[发明专利]一种打印高强度高精度模型的金属3D打印设备

说明书

本发明提供一种打印高强度高精度模型的金属3D打印设备，包括：设备底板，所述设备底板两端设有调节杆，所述调节杆上端设有上料平台，所述上料平台上设有储料罐，所述储料罐下端设有料筒，所述料筒内设有螺杆，所述螺杆通过传动装置连接于电机，所述料筒下端设有打印头加热装置打印头加热装置下侧设有离子供风定型装置。本发明提高了物料混合的均匀度和塑化程度，连续的螺杆挤出方式使打印质量得到很大的提升，完善的控制系统对物料挤出压力、温度及挤出量可以精准的控制，高度的自动化使打印效率得到提高；同时，本发明提高了散热效率和散热均匀度，另外，能够有效的消除了3D打印设备内部的静电和粉尘颗粒。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体为一种打印高强度高精度模型的金属3D打印设备。

背景技术

3D打印技术最早起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。3D打印是科技融合体模型中最新的高“维度”的体现之一，19世纪末，美国研究出了照相雕塑和地貌成形技术，随后产生了打印技术的3D打印核心制造思想。

经过十多年的探索和发展，3D打印技术有了长足的进步，目前在欧美发达国家，3D打印技术已经初步形成了成功的商用模式。如在消费电子业、航空业和汽车制造业等领域，3D打印技术可以以较低的成本、较高的效率生产小批量的定制部件，完成复杂而精细的造型。

近年来，我国积极探索3D打印技术的研究，取得了不错的成果，自20世纪90年代以来，国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发，目前，国产3D打印机在打印精度、打印速度、打印尺寸和软件支持等方面和欧美国家还存在很大差距，技术水平有待进一步提升。在服务领域，东部发达城市已普遍有企业应用3D打印设备开展了商业化的快速成型服务，其服务范围涉及到模具制作、样品制作、辅助设计、文物复原等多个领域。

传统制造技术是“减材制造技术”，3D打印则是“增材制造技术”。与传统的制造技术相比，3D打印具有加工成本低、生产周期短、节省材料等明显优势，从航空、动力装备到医疗、体育、影视等诸多领域，均可大显身手。有专家认为，3D打印作为一项颠覆性的制造技术，谁能够最大程度地研发、应用，就意味着掌握了制造业乃至工业发展的主动权。由于3D打印工艺发展还不完善，特别是对快速成型软件技术的研究还不成熟，目前快速成型零件的精度及表面质量大多不能满足工程直接使用，不能作为功能性部件，只能做原型使用。

3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，作为一种综合性应用技术，3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。3D打印机是3D打印的核心装备。它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是3D打印技术体系的重要组成部分。

3D打印技术要进一步扩展其产业应用空间，目前仍面临着多方面的瓶颈和挑战：一是成本方面，现有3D打印机造价仍普遍较为昂贵，给其进一步普及应用带来了困难。二是打印材料方面，目前3D打印的成型材料多采用化学聚合物，选择的局限性较大，成型品的物理特性较差，而且安全方面也存在一定隐患。三是精度、速度和效率方面，目前3D打印成品的精度还不尽人意，打印效率还远不适应大规模生产的需求，而且受打印机工作原理的限制，打印精度与速度之间存在严重冲突。四是产业环境方面，3D打印技术的普及将使产品更容易被复制和扩散，制造业面对的盗版风险大增，现有知识产权保护机制难以适应产业未来发展的需求。

目前现有的金属3D打印设备，主要存在以下缺点：从供料系统方面来看，目前现有的高温高压下的施料系统挤出方式主要采用柱塞式挤出，柱塞式运动速度慢，频率低，并且柱塞过程非连续，物料被挤完后柱塞退回，再进行下一次操作，该方式对物料也没有搅拌混合作用，因此影响物料的塑化程度和均匀性。严重制约了打印速度，对打印件的质量影响也比较大。柱塞式挤出由油缸提供驱动力，所以压力非常大，大压力挤出并不适合所有物料，压力可调范围变小。