3D打印系统及其喷头装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种喷头装置及3D打印系统，所述喷头装置适用于3D打印系统，所述3D打印系统能够将金属丝材应用熔融沉积成型技术实现3D成型，所述喷头装置包括：喷嘴，所述喷嘴具有进料孔及相对设置于所述进料孔一端的出液口；及感应线圈，设置于所述喷嘴的外侧；所述金属丝材从所述进料孔进入所述喷嘴，所述感应线圈能够产生交变电流并作用于所述金属丝材上，使所述金属丝材加热融化并从所述出液口输出。本实用新型专利技术的喷头装置应用熔融沉积成型原理实现高温合金的3D打印，通过喷嘴的出液口挤出金属液可以大幅提高打印精度，保证成型质量，便于三维模型的成型加工，大幅降低3D打印系统的打印成本。本实用新型专利技术还提供了一种3D打印系统。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及3D打印
，特别是涉及一种3D打印系统及其喷头装置。
技术介绍
3D打印技术属于快速原型成型技术。3D打印技术的基本原理是叠层制造，由快速打印机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。熔融沉积成型(FDM)技术是3D打印技术中的一种。熔融沉积成型技术将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型。目前，基于FDM原理打印的材料只局限于热塑性(尼龙、PLA、ABS等)材料，打印温度一般控制在200℃～300℃左右。但是，对于不锈钢、钛合金等高温合金材料而言，一般采用激光烧结合金粉末的方式或者以电子束、微弧焊、焊接三维成型等方式实现。而激光烧结技术制造的金属件存在组织疏松，强度达不到使用要求，且设备复杂昂贵等缺点；而电子束、微弧焊、焊接三维成型等方式没有喷头约束金属液滴，成型精度很难保证。上述两种方式的成型质量与精度存在一定的问题，不便于三维模型成型。
技术实现思路
基于此，有必要针对目前的三维模型成型的质量与精度存在的问题，提供一种能够保证三维模型的质量、提高三维模型的成型精度的喷头装置，同时还提供了一种含有上述喷头装置的3D打印系统。上述目的通过下述技术方案实现：一种喷头装置，所述喷头装置适用于3D打印系统，所述3D打印系统能够将金属丝材应用熔融沉积成型技术实现3D成型，所述喷头装置包括：喷嘴，所述喷嘴具有进料孔及相对设置于所述进料孔一端的出液口；及感应线圈，设置于所述喷嘴的外侧；所述金属丝材从所述进料孔进入所述喷嘴，所述感应线圈能够产生交变电流并作用于所述金属丝材上，使所述金属丝材加热融化并从所述出液口输出。在其中一个实施例中，所述感应线圈环绕所述喷嘴的外侧设置；且所述感应线圈与所述喷嘴之间存在预设距离；所述喷嘴由耐高温材料制成。在其中一个实施例中，所述感应线圈沿所述喷嘴的轴向方向的高度为所述喷嘴沿轴向方向的高度的0.2倍～0.6倍；所述感应线圈的一端与所述喷嘴的出液口相平齐。在其中一个实施例中，所述喷嘴由陶瓷材料制成；所述感应线圈所使用的频率的范围为30KHZ～2000KHZ。在其中一个实施例中，所述喷头装置还包括位置检测传感器，所述位置检测传感器设置于所述喷嘴上；所述喷嘴的出液口正对所述3D打印系统的打印基体，所述位置检测传感器能够检测所述出液口与所述打印基体之间的距离，以使所述感应线圈预加热所述打印基体。在其中一个实施例中，所述喷头装置还包括冷却机构，所述冷却机构设置于所述喷嘴的上方；所述冷却机构能够对所述金属丝材冷却，以使所述金属丝材进入所述进料孔；所述冷却机构与所述感应线圈之间存在预设间距。在其中一个实施例中，所述冷却机构包括送料部及冷却部，所述冷却部围绕所述送料部设置，所述冷却部能够对所述送料部进行冷却；所述送料部具有进丝孔，所述进丝孔与所述进料孔相对应；所述冷却部具有冷却液进口及与所述冷却液进口相对设置的冷却液出口；所述冷却液进口位于所述冷却液出口的下方。在其中一个实施例中，所述进丝孔与所述进料孔对正设置；且所述进丝孔与所述进料孔均为光孔，所述进丝孔与所述进料孔的直径范围为0.1mm～20mm。在其中一个实施例中，所述喷头装置还包括锁紧法兰，所述锁紧法兰设置于所述冷却机构与所述喷嘴之间；所述冷却机构的一端穿设所述锁紧法兰，并由所述锁紧法兰锁紧固定于所述喷嘴上；所述锁紧法兰具有冷却腔室，所述冷却腔室与所述冷却部相连通。还涉及一种3D打印系统，包括支架、送丝装置及如上述任一技术特征所述的喷头装置；所述送丝装置安装于所述支架上，所述送丝装置具有送丝孔，所述送丝孔能够与所述喷头装置的喷嘴的进料孔对正；所述送丝装置能够将金属丝材通过所述送丝孔送入所述喷嘴中。本技术的有益效果是：本技术的3D打印系统及其喷头装置，结构设计简单合理，通过感应线圈对喷嘴中的金属丝材进行加热融化，能够实现所有金属材料的融化并形成金属液，并应用熔融沉积成型原理实现高温合金的3D打印，通过喷嘴的出液口挤出金属液可以大幅提高打印精度，保证成型质量，便于三维模型的成型加工。