[发明专利]金属液滴喷射三维（3d）物体打印机和用于便于从构建平台释放金属物体的操作方法

说明书

三维(3D)金属物体制造装置配备有真空系统和保持板，以在金属物体的制造期间将金属箔固定到保持板。由该装置喷射的熔融金属液滴形成粘结到该金属箔的物体以形成该物体的基层。当在完成该物体制造之后停用该真空系统时，将该物体和该箔完好地从该装置移除，并且从该物体修剪不是该基层的一部分的该箔。

技术领域

本公开涉及喷射熔融金属液滴以形成物体的三维(3D)物体打印机，并且更特别地，涉及在此类打印机中的构建平台上形成金属物体的基层。

背景技术

三维打印也称为增材制造，是由几乎任何形状的数字模型制备三维固体物体的工艺。许多三维打印技术使用增材法，其中增材制造设备在先前沉积的层的顶部上形成零件的连续层。这些技术中的一些技术使用喷射UV可固化材料诸如光聚合物或弹性体的喷射器，而其它技术使弹性体熔融并将热塑性材料挤出到物体层中。打印机通常操作一个或多个喷射器或挤出机以形成连续的塑料或热塑性材料层，以构造具有各种形状和结构的三维打印物体。在形成三维打印物体的每一层之后，将塑性材料进行UV固化并硬化以将该层粘结到三维打印物体的下面层。这种增材制造方法与传统物体形成技术不同，该传统物体形成技术主要依赖于通过减成法(诸如切割或钻孔)从工件上去除材料。

最近，已经开发出一些3D物体打印机，该3D物体打印机从一个或多个喷射器喷射熔融金属液滴以形成3D物体。这些打印机具有固体金属源，诸如线材辊或球丸，其将固体金属进料到打印机中贮器的加热接收器中，其中固体金属熔融并且熔融金属填充接收器。接收器由非导电材料制成，电线围绕该接收器包裹以形成线圈。电流通过线圈以产生电磁场，该电磁场致使接收器的喷嘴处的熔融金属的弯月面与接收器内的熔融金属分离并且从喷嘴推进。构建平台被定位成从喷射器的喷嘴接收喷射的熔融金属液滴，并且该平台通过控制器操作致动器在平行于平台的平面的X-Y平面中移动。这些喷射的金属液滴在平台上形成物体的金属层，并且另一致动器由控制器操作以改变喷射器与平台之间的距离，以保持喷射器与正在形成的金属物体的最近打印层之间的适当距离。这种类型的金属液滴喷射打印机也被称为磁流体动力学(MHD)打印机。

在用MHD打印机执行的打印过程期间，物体的第一层必须牢固地粘附到构建平台的表面。在没有这种粘附的情况下，物体的基部不会随着物体尺寸的增加而保持稳定。构建平台的表面的高温可以使构建平台的表面变得被非常高度的氧化。这种氧化层可以干扰物体基层与构建平台的粘附，并且物体可以在打印期间过早地从构建平台表面释放。另外，氧化层可以使物体的基层不均匀地形成，因此基层的孔隙率高于稳定的物体层打印所需的孔隙率。

然而，构建平台表面的氧化不是影响物体与构建平台的适当粘附的唯一问题。相对清洁的构建平台表面可以导致物体的基层与构建平台表面粘结得过密。虽然因为物体的基部非常稳定，物体的制造很好地进行，但是在过程结束时移除物体可能非常困难。在一些情况下，物体与构建平台的附接是如此牢固，以至于移除物体引起对物体、构建平台或两者的损坏。将有益的是，能够充分地将基层粘附到构建平台以均匀形成具有适当孔隙率的层，而不会将物体如此牢固地附接到构建平台上以至于其移除导致对物体、平台或两者的损坏。

发明内容

一种操作3D金属物体打印机的新方法将金属物体的基层充分粘附到构建平台，以均匀形成具有适当孔隙率的层，而不会将物体如此牢固地附接到构建平台上以至于其移除导致对物体、平台或两者的损坏。该方法包括：将金属箔定位在喷射器头部与平面构件之间，该喷射器头部被构造成喷射熔融金属液滴，该喷射器头部朝向该平面构件喷射该熔融金属液滴；以及操作该喷射器头部以在该金属箔上喷射熔融金属液滴以形成粘结到该金属箔的金属物体。

新的3D金属物体打印机将金属物体的基层充分粘附到构建平台，以均匀形成具有适当孔隙率的层，而不会将物体如此牢固地附接到构建平台上以至于其移除导致对物体、平台或两者的损坏。新的3D金属物体打印机包括：喷射器头部，该喷射器头部具有贮器，该贮器在该贮器内具有接收器，该接收器被构造成保持熔融金属；平面构件；和金属箔，该金属箔定位在该喷射器头部与该平面构件之间以接收从该喷射器头部喷射的该熔融金属液滴。

附图说明