使用三维打印机进行微焊接制造技术

本发明专利技术题为“使用三维打印机进行微焊接”。本发明专利技术公开了一种方法，该方法包括沿着移动路径移动第一部件。该方法还包括使用三维(3D)打印机将液态金属的液滴引入到第一部件上。液态金属的液滴固化以形成接合到第一部件的第二部件。该方法还包括将第二部件机械地接合到第三部件。三部件。三部件。

【技术实现步骤摘要】
使用三维打印机进行微焊接


[0001]本教导内容整体涉及三维(3D)打印，并且更具体地，涉及用于使用3D打印机将两个或更多个部件微焊接在一起的系统和方法。

技术介绍

[0002]钨极气体保护电弧焊接(GTAW)(也称为钨极隋性气体(TIG)焊接或微TIG焊接)是使用非消耗型钨电极产生焊接件的电弧焊接工艺。通过惰性保护气体(例如，氩气或氦气)保护焊接区和电极免受氧化或其他大气污染，并且通常使用填充金属。
[0003]GTAW最常用于焊接不锈钢和非铁金属(诸如铝、镁和铜合金)的薄层。该工艺准许操作者能够比竞争性工艺诸如保护金属电弧焊接和气体金属电弧焊接更好地控制焊接，从而允许更强、更高质量的焊接。然而，GTAW比大多数其他焊接技术(例如，小于2cm/分钟)相对更复杂且难以母版印刷，此外，GTAW比大多数其他焊接技术更慢。

