一種微束等離子3d打印設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及金屬零件增材制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微束等離子3D打印設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印設(shè)備集成了光學(xué)、精密傳動、新材料、CAD/CAM等技術(shù)，通過幾十微米的精細高能密度聚焦光斑，逐線搭接掃描新鋪粉層上選定區(qū)域，形成面輪廓后，層與層堆積成型制造，從而直接獲得幾乎任意形狀、具有完全冶金結(jié)合的金屬功能零件，致密度可達到近乎100%，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在:
[0003]I)采用分層制造技術(shù)，成型件不受幾何復(fù)雜度的影響，對任意復(fù)雜成型金屬零件可直接制造，對于個性化小批量復(fù)雜產(chǎn)品制造方便；
[0004]3)直接制成終端金屬產(chǎn)品，由于能量密度較高，對熔點高難加工金屬材料可直接加工成為終端金屬產(chǎn)品；
[0005]4)成型金屬零件是具有冶金結(jié)合的實體，其相對密度幾乎達到100%，性能超過傳統(tǒng)鑄造件。
[0006]目前市面上的金屬3D打印設(shè)備主要都是采用激光器作為熔化材料的熱源，不僅價格昂貴(200W光纖激光器售價為22萬元左右，1000W售價在85萬元左右)、維護復(fù)雜(光纖十分脆弱，極易損壞，對工作環(huán)境的要求苛刻)ο熱源偏轉(zhuǎn)目前主要有兩種方式，一種是由掃描振鏡驅(qū)動光路偏轉(zhuǎn)，另一種是由機械導(dǎo)軌驅(qū)動噴頭逐點逐線掃描，完成平面掃描。前者受限于光學(xué)系統(tǒng)，單振鏡最大成型區(qū)域250X250mm。成型大型零件則需要多激光多掃描振鏡復(fù)合。以上的原因?qū)е陆饘?D打印設(shè)備價格昂貴，操作維護復(fù)雜，不利于3D打印技術(shù)的推廣，因此亟需開發(fā)一種低成本、高效率的金屬3D打印設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種低成本、高效率的微束等離子3D打印設(shè)備。
[0008]本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0009]一種微束等離子3D打印設(shè)備，包括密封成型室、成型缸、等離子加工裝置、中央控制系統(tǒng)；所述成型缸和等離子加工裝置由中央控制系統(tǒng)控制，在密封成型室內(nèi)、成型缸的上方設(shè)有驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置包括驅(qū)動裝置基座15，驅(qū)動裝置基座15上設(shè)有Z方向直線驅(qū)動機構(gòu)14，Z方向直線驅(qū)動機構(gòu)14上設(shè)有X方向直線驅(qū)動機構(gòu)12，X方向直線驅(qū)動機構(gòu)12上設(shè)有Y方向直線驅(qū)動機構(gòu)13 ；
[0010]所述等離子加工裝置包括等離子體加工集成單元7和等離子槍9 ;
[0011]所述Y方向直線驅(qū)動機構(gòu)13上設(shè)有數(shù)控主軸8，數(shù)控主軸8的端部依次連接等離子體加工集成單元7和等離子槍9。
[0012]所述數(shù)控主軸8通過X方向直線驅(qū)動機構(gòu)12和Y方向直線驅(qū)動機構(gòu)13在X和Y方向移動；所述數(shù)控主軸8在Z方向的升降，由Z方向直線驅(qū)動機構(gòu)14驅(qū)動。
[0013]所述等離子加工裝置還包括設(shè)置在密封成型室外部的:等離子發(fā)生控制器1、惰性氣體瓶2、等離子加工送粉裝置5和等離子槍水冷機6。
[0014]所述成型缸包括工作平臺11和工作平臺11的升降驅(qū)動機構(gòu)16。
[0015]將零件10的CAD模型分層，然后生成路徑代碼，中央控制系統(tǒng)根據(jù)該路徑代碼，向驅(qū)動裝置發(fā)出控制指令，數(shù)控主軸8帶動等離子槍9在X方向和Y方向直線移動，對待加工的零件10進行掃描填充。
[0016]本實用新型3D打印設(shè)備采用數(shù)控導(dǎo)軌驅(qū)動方式，克服了光學(xué)系統(tǒng)的尺寸限制，可擴大成型零件尺寸，同時保證成型精度。
[0017]相對于激光器，本實用新型采用的等離子體是一種廉價的金屬材料加工熱源，可以獲得高效、低成本的工業(yè)級金屬3D打印設(shè)備，有利于將金屬3D打印設(shè)備推廣應(yīng)用于汽車、造船、生物醫(yī)療、工業(yè)模具等大型復(fù)雜零部件的直接制造。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實用新型驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:等離子發(fā)生控制器I;惰性氣體瓶2 ;工作氣路3 ;等離子送粉氣路4 ;等離子加工送粉裝置5 ;等離子槍水冷機6 ;等離子體加工集成單元7 ;數(shù)控主軸8 ;等離子槍9 ;零件10 ;工作平臺11 ;X方向直線驅(qū)動機構(gòu)12 ；Y方向直線驅(qū)動機構(gòu)13 ;Ζ方向直線驅(qū)動機構(gòu)14 ;驅(qū)動裝置基座15 ;升降驅(qū)動機構(gòu)16。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述。
[0022]實施例
