一种接触电阻热打印头制造技术

本技术提出了一种接触电阻热打印头，属于增材制造技术领域；该打印头上端设有压力传感器，打印过程中铜电极压缩弹簧，弹簧将压力传导到压力传感器，压力传感器将压力信息传输给控制器，控制器输出控制信号到压力电机，压力电机推动滑块运动，从而改变弹簧压缩量，弹簧推动打印头的铜电极直接压在金属原料上，实现打印过程中压力的稳定控制。打印头中的铜电极头连接有交变电源，交变电源与打印头、金属原料和基板通过导线连接形成闭合回路，实现接触电阻热打印。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于金属增材制造，具体涉及一种接触电阻热打印头。

技术介绍

1、增材制造(additive manufacturing，am)技术是根据cad/cam设计，采用逐层累积的方法制造实体零件的技术，相对于传统的减材制造(切削加工)技术，它是一种材料累积的制造方法。增材制造技术俗称3d打印技术，是近30年快速发展的先进制造技术，其优势在于三维结构的快速和自由制造，被广泛应用于新产品开发、单件小批量制造。其中金属直接成型是增材制造技术中的难点和热点技术。

2、现阶段金属增材制造中最常见的金属材料类型主要是金属粉末和金属原材料。基于粉末的增材制造技术的成型精度相对较高，发展也相对较快，但是其材料利用率很低(材料利用率只有20％～30％)，金属粉末价格较为昂贵，而且粉末颗粒对环境和操作者都有一定的危害，基于粉末式的增材制造技术使用的热源主要为激光和电子束。根据热源的不同，常见的有激光递送增材制造技术(wire and laser additive manufacturing，wlam)、电子束自由成型(electron beam freeform fabrication，ebf3)和电弧递送增材制造技术(wire and arc additive manufacturing，waam)等，递送式增材制造的材料利用率接近100％，金属原材料成本较低，成型过程更为安全。激光作为热源是最受欢迎的研究方式，但它的能量利用率非常低(2％～5％)；电子束的能量利用率也较低(15％～20％)，且激光器与电子枪价格昂贵；电弧工艺的能量利用率高达70％，但是电弧设备往往设备庞大，伴随大量的噪声和弧光的污染，由于电弧难以精确控制，成型零件表面凹凸不平，成型精度也较差，无法直接使用，必须经过减材设备。成型过程复杂。直接高能束增材制造设备造价高、设备复杂、体积比较庞大、辐射污染。但现有的焦耳热打印技术，一种是利用打印头产生的焦耳热传导到丝材上使丝材熔化，这种方法依靠热传导导致一部分能量散失，能量利用率低，且只能打印低熔点金属。另一种方法是给丝材直接通电，打印头将电流传导到丝材上，依靠丝材自身电阻热熔化丝材进行打印，热量全部集中在丝材自身，因此这种方法能量利用率高，但打印过程中压力无法控制导致丝材与基板的不良接触，电阻热难以控制因此无法控制丝材形貌。

技术实现思路

1、本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种接触电阻热打印头，以解决现有技术中焦耳热打印头能量利用率低或打印过程中压力难以控制的问题。