技术实现思路

[0004]以下给出简要的
技术实现思路
，以便提供对本教导内容的一个或多个实施方案的一些方面的基本理解。这个
技术实现思路
不是全面的概述，也并不旨在标识本教导内容的关键或重要元素，也并不旨在描述本公开的范围。相反，其主要目的仅仅是以简化形式呈现一个或多个概念，作为后面所呈现的具体实施方式的前序。
[0005]本专利技术公开了一种系统。该系统包括三维(3D)打印机，该3D打印机被构造成在第一部件和第二部件彼此接触的同时将液态金属引入到第一部件和第二部件上。液态金属随后固化以将第一部件和第二部件接合在一起，从而产生组件。
[0006]在另一个实施方案中，该系统包括夹持器，该夹持器被构造成将第一部件和第二部件相对于彼此夹持在相对位置。该系统还包括臂，该臂被构造成在夹持器将第一部件和第二部件相对于彼此保持在相对位置的同时在三维上移动夹持器、第一部件和第二部件。该系统还包括三维(3D)打印机，该3D打印机被构造成在臂移动夹持器、第一部件和第二部件的同时将液态金属的液滴引入到第一部件和第二部件上。3D打印机被构造成以约1cm/秒至约25cm/秒的速率、以约300Hz至约700Hz的频率并且以约0.3mm至约0.7mm的液滴之间的间距来引入液态金属的液滴，从而在第一部件和第二部件上形成液态金属的基本上连续的线。液态金属的液滴具有约200μm至约500μm的平均横截面长度和约0.10mg至约0.30mg的平均质量。液态金属固化以将第一部件和第二部件接合在一起，从而产生组件。
[0007]本专利技术还公开了一种方法。该方法包括保持第一部件和第二部件彼此接触。该方法还包括在第一部件和第二部件彼此接触的同时沿着移动路径移动第一部件和第二部件。该方法还包括在第一部件和第二部件彼此接触的同时，使用三维(3D)打印机将液态金属的液滴引入到第一部件和第二部件上。液态金属固化以在该位置将第一部件和第二部件接合在一起，从而形成组件。
[0008]在另一个实施方案中，该方法包括将第一部件和第二部件相对于彼此保持在相对
位置。该方法还包括在第一部件和第二部件保持在相对位置的同时沿着移动路径移动第一部件和第二部件。该方法还包括在第一部件和第二部件保持在相对位置的同时，使用三维(3D)打印机将液态金属的液滴引入到第一部件、第二部件或两者上。
[0009]在另一个实施方案中，该方法包括沿着移动路径移动第一部件。该方法还包括使用三维(3D)打印机将液态金属的液滴引入到第一部件上。液态金属的液滴固化以形成接合到第一部件的第二部件。该方法还包括将第二部件机械地接合到第三部件。
[0010]在另一个实施方案中，该方法包括将第一部件和第二部件相对于彼此保持在相对位置，使得第一部件的端部与第二部件的端部相邻并使第一部件的端部面向第二部件的端部。该方法还包括在第一部件和第二部件保持在相对位置的同时沿着移动路径移动第一部件和第二部件。该方法还包括在第一部件和第二部件保持在相对位置的同时，使用三维(3D)打印机将液态金属的液滴引入到第一部件和第二部件上。
[0011]在另一个实施方案中，该方法包括将第一部件和第二部件相对于彼此保持在相对位置，使得第一部件的端部与第二部件的端部相邻并使第一部件的端部面向第二部件的端部。该方法还包括在第一部件和第二部件保持在相对位置的同时沿着移动路径移动第一部件和第二部件。该方法还包括在第一部件和第二部件保持在相对位置的同时，使用三维(3D)打印机将液态金属的第一组液滴和第二组液滴沉积到第一部件和第二部件上。第一组液滴和第二组液滴在第一方向上沉积，并且第一组液滴和第二组液滴在不同于第一方向的第二方向上布置。
附图说明
[0012]并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本教导内容的实施方案，并且与描述一起用于说明本公开的原理。在图中：
[0013]图1描绘了根据一个实施方案的用于微焊接的系统的示意性剖视图，该系统包括三维(3D)打印机和可移动臂。
[0014]图2描绘了根据一个实施方案的可移动臂的示意性透视图。
[0015]图3A描绘了根据一个实施方案的臂的夹持器夹持/保持两个部件的示意性剖视图，使得3D打印机可将两个部件微焊接在一起以形成插片
‑
狭槽组件。
[0016]图3B描绘了根据一个实施方案的夹持器夹持/保持两个部件的示意性剖视图，使得3D打印机可将两个部件微焊接在一起以形成对接接头组件。
[0017]图3C描绘了根据一个实施方案的夹持器夹持/保持两个部件的示意性剖视图，使得3D打印机可将两个部件微焊接在一起以形成搭接接头组件。
[0018]图3D描绘了根据一个实施方案的夹持器夹持/保持两个部件的示意性剖视图，使得3D打印机可将两个部件微焊接在一起以形成角接接头组件。
[0019]图3E描绘了根据一个实施方案的夹持器夹持/保持两个部件的示意性剖视图，使得3D打印机可将两个部件微焊接在一起以形成T型接头组件。
[0020]图3F描绘了根据一个实施方案的夹持器夹持/保持两个部件的示意性剖视图，使得3D打印机可将两个部件微焊接在一起以形成边缘接头组件。
[0021]图3G描绘了根据一个实施方案的夹持器夹持/保持两个部件的示意性剖视图，使得3D打印机可将两个部件微焊接在一起并且还可将附加材料沉积到一个或两个部件上以
形成第三部件。
[0022]图3H描绘了根据一个实施方案的夹持器夹持/保持第一部件的示意性剖视图，使得3D打印机可将第二部件印刷到第一部件上，其中第二部件被构造成与第三部件机械地接合。
[0023]图4A至图4C描绘了根据一个实施方案的夹持器夹持/保持两个厚部件的示意性剖视图，使得3D打印机可将两个厚部件微焊接在一起以形成对接接头组件。更具体地讲，图4A描绘了沉积在两个部件上的液态金属的第一组液滴，图4B描绘了沉积在两个部件上的液态金属的第二组液滴，并且图4C描绘了沉积在两个部件上的液态金属的第三组液滴。
[0024]图5A至图5C描绘了根据一个实施方案的夹持器夹持/保持两个薄部件的示意性透视图，使得3D打印机可将两个薄部件微焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：沿着移动路径移动第一部件；使用三维(3D)打印机将液态金属的液滴引入到所述第一部件上，其中所述液态金属的所述液滴固化以形成接合到所述第一部件的第二部件；以及将所述第二部件机械地接合到第三部件。2.根据权利要求1所述的方法，其中使用机械臂沿着所述移动路径移动所述第一部件。3.根据权利要求2所述的方法，其中在使用所述机械臂沿着所述移动路径移动所述第一部件的同时，所述第一部件由夹持器夹持，并且其中所述夹持器联接到所述机械臂或与所述机械臂成一整体。4.根据权利要求3所述的方法，其中使用所述机械臂、所述夹持器或两者将所述第二部件和所述第三部件机械地接合在一起。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二部件和所述第三部件手动地机械接合在一起。6.根据权利要求1所述的方法，其中在沿着所述移动路径移动所述第一部件的同时，将所述液态金属的所述液滴引入到所述第一部件上。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部件由第一材料制成，其中所述第三部件由第三材料制成，并且其中所述第一材料和所述第三材料相异。8.根据权利要求7所述的方法，其中与所述第三材料相比，所述液态金属的所述液滴与所述第一材料更相容。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部件包含铝、铜、钢、锌、镍或它们的组合，并且其中所述第三部件包含钛、钨、钢、黄铜、青铜、碳化硅、陶瓷、玻璃、石头、水泥、硅树脂或它们的组合。10.根据权利要求1所述的方法，其中当所述第二部件和所述第三部件机械地接合在一起时，所述第一部件不接触所述第三部件。11.一种方法，包括：将第一部件和第二部件相对于彼此保持在相对位置，使得所述第一部件的端部与所述第二部件的端部相邻并使所述第一部件的端部面向所述第二部件的端部；在所述第一部件和所述第二部件保持在相对位置的同时沿着移动路径移动所述第一部件和所述第二部件；以及在所述第一部件和所述第二部件保持在相对位置的同时，使用三维(3D)打印机将液态金属的液滴引入到所述第一部件和所述第二部件上。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述液态金属的所述液滴冷却并固化以将所述第一部件和所述第二部件接合在一起，从而产生对接接头组件，并且其中所述对接接头组件的厚度为约3mm至约50mm。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述液态金属的所述液滴冷却并固化以将所述第一部件和所述第二部件微焊接在一起，从而产生对接接头组件，并且其中所述对接接头组件的厚度为约0.2mm至约2mm。14.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一部件的所述端部与所述第二部件的所述端部接触。
15.根据权利要求11所述的方法，其中在所述第一部件的所述端部和所述第二部件的所述端部之间限定间隙，并且其中所述间隙的宽度为约0.1mm至约5mm。16.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一部件和所述第二部件的所述端部是倒角的，使得所述第一部件和所述第二部件的所述端部之间的距离随着远离所述第一部件和所述第二部件的中间部分朝向所述第一部件和所述第二部件的外表面继续而增大。17.根据权利要求11所述的方法，其中引入所述液态金属的所述液滴包括：将第一组液滴引入到所述第一部件和所述第二部件上；以及将第二组液滴引入到所述第一部件和所述第二部件上，其中由于所述第一端部和所述第二端部是倒角的，因此所述第二组液滴具有比所述第一组液滴大的...

【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：