[发明专利]成型材料共混送进式铝基复合材料3D打印装置及打印方法

权利要求书

1.一种成型材料共混送进式铝基复合材料3D打印装置，它包括三维移动模块；其特征在于：它还包括工控柜(1)、超声辅助打印模块(2)和储料输送模块(3)；

超声辅助打印模块(2)包括第一超声换能器(21)、第一变幅杆(22)、超声工具头(24)、第二加热模块(25)、打印喷嘴(26)、第二温度传感器(27)和基板(54)；

三维移动模块的Z轴支架(28)和XY轴移动系统(56)上下设置，第一超声换能器(21)安装在Z轴支架(28)上，第一超声换能器(21)的下端与第一变幅杆(22)连接，第一变幅杆(22)上开设第一冷却水进出水口(23)，第一变幅杆(22)的下端与超声工具头(24)连接，超声工具头(24)将超声作用于位于超声工具头(24)下端的打印喷嘴(26)，超声工具头(24)的下部安装有第二温度传感器(27)，第二加热模块(25)套装在超声工具头(24)上；打印喷嘴(26)的正下方设有安装在三维移动模块的XY轴移动系统(56)上的可加热基板(54)；

粉末颗粒和液态铝合金熔体的混合体作为成型材料，装在安装于Z轴支架(28)上的并配有超声搅拌装置的储料罐(34)中，储料输送模块(3)的输料管(44)与打印喷嘴(26)连接并为打印喷嘴(26)提供打印混合体，混合体通过超声声极喷嘴送到待打印处，液态铝合金熔体在超声作用下与粉末颗粒润湿并结合并与待打印表面接触形成连接，其中，所述打印喷嘴(26)处的液态混合体流出管的直径范围为20μm-1000μm，所述打印喷嘴(26)内的液态混合体流出管与平面(262)以第一圆倒角(261)过渡，第一圆倒角(261)的半径为50-600μm，打印间距为100-300μm；工控柜(1)对超声辅助打印模块(2)、储料输送模块(3)和三维移动模块的打印动作进行控制；

储料输送模块(3)包括第二超声换能器(31)、第二变幅杆(32)、储料罐(34)、狼牙棒式超声工具头(35)、第一加热模块(36)、隔热瓦(37)、第一温度传感器(39)、推挤电机(41)、推挤装置(42)、推挤旋转杆(43)、输料管(44)、电磁阀(45)、流量调节器(46)和氩气瓶(47)；

第二超声换能器(31)安装在Z轴支架(28)上，且第二超声换能器(31)位于第一超声换能器(21)的一侧，第二超声换能器(31)的下端与第二变幅杆(32)的上端连接，第二变幅杆(32)上开设第二冷却水进出水口(33)，储料罐(34)安装在第二变幅杆(32)正下方的Z轴支架(28)上，狼牙棒式超声工具头(35)的上端与第二变幅杆(32)的下端连接，狼牙棒式超声工具头(35)的下端穿过储料罐(34)的上盖后伸入到储料罐(34)内，第一温度传感器(39)安装在储料罐(34)的下部，氩气瓶(47)通过管线与储料罐(34)连接，电磁阀(45)和流量调节器(46)分别安装在所述管线上；

第一加热模块(36)套装在储料罐(34)上，隔热瓦(37)包裹在第一加热模块(36)和第二加热模块(25)上；储料罐(34)内装有成型材料混合体(38)；

推挤装置(42)水平安装在储料罐(34)的出口端，推挤旋转杆(43)安装在推挤装置(42)内，推挤电机(41)安装在推挤装置(42)的外侧并与推挤旋转杆(43)连接，输料管(44)的一端与推挤装置(42)的出料端连接，输料管(44)的另一端伸入到超声工具头(24)内并与液态混合体流出管连接。

2.根据权利要求1所述的成型材料共混送进式铝基复合材料3D打印装置，其特征在于：打印喷嘴(26)的下端外沿四周为第二圆倒角(263)，所述的第二圆倒角(263)的倒角半径为200-1000μm。

3.根据权利要求1或2所述的成型材料共混送进式铝基复合材料3D打印装置，其特征在于：超声工具头(24)的材质为钼合金或纯铌或钛合金或钨合金。

4.根据权利要求3所述的成型材料共混送进式铝基复合材料3D打印装置，其特征在于：超声辅助打印模块(2)还包括第三温度传感器(55)和第三加热模块(57)，第三加热模块(57)安装在基板(54)内，第三温度传感器(55)安装在基板(54)的上部。