[发明专利]一种骨架增强金属材料3D打印成型装置及方法

说明书

本发明提出一种骨架增强金属材料3D打印成型装置及方法，装置主要包括打印腔、供粉腔、连杆、活塞、金属粉、铺粉辊、工作台、激光器、扫描镜、机械臂、机械手、吸盘、金属网和金属网平台等。连杆和活塞安装在打印腔和供粉腔里，打印腔、供粉腔和激光器直接安装在工作台上；铺粉辊安装在供粉腔平台上；旁边的机械手安装在机械臂上，机械手的运动带动吸盘运动；吸盘抓取放于金属网平台上的金属网。本发明一种骨架增强金属材料3D打印成型方法的核心技术在于在烧结金属粉的同时，在适当的断面上加入一种“钢筋结构”的金属网，提高了金属制品的强度。本发明相较于传统锻造、铸造工艺，具有较短成型周期，可成型更加复杂、具有中空减重增强结构的制品。

技术领域

本发明涉及金属3D打印技术领域，具体涉及一种骨架增强金属材料3D打印成型方法。特别是，本发明通过一种骨架增强金属材料3D打印成型方法成型注塑机铸造模板。

背景技术

在大型金属构件的生产中，尤其是注塑机动模板和定模板的生产中，大多采用铸造或锻造等传统方法。这些方法制造的制品大多比较厚重，而且难以生产结构复杂的金属制品、成型周期较长、制造成本高，特别是中空减重制品以及大型化制品。随着3D打印技术的快速发展，选择性激光烧结技术（SLS）在金属制品的生产中应用越来越多。SLS工艺使用的是粉末状材料，激光器在计算机控制下对粉末有选择性地扫描实现材料的烧结粘合，就这样材料层层堆叠生产所需形状的制品，该方法可以成型金属、陶瓷、高分子材料等多种粉末材料。SLS技术具有加工周期短、可成型复杂结构制品、材料利用率高等优点。但该方法成型的制品微观结构疏松，致密度较低，机械性能还远远达不到要求，必须提高制品的强度和刚度，该方法才能在市场上得到批量化大规模生产。

为解决上述问题，专利“一种3D打印成型大型复杂薄壁高温金属构件的铸造方法（专利申请号：201710845116.9）”提出一种消失模铸造工艺及其后处理方法。运用SLS技术得到的浇注系统模壳模型，然后脱模、特殊金属液补缩、再清理、打磨、抛光得到制品。该方法提高了SLS制造金属制品的强度，但其流程复杂、工艺繁琐、且具有金属补缩液费用高、污染环境等缺点。

本发明提出一种骨架增强金属材料3D打印成型方法，运用优化的SLS技术成型高强度的金属制品，本发明的具体制品是铸造件，特别是注塑机铸造模板。

发明内容

本发明为解决3D打印成型金属制品强度不够，铸造成型金属制品质量重、结构受限等问题而提供的一种骨架增强金属材料3D打印成型方法，实现特大型金属制品的轻量化、强度化。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种骨架增强金属材料3D打印成型装置，主要包括打印腔、供粉腔、连杆、活塞、金属粉、铺粉辊、工作台、激光器、扫描镜、机械臂、机械手、吸盘、金属网和金属网平台等装置。连杆和活塞安装在打印腔和供粉腔里，打印腔、供粉腔和激光器直接安装在工作台上；铺粉辊安装在供粉腔平台上；旁边的机械手安装在机械臂上，机械手的运动带动吸盘运动；吸盘抓取放于金属网平台上的金属网。

本发明一种骨架增强金属材料3D打印成型装置，供粉腔的腔室可配置一个或多个，当多个时，可打印不同金属粉的复合制品，实现梯度空间结构的金属制品复合成型。

本发明一种骨架增强金属材料3D打印成型装置，扫描镜设计的个数为一个，也可以为多个，当多个时，可提高激光烧结的速度，提高成型周期。

本发明一种骨架增强金属材料3D打印成型装置，所设计的机械手为平行机械手，还可为关节式机械手、助力机械手等。