[发明专利]一种熔融沉积成型的金属三维打印机及其打印方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属三维打印领域，尤其涉及一种熔融沉积成型的金属三维打印机及其打印方法。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种利用快速成型技术的机器，以数字模型文件为基础，采用成型材料，通过逐层打印的方式来构造三维的实体。在打印前，需要利用计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导3D打印机逐层打印。3D打印机在产品制造业获得了广泛的应用，3D打印机的工作原理和传统打印机基本相同，由控制组件、机械组件、打印头、耗材(即成型材料)和介质等组成，打印原理也基本类似。

现有的一种常用打印方式是熔融沉积成型(FDM)，其是通过在水平移动的打印头挤出加热熔融后的成型材料，并在成型座逐层叠堆形成三维模型。另外一种打印方式是激光烧结(SLM)，其利用粉末激光烧结成型，基本原理是用粉末铺设一层后用激光烧结，然后再用粉末铺设一层，再激光烧结一次，循环打印出三维立体实物。

然而上述两种打印方法都存在一定的局限性，如需要大功率的激光头或者高温熔化，才能够实现金属打印，这就需要三维打印设备非常专业的保护，而且能源消耗较多，成本非常高。

发明内容

针对上述的背景技术，本发明的第一目的是提供一种采用熔融沉积成型方式实现快速多种金属材料三维打印成型的金属三维打印机的打印方法。

本发明的第二目的是提供一种采用熔融沉积成型方式实现快速金属材料三维打印成型的金属三维打印机的打印方法。

本发明的第三目的是提供一种采用熔融沉积成型方式实现快速多种金属材料三维打印成型的金属三维打印机。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种熔融沉积成型的金属三维打印机的打印方法，金属三维打印机包括打印头组件、成型座、移动组件和耗材供给组件，移动组件用于移动打印头组件，耗材供给组件用于驱动第一成型材料和第二成型材料输送到打印头组件中，第一成型材料和第二成型材料中的至少一个包括金属材料和粘结剂，打印方法包括：打印头组件在成型座上挤出第一成型材料和/或第二成型材料。

由上述方案可见，通过耗材供给组件和打印头组件分别打印具有不同金属材料的成型材料，同时采用打印头挤出成像的原理，利用FDM的成型方式进行三维打印，其成型效率高成本低，继而能够实现多金属材料的三维模型打印,其能够形成具有新金属性能的三维模型。

更进一步的方案是，第一成型材料的熔点低于第二成型材料的沸点；打印头组件在成型座上挤出第一成型材料和/或第二成型材料的步骤包括：打印头组件在成型座上挤出第一成型材料；打印头组件在第一成型材料上挤出第二成像材。

更进一步的方案是，第一成型材料的熔点低于第二成型材料的沸点；打印头组件在成型座上挤出第一成型材料和/或第二成型材料的步骤包括：第一成型材料和第二成型材料在打印头组件内混合后形成混合成型材料；打印头组件在成型座上挤出成型材料。

由上可见，通过上述两种打印方式，使得成型材料熔点相接近的两种或多种金属材料实现金属三维打印，在高温烧结后，两种或多种金属相互融合，能够形成金属性能更为良好的金属三维模型。

更进一步的方案是，第一成型材料的熔点高于第二成型材料的熔点；打印头组件在成型座上挤出第一成型材料和/或第二成型材料的步骤包括：支撑部位打印步骤，打印头组件在成型座上挤出第一成型材料；实体部位打印步骤，打印头组件在第一成型材料上挤出第二成型材料。

由上可见，通过将第一成型材料作为支撑部位进行打印，而第二成型材料作为实体部分进行打印，由于第一成型材料的熔点高于第二成型材料的熔点，故在高温烧结时，第二成型材料烧结固化，而第一成型材料由于温度低还处于未固化或还处于粉末状态，所以清理和去除第一成型材料是较为容易的。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种熔融沉积成型的金属三维打印机的打印方法，金属三维打印机包括打印头组件、成型座、移动组件和耗材供给组件，移动组件用于移动打印头组件，耗材供给组件用于驱动第一成型材料和第二成型材料输送到打印头组件中，第一成型材料包括金属材料和粘结剂，第二成型材料为支撑材料，第一成型材料的熔点高于第二成型材料的熔点；打印方法包括：支撑部位打印步骤，打印头组件在成型座上挤出第二成型材料；实体部位打印步骤，打印头组件在第二成型材料上挤出第一成型材料。

由上述方案可见，支撑部位的打印可以通过支撑材料来成型，其简单高效成本低，在支撑部位上挤出具有金属材料的成型材料，利用FDM的成型方式进行三维打印，其成型效率高成本低。