[发明专利]一种3D金属打印机及3D打印金属制件的制备方法

说明书

本发明属于机械设计与制造技术领域，尤其涉及一种3D金属打印机及3D打印金属制件的制备方法。本发明提供的3D金属打印机包括依次连接的挤出机、挤出头和焊接机构。该3D金属打印机可以采用挤出机直接对金属锭进行挤压制造金属丝，并通过焊接机构对挤出的金属丝进行后期成型，对打印原料的质量要求低，原料选择面广、成本低，通用性好；将本发明的3D金属打印机用于打印技术材料，打印的金属材料较为致密，根据实施例1可知，打印铜丝时，打印出的铜制工件强度相比纯铜强度仅降低了5％。

技术领域

本发明涉及机械设计与制造技术领域，尤其涉及一种3D金属打印机及3D打印金属制件的制备方法。

背景技术

3D金属打印是现代3D打印体系中最具有发展前景和实际应用需求的技术，也是现代快速成型技术的重要发展方向。目前，可用于直接制造金属功能零件的快速成型方法包括：选区激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)技术、直接金属粉末激光烧结(DirectMetal Laser Sintering，DMLS)技术、选区激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术、激光近净成形(Laser Engineered Net Shaping，LENS)技术和电子束选区熔化(Electron Beam Selective Melting，EBSM)技术等。然而，上述技术采用的设备对金属粉末原料的要求高，要求金属粉末的粒度小，而粒度小的金属粉末原料成本高，导致上述技术制造金属功能零件的成本高，限制了上述技术在工程中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D金属打印机，该3D金属打印机对打印原料的质量要求低，制造成本低。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种3D金属打印机，包括依次连接的挤出机1、挤出头2和焊接机构3。

优选的，所述挤出机1包括步进电机1-1、丝杆1-2、挤出料筒1-3、导管1-4和加热线圈1-5，所述步进电机1-1设置于挤出料筒1-3的上部；所述丝杆1-2设置于挤出料筒1-3内，通过螺纹与步进电机的丝杆链接；所述导管1-4设置于挤出料筒1-3的下部，通过螺纹和挤出料筒1-3相连；所述加热线圈1-5设置于所述导管1-4的外部。

优选的，所述挤出头2的孔径为0.1～1mm。

优选的，所述焊接机构3包括加热线圈3-1、激光束3-2、光纤3-3、调焦电机3-4和基板3-5，所述基板3-5设置于所述加热线圈3-1下部，所述加热线圈3-1设置于所述激光束3-2下部，所述激光束3-2与调焦电机3-4相接，所述光纤3-3连接在两个调焦电机3-4上。

优选的，所述焊接机构中激光焊接头的排列方式为V型。

本发明提供了上述技术方案所述3D金属打印机制备3D打印金属制件的方法，包括以下步骤：

将金属锭料置入挤出机1的挤出料筒1-3，使用加热线圈对挤出机1的导管1-4进行预热，得到软化金属锭料；

采用挤出机1将所述软化金属锭料进行挤出，采用挤出头2调节所得金属挤出丝的丝径，得到金属丝；

采用焊接机构3将所述金属丝进行激光焊接，得到3D打印金属制件。

优选的，进行所述挤出时，推杆行程为80～160mm，推力为500～1000N。

优选的，所述金属丝的直径为0.1～1mm。

优选的，所述挤出的速率为1～10mm/min。

优选的，所述激光焊接的功率为10～100W。