[0023]如圖1、2所示。本實用新型一種微束等離子3D打印設(shè)備，包括密封成型室、成型缸、等離子加工裝置、中央控制系統(tǒng)；所述成型缸和等離子加工裝置由中央控制系統(tǒng)控制；在密封成型室內(nèi)、成型缸的上方設(shè)有驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置包括驅(qū)動裝置基座15，驅(qū)動裝置基座15上設(shè)有Z方向直線驅(qū)動機構(gòu)14，Z方向直線驅(qū)動機構(gòu)14上設(shè)有X方向直線驅(qū)動機構(gòu)12，X方向直線驅(qū)動機構(gòu)12上設(shè)有Y方向直線驅(qū)動機構(gòu)13 ；
[0024]所述等離子加工裝置包括等離子體加工集成單元7和等離子槍9 ;
[0025]所述Y方向直線驅(qū)動機構(gòu)13上設(shè)有數(shù)控主軸8，數(shù)控主軸8的端部依次連接等離子體加工集成單元7和等離子槍9。等離子槍9數(shù)控主軸8夾持，由可以拆卸，方便維護。
[0026]所述數(shù)控主軸8通過X方向直線驅(qū)動機構(gòu)12和Y方向直線驅(qū)動機構(gòu)13在X和Y方向移動；所述數(shù)控主軸8在Z方向的升降，由Z方向直線驅(qū)動機構(gòu)14驅(qū)動，實現(xiàn)數(shù)控主軸8初始定位。
[0027]所述等離子加工裝置還包括設(shè)置在密封成型室外部的:等離子發(fā)生控制器I (plasm control system)、惰性氣體瓶2、等離子加工送粉裝置5和等離子槍水冷機6、離子體電源、等離子弧壓調(diào)高器
[0028]所述成型缸包括工作平臺11和工作平臺11的升降驅(qū)動機構(gòu)16。工作平臺11上下移動，實現(xiàn)Z方向的進給。
[0029]所述等離子加工送粉裝置5包括由粉料斗、送粉管、送粉氣構(gòu)成，送粉氣采用惰性氣體，送粉率由送粉氣流大小控制。粉末送入到等離子槍體后分成對稱的6路，并保持與等離子弧同軸匯聚。所述粉料斗上通入氣體，給粉末一定壓力，保證粉末下漏均勻，且在成型過程中可添加粉末，無須停機，工作全程可實現(xiàn)隨時加粉。
[0030]將零件10的CAD模型分層，然后生成路徑代碼，中央控制系統(tǒng)根據(jù)該路徑代碼，向驅(qū)動裝置發(fā)出控制指令，數(shù)控主軸8帶動等離子槍9在X方向和Y方向直線移動，對待加工的零件10進行掃描填充。
[0031]如上所述，便可較好地實現(xiàn)本實用新型。
[0032]本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種微束等離子3D打印設(shè)備，包括密封成型室、成型缸、等離子加工裝置、中央控制系統(tǒng)；所述成型缸和等離子加工裝置由中央控制系統(tǒng)控制，其特征在于: 在密封成型室內(nèi)、成型缸的上方設(shè)有驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置包括驅(qū)動裝置基座(15)，驅(qū)動裝置基座(15)上設(shè)有Z方向直線驅(qū)動機構(gòu)(14)，Z方向直線驅(qū)動機構(gòu)(14)上設(shè)有X方向直線驅(qū)動機構(gòu)(12)，X方向直線驅(qū)動機構(gòu)(12)上設(shè)有Y方向直線驅(qū)動機構(gòu)(13)； 所述等離子加工裝置包括等離子體加工集成單元(7)和等離子槍(9); 所述Y方向直線驅(qū)動機構(gòu)(13)上設(shè)有數(shù)控主軸(8)，數(shù)控主軸(8)的端部依次連接等離子體加工集成單元(X)和等離子槍(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微束等離子3D打印設(shè)備，其特征在于，所述數(shù)控主軸(8)通過X方向直線驅(qū)動機構(gòu)(12)和Y方向直線驅(qū)動機構(gòu)(13)在X和Y方向移動；所述數(shù)控主軸⑶在Z方向的升降，由Z方向直線驅(qū)動機構(gòu)(14)驅(qū)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微束等離子3D打印設(shè)備，其特征在于，所述等離子加工裝置還包括設(shè)置在密封成型室外部的:等離子發(fā)生控制器(I)、惰性氣體瓶(2)、等離子加工送粉裝置(5)和等離子槍水冷機(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的微束等離子3D打印設(shè)備，其特征在于，所述成型缸包括工作平臺(11)和工作平臺(11)的升降驅(qū)動機構(gòu)(16)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種微束等離子3D打印設(shè)備，該設(shè)備包括等離子加工裝置、中央控制系統(tǒng)、成型室、工作平臺、數(shù)控主軸、驅(qū)動裝置、送粉裝置。等離子加工裝置包括等離子體電源、等離子體發(fā)生器、等離子弧壓調(diào)高器、等離子槍、工作氣路、冷卻水路。等離子體發(fā)生器、等離子弧壓調(diào)高器、等離子體槍、工作氣路、冷卻水路構(gòu)成等離子體加工集成單元。加工時，數(shù)控主軸夾持等離子體加工集成單元，由驅(qū)動裝置驅(qū)動在XYZ方向移動；工作平臺上下移動，實現(xiàn)Z方向的進給。采用微束等離子體作為金屬3D打印的熔化金屬材料的熱源，在保證與激光3D打印技術(shù)相近的成型精度的同時，可獲得一種高效、低成本的工業(yè)級金屬零件3D打印設(shè)備。
【IPC分類】B22F3-105
【公開號】CN204584275
【申請?zhí)枴緾N201520249548
【發(fā)明人】楊永強, 劉洋, 林輝, 王迪
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月22日