[发明专利]一种超长金属工件的3D打印设备及打印方法

说明书

本发明涉及一种超长金属工件的3D打印设备及打印方法，属于3D打印技术领域。超长金属工件的3D打印设备的保护系统、冷却系统分别与真空装置相连；真空装置内设置机器人系统；送丝系统将打印金属丝料送至真空装置内并供应至机器人系统处；机器人系统与热源系统配合将印金属丝料进行热熔成型；牵引系统将真空装置内打印完成的超长金属工件牵引至真空装置外侧。本发明提供的超长金属工件的3D打印设备及打印方实现倾斜角度的切片和3D打印，通过对已成形工件的水平步进牵引，进行连续3D打印；解决传统金属材料增材制造方法无法打印超长工件的问题。

技术领域

本发明涉及一种超长金属工件的3D 打印设备及打印方法，属于3D打印技术领域。

背景技术

机械加工的分类方式有多种，按被加工材料的增减可分为减材制造和增材制造，目前增材制造正飞速发展，与减材制造相比，增材制造无需开模、铸造、切割、部件组装等复杂流程，实现了一次成型的加工工艺，广泛应用于医学、航天、建筑，汽车等领域。目前，金属材料的增材制造主要围绕提高打印件的精度、性能等方面展开，现有的设备都只适合于打印小型零部件。为了使3D打印技术在各领域中得到更为广泛的应用，超长金属工件的3D打印技术已经成为3D打印技术领域目前的重点研发方向。

发明内容

本发明针对上述问题提供了一种超长金属工件的3D 打印设备及打印方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的超长金属工件的3D 打印设备，包括保护系统，冷却系统，真空装置，机器人系统，热源系统，送丝系统，牵引系统；所述的保护系统、冷却系统分别与真空装置相连；真空装置内设置机器人系统；送丝系统将打印金属丝料送至真空装置内并供应至机器人系统处；机器人系统与热源系统配合将印金属丝料进行热熔成型；牵引系统将真空装置内打印完成的超长金属工件牵引至真空装置外侧。

本发明所述的超长金属工件的3D 打印设备，所述的保护系统包括放电气体气瓶与主气体管路；所述放电气体气瓶通过主气送气软管将气体输送至真空装置内；

所述的冷却系统包括水冷机，水冷机上的进水口与出水口分别与出水口管与进水口管相连；出水口管与进水口管与主气送气软管并行一束连接至气氛仓；

所述的真空装置包括机械泵，机械泵排气软管，机械泵吸气软管，气氛仓；所述机械泵通过吸气软管与气氛仓相连；机械泵通过机械泵排气软管排气；所述的气氛仓的一个端面由柔性密封罩包裹；

所述的机器人系统包括机器人示教器，机械臂；所述的机械臂布置在气氛仓内；机械臂与外部机器人示教器相连；

所述的热源系统包括控制柜，发生器喷嘴；所述的控制柜与发生器喷嘴相连，发生器喷嘴布置在机械臂上；

所述的送丝系统包括送丝机，送丝嘴；所述的送丝机与送丝嘴相连；送丝嘴延伸至发生器喷嘴处；

所述的牵引系统包括支撑架，成型基板，牵引机；所述的牵引机通过连杆与成型基板相连；成型基板从柔性密封罩延伸入气氛仓内，成型基板位于发生器喷嘴处，支撑架布置在成型基板前端，用于托举打印成型后的金属件；

所述主气送气软管的输出端布置在发生器喷嘴处，冷却发生器喷嘴。

本发明所述的超长金属工件的3D 打印设备，还包括观察系统；所述的观察系统包括观测摄像机，外接显示屏；观测摄像机位于气氛仓内。

本发明所述的超长金属工件的3D 打印设备，所述的保护系统还包括氛围气体瓶，氛围气体通过辅气送气软管与吸气软管并行成一束连接入气氛仓内。

本发明所述的超长金属工件的3D 打印设备，所述的成型基板与水平面呈15°-65°倾斜。

本发明所述的超长金属工件的3D 打印设备的打印方法，步骤如下：