[发明专利]一种金属与非金属混合增材制造装置及制造方法

说明书

一种金属与非金属混合增材制造装置及制造方法，属于增材制造技术领域，其装置结构包括框架、Y轴导轨机构、XZ轴导轨机构、金属加热装置、热熔丝支架以及中央控制系统，通过热熔丝进料口按照设定的模型尺寸和模型位置，用打印材料由外向内逐层打印零部件的外部廓面；金属液体进料口利用压力泵通过金属加热装置进行液体融化，金属液体加热喷头X轴左右移动，每次移动的距离与设定的填充度数值对应，直至零部件内层全部填充完毕，热熔丝喷头开始打印零部件顶部的封层。本发明采取两个喷头的工作模式，利用金属液体填充的方式打印零件，来提高桌面式增材制造打印时间和打印零件的内部强度，可提高工作效率，增加零件内部强度，材料适用性广泛。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，特别是涉及到一种金属与非金属混合增材制造装置及制造方法。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing，AM)也叫做3D打印，主要涉及三维软件正向设计，温控材料选型与应用，数控程序编译等工艺过程。通过增材制造软件形成数控代码将专用的金属/非金属材料以及生物相容性材料，按照热挤出、热烧结、高温熔融、紫外光固化、射流和双光子聚合等方式将材料按照体元方式进行堆叠，正向制造三维实体的加工技术。相对于传统减材制造方式、后续装配的加工模式不同，是一种“自下而上”通过最小体元堆叠方式的一种新型加工方法。

增材制造技术因为其使用的材料和成型方法的不同，而且结合其材料的物理和化学属性以及使用的成型方法的加工特点，目前这项技术已被应用于航空航天、汽车零件、生物医学、建筑领域、军事领域等多个行业领域，并且发挥着越来越重要的作用。金属、非金属或金属基复合材料的高能束流快速制造是当前发展最快的研究方向。增材制造技术能够改造现有的技术形态，促进制造技术提升。利用增量制造技术提升现有制造技术水平的典型的应用是铸造行业。利用快速原型技术制造蜡模可以将生产效率提高数十倍，而产品质量和一致性也得到大大提升；利用快速制模技术可以三维打印出用于金属制造的砂型，大大提高了生产效率和质量。在铸造行业采用增量制造快速制模已渐成趋势。

当前桌面式的增材制造装置主要是以单喷头逐层打印的方式，在制造技术上存在一定的局限性。例如，加工效率低、零件强度不足、适用材料有限制等。针对此类问题，本发明提出一种新型的增材制造解决方案。所提方案关于金属/非金属混合增材制造装置及工作方法的问题鲜有报道。申请号为201710723167.4的发明专利公开了一种金属与非金属复合增材的制造设备及制造方法，其打印方法为交替层级方式打印，针对与电子电路零部件；申请号为201710045176.2的发明专利公开了一种3D打印材料及其3D打印方法，主要通过3D转换和打印等现有技术加工后还需要高温烧结制备，其操作工艺复杂。因此，现有技术当中亟需一种新型的技术方案来解决这一关键技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种金属与非金属混合增材制造装置及制造方法，采取两个喷头的工作模式，利用金属液体填充的方式打印零件，来提高桌面式增材制造打印时间和打印零件的内部强度，可提高工作效率，增加零件内部强度，材料适用性广泛。

一种金属与非金属混合增材制造装置，其特征是：包括框架、Y轴导轨机构、XZ轴导轨机构、金属加热装置、热熔丝支架以及中央控制系统，

所述框架包括X轴下支架、Y轴支架、Z轴支架、三角支撑肋板以及X轴上支架，所述X轴下支架与Y轴支架在水平面内组成方形支撑框架；所述Z轴支架与三角支撑肋板在竖直面内组成三角支撑结构；所述X轴上支架设置在三角支撑结构的顶端；

所述Y轴导轨机构包括滑杆组件、同步带轮组件、温控平台以及带轮步进电机Ⅰ，所述滑杆组件为两组，包括滑杆固定端和滑杆，设置在由X轴下支架与Y轴支架组成的方形支撑框架上部；所述同步带轮组件包括同步带和同步轮，设置在X轴下支架与Y轴支架组成的方形支撑框架Y方向中心平面上；所述温控平台通过连接块固定设置在滑杆组件的上部；所述带轮步进电机Ⅰ设置在同步带轮组件的末端；