[实用新型]一种面向熔融沉积成型3D打印的超声去应力装置

说明书

本实用新型公开了一种面向熔融沉积成型3D打印的超声去应力装置。包括超声激励部件，调高平台，打印平台水平保持部件和打印底座；在打印平台下底面正下方和打印底座之间，从上至下依次装有超声激励部件和调高平台，在超声激励部件和调高平台外的两侧、打印平台底面和打印底座之间，装有结构相同、且左、右对称分布的打印平台水平保持部件。本实用新型针对FDM打印过程中部件内部残余应力的消除，施加在打印平台上的超声激励可以消除部件在打印过程中内部的残余应力从而减少部件翘曲变形；打印平台水平保持部件使打印平台在振动的情况下保持水平，避免打印紊乱；调高平台使部件打印前平台高度可调。本实用新型的装置可提高打印部件质量。

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术，特别涉及一种面向熔融沉积成型3D打印的超声去应力装置。

背景技术

3D打印又称快速原型或增材制造，不同于常规减材制造技术，它是通过层层叠加材料来获得实体的。按打印方式不同，3D打印通常可以分为熔融沉积成型(FDM)、选择性激光烧结、光固化成型、叠层实体成型等，其中，熔融沉积成型以其低廉的打印成本、灵活性以及易于操作性等优点而被广泛使用，但其产品质量仍有待提高。熔融沉积成型通过发动机将材料丝送至打印喷头并在其内部加热为半流体状态，通过打印喷头挤出到上一层打印层上，温度冷却后挤出的材料丝会与上一层打印层粘结，形成新的打印层。打印完一层后，打印喷头上升一定的高度进行新的打印层的打印，直至打印出完整的工件。由于打印过程中部件内部温度梯度不均匀导致内部残余应力积累，使部件在打印过程中出现翘曲变形或者分层现象，严重者导致打印失败，目前所做的研究工作基本是从打印过程参数优化和研发新的打印材料两个角度出发减小部件内部出现的翘曲变形。

超声波去应力的机理在于施加于结构上的高频交变循环载荷，与结构本身的内应力叠加后超过材料的屈服强度时，使材料的弹性形变转化为塑性形变。其相较于耗时过长的自然时效、耗能过大的热时效具有明显的优势。目前已被列入金属焊件、导电游丝等构件的应力去除方法中。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种面向熔融沉积成型3D打印的超声去应力装置，该装置利用FDM打印过程中对打印平台施加可控的超声激励对打印部件进行内应力消除。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

本实用新型包括超声激励部件，调高平台，打印平台水平保持部件和打印底座；在打印平台下底面正下方和打印底座之间，从上至下依次装有超声激励部件和调高平台，在超声激励部件和调高平台外的两侧、打印平台底面和打印底座之间，装有结构相同、且左、右对称分布的打印平台水平保持部件。

所述超声激励部件，包括打印平台托架，弹簧，变幅杆和超声换能器；在打印平台托架正下方设有由变幅杆和超声换能器组成的超声激振头，变幅杆外侧套有弹簧，弹簧的两端分别与打印平台托架和超声换能器连接，调高平台上端面与超声换能器连接。

所述结构相同、且左、右对称分布的打印平台水平保持部件，其左打印平台水平保持部件，包括：大L形板，两根连杆，导轨，两个滑块，两块小L形板和连接销；大L形板小底面安装在打印平台下底面，左、右侧的大L形板侧面分别通过前、后长方形连接板连成一体，两根连杆的一端分别与大L形板铰接，两根连杆的另一端分别与各自的小L形板铰接，两根连杆交叉处用连接销铰接，两块小L形板分别通过滑块与安装在打印底座上的导轨构成滑动副。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型针对FDM打印过程中部件内部残余应力的消除。施加在打印平台上的超声激励可以消除部件在打印过程中内部的残余应力从而减少部件翘曲变形；打印平台水平保持部件使打印平台在振动的情况下保持水平，避免打印紊乱；调高平台使部件打印前平台高度可调。本实用新型的装置可提高打印部件质量。

附图说明

图1是应力去除机构的三维图。

图2是应力去除机构的剖面图。