同时，本技术的喷头装置能够所有金属丝材的打印，适用范围广，从而可以大幅降低3D打印系统的打印成本，真正实现民用化，便于使用。附图说明图1为本技术一实施例的3D打印系统的部分结构示意图；图2为本技术的3D打印系统中喷头装置的喷嘴及感应线圈与打印基体的结构示意图；其中：100-喷头装置；110-喷嘴；111-进料孔；112-出液口；120-感应线圈；130-冷却机构；131-进丝孔；132-冷却液进口；133-冷却液出口；140-锁紧法兰；200-金属丝材；300-打印基体；400-支架；500-送丝装置；510-送丝孔。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本技术的3D打印系统及其喷头装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。参见图1和图2，本技术提供了一种喷头装置100，喷头装置100适用于3D打印系统。3D打印系统能够将金属丝材200应用熔融沉积成型技术实现3D成型。本技术的喷头装置100挤出金属丝材200融化的金属液，大幅提高打印精度，保证3D打印系统三维模型的成型质量。同时，喷头装置100能够将所有的金属材质的金属丝材200进行融化，使得金属丝材200的适用范围广，大幅降低打印成本。在本技术中，喷头装置100包括喷嘴110及感应线圈120。喷嘴110具有进料孔111及相对设置于进料孔111一端的出液口112。感应线圈120设置于喷嘴110的外侧，感应线圈120通电后能够产生交变电流。金属丝材200从进料孔111进入喷嘴110，感应线圈120能够产生交变电流并作用于金属丝材上200，能够使金属丝材200加热融化并从出液口112输出。感应线圈120是用来对金属丝材200进行加热的，使得金属丝材200能够融化成金属液。喷嘴110是用来将金属液挤出的，以实现三维模型的成型。并且，感应线圈120加热金属丝材200是在喷嘴110中进行的，金属丝材200进入到喷嘴110的进丝孔131中，并由感应线圈120加热形成金属液。同时，由于金属丝材200是不断输送到喷嘴110的进丝孔131中的，因此，在金属丝材200的推力作用下将金属液从喷嘴110的出液口112中挤出。喷嘴110的形状原则上不受限制，只要喷嘴110具有能够输送金属丝材200的进料孔111及金属液的出液口112即可。在本实施例中，喷嘴110的形状为柱形，这样能够便于感应线圈120的设置，以实现感应线圈120对喷嘴110中的金属丝材200的加热，便于金属丝材200融化。并且，出液口112的直径小于进料孔111的直径，这样能够避免金属液漏出，保证打印基体300上不会有过多的金属液，保证三维模型的成型质量。三维模型通常是成型在打印基体300上的。本技术的喷头装置100对应打印基体300，具体为喷嘴110的出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷头装置，其特征在于，所述喷头装置适用于3D打印系统，所述3D打印系统能够将金属丝材应用熔融沉积成型技术实现3D成型，所述喷头装置包括：喷嘴，所述喷嘴具有进料孔及相对设置于所述进料孔一端的出液口；及感应线圈，设置于所述喷嘴的外侧；所述金属丝材从所述进料孔进入所述喷嘴，所述感应线圈能够产生交变电流并作用于所述金属丝材上，使所述金属丝材加热融化并从所述出液口输出。

【技术特征摘要】
1.一种喷头装置，其特征在于，所述喷头装置适用于3D打印系统，所述3D打印系统能够将金属丝材应用熔融沉积成型技术实现3D成型，所述喷头装置包括：喷嘴，所述喷嘴具有进料孔及相对设置于所述进料孔一端的出液口；及感应线圈，设置于所述喷嘴的外侧；所述金属丝材从所述进料孔进入所述喷嘴，所述感应线圈能够产生交变电流并作用于所述金属丝材上，使所述金属丝材加热融化并从所述出液口输出。2.根据权利要求1所述的喷头装置，其特征在于，所述感应线圈环绕所述喷嘴的外侧设置；且所述感应线圈与所述喷嘴之间存在预设距离；所述喷嘴由耐高温材料制成。3.根据权利要求2所述的喷头装置，其特征在于，所述感应线圈沿所述喷嘴的轴向方向的高度为所述喷嘴沿轴向方向的高度的0.2倍～0.6倍；所述感应线圈的一端与所述喷嘴的出液口相平齐。4.根据权利要求2所述的喷头装置，其特征在于，所述喷嘴由陶瓷材料制成；所述感应线圈所使用的频率的范围为30KHZ～2000KHZ。5.根据权利要求1至4任一项所述的喷头装置，其特征在于，还包括位置检测传感器，所述位置检测传感器设置于所述喷嘴上；所述喷嘴的出液口正对所述3D打印系统的打印基体，所述位置检测传感器能够检测所述出液口与所述打印基体之间的距离，以使所述感应线圈预加热所述打印基体。6.根据权利要求5所述的喷头装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈圣成，张远明，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：新型
国别省市：浙江;33