2、为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：

3、一种接触电阻热打印头，包括电机支架，所述电机支架上安装有压力控制电机，所述压力控制电机的丝杠穿过电机支架，所述丝杠连接有滑块；

4、所述滑块下端连接有压力传感器，压力传感器的下端连接有弹簧导杆，弹簧导杆连接有弹簧，弹簧插入在铜电极头上端的孔洞中；

5、所述铜电极头连接有交变电源。

6、本技术的进一步改进在于：

7、优选的，所述电机支架通过电机头导套和增材打印设备的机架连接。

8、优选的，压力传感器、弹簧导杆、弹簧和铜电极头均设置在电极头导套中。

9、优选的，所述电极头导套中开设有台阶孔，包括同轴线的上部通孔和下部通孔，上部通孔的直径大于下部通孔；

10、压力传感器和弹簧导杆安装在上部通孔中，铜电极头安装在下部通孔中。

11、优选的，所述铜电极头和下部通孔为间隙配合

12、优选的，所述铜电极头沿长度方向开设有定位槽，电极头导套上设置有定位销，定位销插入在定位槽中。

13、优选的，所述电极头导套连接有交变电源。

14、优选的，所述弹簧导杆分为同轴线的连接板和导杆部分，连接板的直径大于导杆部分的直径；

15、连接板和压力传感器连接，弹簧套装在导杆部分上。

16、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：

17、本技术提出了一种接触电阻热打印头，与传统的焦耳热打印头相比，该打印头结构完全不同。打印过程中，打印头的铜电极直接压在金属原料上，打印头中的铜电极头连接有交变电源，交变电源与打印头、金属原料和基板通过导线连接形成闭合回路。该打印头上端设有压力传感器，打印过程中铜电极压缩弹簧，弹簧将压力传导到压力传感器，压力传感器将压力信息传输给控制器，控制器输出控制信号到压力电机，压力电机推动滑块运动，从而改变弹簧压缩量，实现打印过程中压力的稳定控制，使得打印过程中丝材之间接触良好，从而保证打印过程的稳定，解决了现有焦耳热打印头压力无法控制导致打印过程不可控的问题，且打印头将电流传导到丝材上，依靠丝材自身产生电阻热进行打印，热量全部集中在丝材自身，能量利用率高。

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【技术保护点】

1.一种接触电阻热打印头，其特征在于，包括电机支架（4），所述电机支架（4）上安装有压力控制电机（2），所述压力控制电机（2）的丝杠穿过电机支架（4），所述丝杠连接有滑块（3）；

2.根据权利要求1所述的一种接触电阻热打印头，其特征在于，所述电机支架（4）通过电极头导套（1）和增材打印设备的机架（10）连接。

3.根据权利要求2所述的一种接触电阻热打印头，其特征在于，压力传感器（5）、弹簧导杆（6）、弹簧（7）和铜电极头（8）均设置在电极头导套（1）中。

4.根据权利要求3所述的一种接触电阻热打印头，其特征在于，所述电极头导套（1）中开设有台阶孔，包括同轴线的上部通孔（101）和下部通孔（102），上部通孔（101）的直径大于下部通孔（102）；

5.根据权利要求4所述的一种接触电阻热打印头，其特征在于，所述铜电极头（8）和下部通孔（102）为间隙配合。

6.根据权利要求2所述的一种接触电阻热打印头，其特征在于，所述铜电极头（8）沿长度方向开设有定位槽，电极头导套（1）上设置有定位销（9），定位销（9）插入在定位槽中。</p>

7.根据权利要求2所述的一种接触电阻热打印头，其特征在于，所述电极头导套（1）连接有交变电源。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的接触电阻热打印头，其特征在于，所述弹簧导杆（6）分为同轴线的连接板（601）和导杆部分（602），连接板（601）的直径大于导杆部分（602）的直径；

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【技术特征摘要】

1.一种接触电阻热打印头，其特征在于，包括电机支架（4），所述电机支架（4）上安装有压力控制电机（2），所述压力控制电机（2）的丝杠穿过电机支架（4），所述丝杠连接有滑块（3）；

2.根据权利要求1所述的一种接触电阻热打印头，其特征在于，所述电机支架（4）通过电极头导套（1）和增材打印设备的机架（10）连接。

3.根据权利要求2所述的一种接触电阻热打印头，其特征在于，压力传感器（5）、弹簧导杆（6）、弹簧（7）和铜电极头（8）均设置在电极头导套（1）中。

4.根据权利要求3所述的一种接触电阻热打印头，其特征在于，所述电极头导套（1）中开设有台阶孔，包括同轴线的上部通孔（101）和下部通孔（102），上部通孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢秉恒，吕佳文，李波波，李战鑫，张琦，刘靖驰，
申请(专利权)人：西安增材制造国家研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：