一种应用于金属的超声波增材制备方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应用于金属的超声波增材制备方法及装置，该装置包括进线部件、加热部件和打印平台（8），所述进线部件和加热部件均设置于打印平台（8）上，所述进线部件包括进丝导轮（2），金属丝（1）通过进丝导轮（2）推进至加热部件，所述加热部件包括超声波换能器（4）和变幅杆（9），所述超声波换能器（4）和变幅杆（9）相连接；还包括控制器（5），所述控制器（5）分别与加热部件和打印平台（8）相连接，所述打印平台（8）设置于工作腔（10）内。本发明专利技术解决了目前金属3D打印中存在的金属粉末颗粒加工困难及加工精度难以保证的问题，可以实现零部件的高精度、高效率的金属3D打印。高效率的金属3D打印。高效率的金属3D打印。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于金属的超声波增材制备方法及装置


[0001]本专利技术涉及3D打印
，尤其涉及一种应用于金属的超声波增材制备方法及装置。

技术介绍

[0002]3D打印技术是上世纪80年代末到90年代初出现的，至今有30年左右的时间。其打印的原理是：以3D数字模型文件为输入，运用粉末状或丝状等可粘合的材料，通过逐层打印的方式来建构物体。相比于锻造的等材制造和车床加工的减材制造，3D打印其实是一种新型加工制造方式，是快速成型技术的一种，又称增材制造。
[0003]3D打印的具体过程是：首先进行建模，把需要加工制造的物体在电脑上用专用的软件进行设计；有了模型之后，开始切片；切片相当于将已经建好的3D数字模型转化为平面图形，3D打印机可沿切片出来的图形行走，这一步非常关键。切片完成后，将文件发送给3D打印机，接下来就是真正将数字文件转变为真实的物体。3D打印无需先行进行模具和机械加工，这样可以加快产品的研发过程，提供个性化和定制产品，增加产品的灵活性。
[0004]可以进行3D打印的材料有很多种，包括树脂、金属、陶瓷、塑料或天然材料等，这些材料通过堆积形成实在的功能产品。打印金属零部件一直是研究和应用的重点。打印金属的方式主要有两种：第一种，粉末床电子束3D打印医用金属材料。首先将所设计零件的三维立体图形按一定的厚度切片分层，得到三维立体零件的所有二维信息；在真空环境下以电子束为加热源，电子束在电磁偏转线圈的励磁作用下由计算机控制，依据零件各个截面的二维数据有选择地对预先铺在工作台上的粉末层进行扫描熔化。当前层加工完成后，工作台下降一个层厚的高度，进行下一层的铺粉和熔化，同时新熔化层与前一层熔合为一体。不断重复上述过程直到零件加工完后从真空箱中取出，得到三维零件。
[0005]第二种，选区激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)。同样，首先将所设计零件的三维立体图形按一定的厚度切片分层，得到三维立体零件的所有二维信息.在SLM过程中，计算机控制激光束进行连续的对金属粉末层进行选择性扫描，激光扫描过的地方，金属粉末熔化并形成熔池，熔化的金属迅速冷却并凝固成实体，打印完一层，与粉末床电子束3D打印相同，工作太下降一固定高度，进行下一层的铺粉和熔化，通过这一过程的重复进行，最终累积成三维立体的金属零件。
[0006]这两种方法存在问题是，1、需要的金属材料，为超细、高纯度和高球化率的金属粉末，加工困难，国内加工的金属粉末与德国美国及日本等国家的存在较大差距；2、两种打印方式的切片分层厚度，需要依靠粉末材料铺层厚度决定，精度难以保证；3、两种打印方式，在加工零部件时，需要在真空工作腔中完成，操作复杂，成本较高。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术中存在的均匀颗粒材料制备困难和加工精度有限的问题，本发
明一方面提供了一种应用于金属的超声波增材制备装置，包括进线部件、加热部件和打印平台，所述进线部件和加热部件均设置于打印平台上，所述进线部件包括进丝导轮，金属丝通过进丝导轮推进至加热部件，所述加热部件包括超声波换能器和变幅杆，所述超声波换能器和变幅杆相连接；还包括控制器，所述控制器分别与加热部件和打印平台相连接。
[0008]具体的，所述加热部件还包括温度传感器A，所述温度传感器A用以测量超声波换能器的加热温度，并将检测结果反馈至控制器。
[0009]具体的，所述进丝导轮包括两个反向转动的导轮，所述导轮下设置有圆台形固线装置。
[0010]具体的，所述打印平台下端设置有加热装置，所述加热装置与控制器相连接，用以加热打印平台。
[0011]具体的，所述打印平台下端还设置有温度传感器B，所述温度传感器B用以测量打印平台温度，并将检测结果反馈至控制器。
[0012]具体的，上述打印平台置于工作腔内，对于不易氧化的金属，可以大气中打印，对于容易氧化的金属，可以在工作腔内填充氮气或者氩气，抑制金属氧化。
[0013]具体的，所述金属丝采用线径为微米量级的金属细丝。
[0014]本专利技术另一方面提供了一种应用于金属的超声波增材制备方法，该方法包括如下步骤：S1：建立三维模型，并生成模型文件；S2：通过切片软件对三维模型进行切片；S3：选择金属丝，并装载；S4：设置打印平台加热温度，由温度传感器B实时监测打印平台温度，并反馈至控制器；S5：设置金属丝加热温度，通过超声波换能器和变幅杆加热金属丝，并通过温度传感器A实时监测金属丝的加热温度，并反馈至控制器；S6：选择打印模型，进行3D金属打印。
[0015]本专利技术的有益效果在于：可以解决目前金属3D打印中存在的金属粉末颗粒加工困难及加工精度难以保证的问题，使用直径为微米量级的金属丝为加工原材料，根据金属丝直径和化学组成，适当调整超声波换能器的功率，使金属丝均匀熔化为液态，通过选择不同的直径的金属丝直径，可以实现零部件的高精度、高效率的金属3D打印。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术装置结构示意图；图2为本专利技术流程图；图中：1
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金属丝，2
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进丝导轮，3
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温度传感器A，4
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超声波换能器，5
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控制器，6
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温度传感器B，7
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加热装置，8
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打印平台，9
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变幅杆，10
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工作腔。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0019]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0021]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上端”、“下端”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于金属的超声波增材制备装置，其特征在于，包括进线部件、加热部件和打印平台（8），所述进线部件和加热部件均设置于打印平台（8）上，所述进线部件包括进丝导轮（2），金属丝（1）通过进丝导轮（2）推进至加热部件，所述加热部件包括超声波换能器（4）和变幅杆（9），所述超声波换能器（4）和变幅杆（9）相连接；还包括控制器（5），所述控制器（5）分别与加热部件和打印平台（8）相连接。2.如权利要求1所述的一种应用于金属的超声波增材制备装置，其特征在于，所述加热部件还包括温度传感器A（3），所述温度传感器A（3）用以测量超声波换能器（4）的加热温度，并将检测结果反馈至控制器（5）。3.如权利要求1所述的一种应用于金属的超声波增材制备装置，其特征在于，所述进丝导轮（2）包括两个反向转动的导轮，所述导轮下设置有圆台形固线装置。4.如权利要求1所述的一种应用于金属的超声波增材制备装置，其特征在于，所述打印平台（8）下端设置有加热装置（7），所述加热装置（7）与控制器（5）相连接，用以加热打印平台（8）。5.如权利要求1或4所述的一种应用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李同彩，郭宝刚，李同洪，陈青，杨永佳，刘德雄，李晓红，温才，唐金龙，刘桂枝，
申请(专利权)人：四川蜀旺新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：