[发明专利]一种金属3D打印机喷头

说明书

本发明属于增材制造技术领域，涉及一种金属3D打印机喷头，其特征在于：包括内芯和包覆套，包覆套套设于内芯外部；内芯由内芯Ⅰ段、内芯Ⅱ段和负载块构成，内芯Ⅱ段外周嵌装有负载块；包覆套由包覆套Ⅰ段、包覆套Ⅱ段、冷却装置和加热装置构成，包覆套Ⅰ段内部设置有冷却装置，包覆套Ⅱ段内部设置有加热装置。本发明解决了基于送丝方式的金属喷射沉积3D打印机喷头易堵、丝材挤出不连续等问题，实现基于金属送丝方式的3D打印高效成形。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体而言，涉及一种金属3D打印机喷头。

背景技术

3D打印技术是通过CAD设计数据，采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的切削加工技术，是一种自下而上的材料累加制造方法。常用于模具制造、工业设计等领域的原型或模型制造。零件直接打印成形已成为快速制造领域的重要方法，而金属零件直接3D打印技术是其中最重要的发展方向。

现有成熟的金属3D打印技术主要有激光选区烧结（Selective Laser Sintering，SLS）、选区激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）、激光近净成形（Laser EngineeringNet Shaping，LENS）和电子束选区熔化技术（Electron Beam Selective Melting，EBSM）等，虽然国内外在相关技术研究及设备开发方面取得了较多的成果，但仍然存在成形效率低下、技术及设备成本高、可加工材料有限等问题，目前仅航空航天及军工领域有部分应用。相关技术及设备的规模化应用亟待解决。

基于金属喷射沉积技术和3D打印方法的金属喷射沉积3D打印方法，直接将金属材料通过送料机构在喷嘴中进行熔化并喷射沉积到成形底板上，通过逐层累加成形金属零件。可实现高效、低成本的金属件直接打印。其中打印机喷头是核心部件。目前金属件3D打印机喷头结构，由于喷嘴结构材料单一，加热端的热量会快速传递到送料端，导致送料端的温度较高，金属丝材在送料端中过早软化堆积，送丝无法连续进行，影响成形效率。

发明内容

本发明的目的是针对金属丝材在送料端中过早软化堆积，送丝无法连续进行的问题，提供一种金属3D打印机喷头。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种金属3D打印机喷头，包括内芯和包覆套，包覆套套设于内芯外部。

进一步地，所述内芯由内芯Ⅰ段、内芯Ⅱ段和负载块构成，包覆套由包覆套Ⅰ段、包覆套Ⅱ段、冷却装置和加热装置构成。

进一步地，所述内芯Ⅱ段位于内芯Ⅰ段的下端。

进一步地，所述内芯Ⅰ段材质导热性高于内芯Ⅱ段材质，可以有效的将加热装置产生的热量和传导到内芯Ⅱ段的热量通过冷却装置散播出去。

进一步地，所述内芯Ⅱ段材质与金属浸润性较差，可以防止熔融状态的金属液与内芯Ⅱ段发生粘连现象，避免喷嘴堵塞现象的发生。

进一步地，所述内芯Ⅰ段和内芯Ⅱ段的连接处采用坎合结构进行配合，可以保证内芯Ⅰ段和内芯Ⅱ段装配时具有较高的同心度，保证金属丝材顺利通过。

进一步地，所述内芯Ⅱ段外周嵌装有负载块，负载块具有较高的导磁性且厚度和长度均可进行调节，可以根据被加热的材料所需热源，采用一个或多个负载块组合的方式进行调节。

进一步地，所述内芯Ⅱ段下部喷嘴金属液输出部位采用采用倒圆锥台结构，可以有效减少金属液热量散失，保证丝材喷出时温降控制在一定范围内。

进一步地，所述内芯Ⅱ段喷嘴金属液输出部位上方设置有一个或多个气氛保护通道，可有效减少喷出金属液的氧化气体进入熔融液体，保证最终成形金属件的质量。

进一步地，所述包覆套Ⅱ段位于包覆套Ⅰ段的下端。