[发明专利]一种基于离心雾化的3D打印装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于离心雾化的3D打印装置及方法，具体地，该3D打印装置包括熔炼系统、内部为密封腔体的舱体、转盘、导流套筒、带有金属熔液接收单元三维运动平台以及控制三维运动平台的控制单元。金属原料经过熔炼后进入密封腔体内，并在转盘的转动下雾化并向周向甩出，只有甩至导流套筒的喷射缝隙处的金属熔液才能够粘附在三维运动平台的接收单元上，控制单元控制三维运动平台移动，使接收单元接收金属熔液的位置发生改变，形成不同形状的工件；整个打印过程中金属原料直接熔化并雾化，然后进行堆叠和凝固，只需要控制金属原料的凝固速度，解决了现有3D技术中产出工件的质量低、材料生产率低、设备成本高等问题。

技术领域

本发明涉及一种附加制造设备，尤其涉及一种基于离心雾化的3D打印装置及方法。

背景技术

3D打印为增材制造的一种具体方式，能够制造复杂形状的工件，在金属工件的3D打印过程中，通常是采用球形金属粉末为原料，并采用激光和电子束照射的方式将球形金属粉末熔化使球形金属粉末熔为一体，然后再将熔融后的金属液进行冷却形成固态的工件。然而粉末在快速成形过程中的急速加热和快速凝固导致材料出现孔隙、裂纹等缺陷，影响了产出工件的质量，造成了工件报废；此外其设备开发、运行及维护成本高，材料生产效率低，这都制约了3D打印技术的工业化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于离心雾化的3D打印装置，用于解决现有3D打印技术存在的工件质量低、材料生产率低、设备成本高等问题；同时本发明还提供一种基于离心雾化的3D打印方法。

为实现上述目的，本发明基于离心雾化的3D打印装置的技术方案是，一种基于离心雾化的3D打印装置，包括：

熔炼系统，用于将金属原料加热至熔融状态；

舱体，与熔炼系统的出料口相连通，舱体内部为密封腔体；

转盘，设置在密封腔体内，处于熔炼系统的出料口的正下方，用于承接由熔炼系统进入密封腔体内的金属熔液，转盘在转动时能够将落在转盘的盘体上的金属熔液雾化并沿周向甩出；

导流套筒，固定在密封腔体内部，套设在转盘的外周以将转盘的周向遮蔽，导流套筒上设置有至少一个贯穿导流套筒的筒壁的喷射缝隙供雾化的金属熔液甩出；

三维运动平台，具有处于密封腔体内的动作输出端，还具有驱动动作输出端移动的驱动部件；

接收单元，固定在三维运动平台的动作输出端，用于接收由喷射缝隙中喷射出的雾化的金属熔液；

控制单元，与三维运动平台控制连接，控制三维运动平台移动，以使接收单元的不同位置接收由喷射缝隙中喷射出的雾化的金属熔液。

本发明的基于离心雾化的3D打印装置的有益效果是：金属原料经过熔炼后进入密封腔体内，在密封腔体内的转盘的高速旋转下离心雾化成雾化的金属熔液，同时在转盘的转动下朝转盘的周向甩出，由于导流套筒的遮挡，只有甩至喷射缝隙处的金属熔液才能够穿过喷射缝隙，在三维运动平台的接收单元上成型，控制单元控制三维运动平台移动，使接收单元接收金属熔液的位置发生改变，形成不同形状的工件；在上述3D打印过程中，由于金属原料熔化后直接雾化并进行打印，雾化的金属熔液在接收单元上相互融合并凝结为固态，并随着接收单元的位置的改变金属熔液逐渐堆叠形成工件，整个打印过程中是将金属原料熔化后直接雾化，然后进行堆叠和凝固，只需要控制金属原料的凝固速度，使产出工件内部组织更加致密均匀，解决了现有3D技术中产出工件的质量低和设备成本高的问题。

进一步地，喷射缝隙沿周向设置两个以上。喷射缝隙使金属熔液具有更多的甩出通道，在每个喷射缝隙处均配备三维运动平台，能够同时打印多个工件，有助于提高生产效率。