[发明专利]一种用于液态金属3D打印的连续供液打印系统及方法

说明书

本申请实施例提供一种用于液态金属3D打印的连续供液打印系统及方法，涉及3D打印技术领域。连续供液打印系统包括：惰性气体供应站、真空泵，以及上下设置的上腔室和下腔室，惰性气体供应站、真空泵分别依次和上腔室、下腔室连通；上腔室内顺次布置有倾倒坩埚、熔体净化池和熔体储存池，倾倒坩埚被配置成能够朝熔体净化池倾转且倾倒嘴位于熔体净化池上方，熔体净化池位于熔体储存池上，且二者之间通过陶瓷过滤板隔开；喷嘴安装于熔体储存池底部，且喷射方向朝向下腔室内；下腔室内设置有三维运动平台。该连续供液打印系统及方法，能够连续提供高纯净度的液态金属，并保证液态金属所处环境气氛，以实现大规格、高性能要求的3D打印产品的制造。

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，具体而言，涉及一种用于液态金属3D打印的连续供液打印系统及方法。

背景技术

增材制造技术所涉及到的材料涵盖了金属材料、树脂、石蜡、陶瓷等，在航空航天、船舶海洋、国防交通等领域都有重要的应用前景。金属增材制造技术是将待成形零件的复杂三维模型逐层切片为2D截面，然后沿高度方向逐层堆积材料，最终成形出金属零件的金属加工技术。金属增材制造技术改变了传统大体积凝固的铸造模式，通过微元区域的连续熔融和叠加制备最终产品，避免了常规铸造方法的一系列缺点。液态金属3D打印技术属于金属增材制造的一种，液态打印技术原理为：金属熔体在真空压力下从喷嘴出口连续喷出，在基板上凝固，逐层堆积，最终直接形成金属零件。该技术采用金属熔体直接成形金属零件，在成形时通过基板运行速度调节和基板到喷嘴口的高度调节获得金属零件的最佳组织性能。液态金属3D打印可以制备完全等轴晶组织的材料，材料具有良好的综合性能，进一步拓宽了金属材料在航空、电子等高端领域的应用。

对于液态金属3D打印技术而言，持续稳定供液至关重要，一方面，稳定的液流可以保障工艺参数稳定、获得最佳产品性能；另一方面，持续供液可以获得较大尺寸的3D打印产品。3D打印产品质量受到熔体质量的影响，熔体未经处理就直接进行3D打印，会造成打印失败或产品缺陷严重。另外，熔体所处的环境气氛对3D打印的顺利进行及最终3D打印产品也会有影响显著。

目前的供液方式一般是直接将金属熔化形成液态金属，再采用该液态金属进行打印，这种供液方式存在以下问题：一是无法实现液态金属的连续供给及自动控制，无法满足大规格3D打印产品的需求；二是制备的液态金属纯净度不高，导致3D打印过程受阻或是3D打印产品存在气孔、夹渣、微裂纹等缺陷。

因此，需要探索一种能够连续提供高纯净度的液态金属，并保证所处环境气氛的连续供液打印系统及方法。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种用于液态金属3D打印的连续供液打印系统及方法，能够连续提供高纯净度的液态金属，并保证液态金属所处环境气氛，以实现大规格、高性能要求的3D打印产品的制造。

第一方面，本申请实施例提供了一种用于液态金属3D打印的连续供液打印系统，其包括：惰性气体供应站、真空泵，以及上下设置的上腔室和下腔室，惰性气体供应站、真空泵分别依次和上腔室、下腔室连通；上腔室内顺次布置有具有加热、除气功能的倾倒坩埚、熔体净化池和熔体储存池，倾倒坩埚被配置成能够朝熔体净化池倾转且倾倒嘴位于熔体净化池上方，熔体净化池位于熔体储存池上，且二者之间通过陶瓷过滤板隔开；熔体储存池底部安装有喷嘴，且喷射方向朝向下腔室内；下腔室内设置有三维运动平台，三维运动平台位于喷嘴下方。