[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且具备自清洁打印头能力的金属三维打印机。

本发明的第二目的是提供一种采用熔融沉积成型方式且具备自清洁打印头能力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且具备自清洁打印头能力的金属三维打印机的打印方法。

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，包括打印头、成型座、移动电机组件、丝料供给电机和清洁装置，打印头用于挤出成型材料，成型材料包括金属材料和粘结剂，成型座用于承载成型材料，移动电机组件包括X轴移动电机、Y轴移动电机件和Z轴移动电机，X轴移动电机用于驱动打印头在X轴方向上的移动；Y轴移动电机用于驱动打印头在Y轴方向上的移动，Z轴移动电机用于驱动成型座在Z轴方向上的移动，丝料供给电机用于输送丝状的成型材料至打印头中，清洁装置和打印头设置在同一水平面上，清洁装置位于成型座的外周的位置上，打印头可与清洁装置邻接。

由上述方案可见，采用打印头挤出成像的原理，成型材料包括金属材料和粘结剂，利用FDM的成型方式进行三维打印，其成型效率高成本低，而熔融状态的具有金属材料的成型材料，由于其金属材料的原因，而且从打印头喷出后，由于外界环境温度较低，溶丝遇冷受到内应力的作用变形回缩，打印头的喷口处溶丝容易附着在喷口周围，还会存在余料从喷嘴位置流出情况，利用清洁装置，打印头移动到清洁装置附件来回移动，使清洁装置擦拭或者清洁多余的熔融成型材料，再进行下一层打印，继而提高成像品质。

更进一步的方案是,清洁装置呈刮板状设置。

更进一步的方案是,清洁装置沿竖直方向布置。

更进一步的方案是,清洁装置沿水平方向布置。

更进一步的方案是,移动电机组件还包括水平移动电机，水平移动电机用于驱动清洁装置在水平面上移动。

由上可见，呈刮板设置的清洁装置能够干净且迅速地进行清洁，而竖直布置或水平布置可更加不同材料的不同材料特性进行布置，其能够带来不同的擦拭效果，同时可以采用清洁装置主动行走擦拭的方式对打印头进行清洁。

更进一步的方案是,金属三维打印机还包括箱体，箱体围成密闭的腔体，箱体用于装载打印头、成型座、移动电机组件、丝料供给电机和清洁装置。

由上可见，保温密闭的容纳腔，可以减少在加热过程中的热量损失，有助于三维物体的内部应力存在，而且增加了层与层之间的强度，同时可以防止金属氧化。

更进一步的方案是,清洁装置由硅胶材料制作而成。

更进一步的方案是,清洁装置由海绵材料制作而成。

由上可见，由于温度较高，故需要采用具有耐高温性能的硅胶或海绵进行擦拭清洁，其能够更进一步地提高清洁度。