[发明专利]一种基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于3D打印先进制造领域，具体涉及一种采用羰基金属络合物为原料的3D打印快速成型装置及方法。

背景技术

3D 打印（3D printing）是一种以数字模型文件为基础的快速成型技术，其以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将各种特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品，这种技术的最大特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。

目前3D打印材料有塑料、光敏树脂、金属粉末、非金属粉末等，骨骼、电流变液、镓铟液态金属等原料的研究也在进行中。但从目前来看  3D打印技术还面临一系列的问题，如制造速度慢、产品的材料品种较少、性能不佳、机器和材料的成本高等问题，特别目前液态金属价格昂贵，金属元素成份单一，无法规模化应用。

发明内容

（1）要解决的技术问题

本发明为了克服现有技术中产品的金属材料品种较少、成品质量不佳、制备速度慢的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种能制备出金属制品品种丰富、成品质量好、制备速度快的基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置及方法。

（2）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置，包括有进气口、手套箱、喷头、沉积工作台、平台加热器、气液收集器、收集器排气管、出气管、气体冷凝器、喷头控制线路、伺服机构、伺服机构控制线路、液态羰基金属络合物控制线路、计算机、固态羰基金属络合物-乙醚溶液控制线路、溶液加热器、流量计Ⅰ、溶液储罐、液体储罐、流量计Ⅱ、液态羰基金属络合物输送管、固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管、液体加热器、驱动泵和手套箱操作口；

所述的进气口安装在手套箱底部，在所述的手套箱上开有手套箱操作口，在所述的手套箱的上方安装有出气管，在所述的出气管上安装有气体冷凝器，所述的气液收集器连接在出气管的末端，在所述的气液收集器上安装有收集器排气管；

所述的平台加热器置于手套箱内部，在所述的平台加热器上安装有沉积工作台，在所述的沉积工作台上方布置有喷头，所述的伺服机构通过伺服机构控制线路与计算机连接，所述的喷头通过喷头控制线路与伺服机构连接，在所述的喷头上连接有驱动泵，所述的驱动泵通过固态羰基金属络合物控制线路和液态羰基金属络合物控制线路与计算机连接；

所述的流量计Ⅰ布置在固态羰基金属络合物输送管上，所述的溶液加热器布置在固态羰基金属络合物输送管上，所述的溶液储罐通过固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管与驱动泵连接；

所述的流量计Ⅱ布置在液态羰基金属络合物输送管上，所述的液体加热器布置在液态羰基金属络合物输送管上，所述的液体储罐通过液态羰基金属络合物输送管与驱动泵连接。

优选地，所述喷头内置多进料口和混合腔。

优选地，所述固态羰基金属络合物为六羰基铬、六羰基钨、六羰基钼、六羰基钒、八羰基二钴和十羰基二锰。

优选地，所述的液态羰基金属络合物为四羰基镍和五羰基铁。

优选地，所述液体储罐个数为1-2个。

优选地，所述溶液储罐个数为1-6个。

工作原理：

首先，向液体储罐和溶液储罐分别预装入足量的液态羰基金属络合物和固态羰基金属络合物-乙醚溶液，根据所需打印的实体材质的要求选择所需的相对应的羰基金属络合物作为原料，并连通好相应的管道。向气液收集器中预装入足量的处理液，由进气口向手套箱通入保护性气体如氩气或氮气，使手套箱内置换成为保护性气体氛围，防止单质金属氧化。

启动计算机，将计算机构建好的实体模型信息通过伺服机构控制线路输送到伺服机构中生成三维运动控制命令，通过液态羰基金属络合物控制线路输送到驱动泵和各对应加热器中生成控制液态羰基金属络合物进入喷头的流量控制指令和各对应加热器的温度控制指令，通过固态羰基金属络合物-乙醚溶液控制线路输送到驱动泵和各对应加热器中生成控制固态羰基金属络合物-乙醚溶液进入喷头的流量控制指令及各对应加热器的温控制指令。