态之间切换。
3、与热塑性塑料相比，金属具有显著更高的熔点，并且同时在液态下具有显著更低的粘度。
4、3d金属打印机、尤其是按需滴落的打印机例如在公开文献de 10 2016 224 047a1中公开的那样对于工业应用是令人感兴趣的，但此外必须满足以下要求：
5、·确保持久的运行，
6、·液滴或构件结构的可复制性，
7、·关于熔化和构件生产方面的能量效率，
8、·遵循少的非生产时间，例如用于启动和在关断时，和
9、·更换磨损件。
10、如果打印头的活塞在凝固和再熔化期间保留在熔融物中或者说在打印头的
技术实现思路
1、任务是提供一种承受由于熔融物熔化和凝固导致的损坏的打印头。
2、该任务通过根据本专利技术的具有权利要求1特征的打印头和用于运行和/或启动打印头的方法来解决。
3、根据本专利技术的用于3d打印机、尤其是金属打印机的打印头包括壳体、用于供应金属的装置、活塞、具有出口的储存器和用于移动活塞的促动器装置，其中，储存器具有熔化区域和用于金属的液相的排挤室，其中，熔化区域邻接于惰性气氛并且与排挤室如此连接，使得通过活塞的移动能够激发金属的液相穿过出口。此外，壳体多件式地构造，其中，该壳体包括至少一个冷却法兰、隔热板和储存器。根据本专利技术，打印头具有用于将活塞移入到储存器中和从储存器移出的移动装置，其中，移动装置包括锁止装置。
4、在一个扩展方案中，锁止装置包括具有锁定件的激活装置。
5、在一个扩展方案中，激活装置气动地实施。在替代的构型中，激活装置也可以机械地、液压地、电地或电磁地构型。
6、在另一有利的构型中，激活装置和包围促动器装置的套筒之间的锁合形式可以力锁合和/或形状锁合地实施。力锁合例如可以通过面摩擦引起，形状锁合例如可以通过槽和销轴引起。
7、移动装置有利地安装到打印头中并且满足活塞拉出功能的功能。仅当打印材料熔化时，冲头才移入到液态金属中。在打印过程结束之后，将冲头从储存器或者说坩埚移出。此后才允许材料凝固。
8、在根据本专利技术的方法的一个有利构型中，在储存器填充以熔融物之后，首先松开锁止单元并且使促动器轴向运动。在此，活塞的面向出口的尖端沿离开出口的运动方向的运动比活塞的面向出口的尖端沿朝向出口的运动方向的运动更缓慢。在多次重复这些运动，以便促进出口被熔融物润湿之后，促动器又借助锁止装置锁止在轴向位置中。
9、因此，即使在打印头在过程开始之后启动时，活塞的轴向运动也起着重要作用，因为由此加速且有利于排挤室和在所示情况下由疏油材料构成的喷嘴孔的填充。促动器包括活塞以几毫米的行程向前和向后运动，尤其在两个运动方向上具有不同的速度，优选朝向出口比离开出口更快，由此材料从套筒经由出口被排出，通过该向前和向后运动，材料被推出并且因此熔融物强制进入到出口中。这促进了喷嘴的润湿。在多次重复该运动之后，促动器又被锁止并且继续执行启动过程。
10、在根据本专利技术的方法的另一有利构型中，在打印过程(促动器在打印过程中锁止)之后，在储存器中产生超压，通过该超压将熔融物从出口中挤压出，以便清空储存器。促动器在此从锁止中松开并且在活塞的清空期间在排挤室中轴向运动。在此涉及一种轴向的往复运动，其对于活塞的面向出口的端部(活塞尖端)朝向出口的运动具有数量级为10-20mm/s、优选地13-17mm/s、尤其15mm/s的速度，对于活塞的面向出口的端部(活塞尖端)离开出口的运动具有数量级为2-7mm/s、优选地4-6mm/s、尤其5mm/s的速度。在清空储存器之后，活塞轴向地离开出口从排挤室运动出，使得活塞不具有与储存器或排挤室的壁部的接触，以便不被在壁部上的残余的熔融物附着。然后，促动器借助锁止装置如此固定，使得活塞保留在该位置中。
11、因此，在清空储存器时发生对通过根据本专利技术的装置能够实现的轴向运动的进一步利用。除了储存器中的超压外，活塞还在排挤室中缓慢地向前和向后运动，以便加速清空并且从储存器中推出可能的残余物。在打印过程(促动器在位置中夹紧)之后，在坩埚中产生超压，该超压将熔融物排出。在此需要将促动器从锁止中松开并且借助附加的轴使活塞在清空期间在套筒中缓慢地轴向往复运动。在清空过程结束之后，将活塞从套筒中拉出并且在提高的位置中，活塞尖端暴露于坩埚中地夹紧，以防止活塞冻结。
12、活塞的移入和移出的可能性在打印过程期间在更换储存器(坩埚)或者说活塞用于延长部件的使用寿命时也起着决定性的作用。这延长了系统的可使用性和因此能够实现更大体积的打印。
13、在根据本专利技术的方法的另一有利构型中，因此在清空储存器之后更换储存器时，将储存器更换为另一储存器。所更换的储存器被带到能够由打印材料的线材产生熔融物的温度，在锁止装置松开之后，固定在促动器上的活塞沉入到所述熔融物中。在此，沉入的速度如此选择，使得活塞上的附着物脱落并且作为熔渣在熔融物中升高。然后，将如此除去熔渣的活塞以其尖端轴向地带到排挤室中，并且促动器借助锁止装置固定在该位置中，以便开始打印过程或以新的储存器继续打印过程。
14、因此，在更换坩埚时，首先如上所示地清空坩埚/储存器。随后可以移除旧坩埚并且启用新的干净的坩埚。一旦已经达到坩埚的最终温度，就供应线材并且产生熔池，被污染的促动器逐步地沉入到所述熔池中。通过缓慢的过程，在促动器上的附着物脱落并且作为熔渣升高。如此制备的促动器又移入到套筒(11)中或者说活塞以其面向出口的端部移入到排挤室中，并且必要时重新执行打印头的启动。在出口被润湿之后又可以开始构件制造。
15、除了储存器外也可以更换活塞。该过程相应于储存器的更换。其中，然而在更换新的储存器之前。松开活塞并且通过新的活塞替换。
16、在液滴产生时得到促动器的轴向运动和在可变化的高度上锁止的另一使用可能性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于3D打印机、尤其是金属打印机的打印头(1)，包括壳体(3)、用于供应金属(14)的装置(28)、活塞(5)、具有出口(10)的储存器(7、27)和用于移动所述活塞(5)的促动器装置(12)，其中，所述储存器(7、27)具有熔化区域(20)和用于金属(14)的液相(8)的排挤室(21)，其中，所述熔化区域(20)邻接于惰性气氛(22)并且与所述排挤室(21)连接，使得通过所述活塞(5)的移动能够激发所述金属(14)的液相(8)穿过所述出口(10)，其中，所述壳体(3)多件式地构造并且该壳体包括至少一个冷却法兰(25)、隔热板(26)和储存器(7、27)，
2.根据权利要求1所述的打印头(1)，
3.根据权利要求1所述的打印头(1)，
4.根据权利要求1所述的打印头(1)，
5.一种用于运行和/或启动根据前述权利要求中任一项所述的打印头(1)的方法。
6.根据权利要求5所述的方法，
7.根据权利要求5所述的方法，
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于3d打印机、尤其是金属打印机的打印头(1)，包括壳体(3)、用于供应金属(14)的装置(28)、活塞(5)、具有出口(10)的储存器(7、27)和用于移动所述活塞(5)的促动器装置(12)，其中，所述储存器(7、27)具有熔化区域(20)和用于金属(14)的液相(8)的排挤室(21)，其中，所述熔化区域(20)邻接于惰性气氛(22)并且与所述排挤室(21)连接，使得通过所述活塞(5)的移动能够激发所述金属(14)的液相(8)穿过所述出口(10)，其中，所述壳体(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·迈尔，B·施魏策尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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