[发明专利]一种3D打印零件温度梯度控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种3D打印零件温度梯度控制装置，包括外部的不导电成形缸和置于不导电成形缸内部的升降单元，不导电成形缸内的升降单元顶部安装有金属基材，不导电成形缸外侧壁开有间各设置的凹槽，凹槽内置有感应线圈；感应线圈的感应电源连接有控制器，控制计算机通过控制器对感应线圈进行控制；不导电成形缸内填充用于成形的粉末。本申请通过在不导电成形缸上排列感应线圈，感应线圈能够透过不导电成形缸以及金属粉末直接对金属零件以及金属基材进行加热，避免了由于采用统的加热板而引起的加热板与基材、已成型零件、成型区之间的热传导，降低了能量损耗。

技术领域

本发明属于3D打印设备技术领域，涉及一种3D打印零件温度梯度控制装置及方法。

背景技术

金属3D成型技术是通过增加原料的方式实现零件的成型加工，可以快速、直接、精确地将设计思想转化为具有一定功能的实物模型。且加工出来的零件的性能可以替代传统加工的零件；相较于传统的加工方法，金属3D成型技术可以成型任何复杂形状的零件，且成型的零件的力学性能优于传统加工的零件。

SLM设备的工作流程为打印机控制激光在铺设好的粉末上方选择性地对粉末进行照射，金属粉末在加热到完全融化后成型。然后Z轴使成形平台降低一个层厚的高度，重新在已成形的平面上铺设一层粉末，设备调入新一层的数据进行激光熔化，与前一层截面粘结，重复上述过程逐层循环直至整个零件成形。

目前对于零件成形温度的控制，主要采用在基材下方安装加热板实现，通过加热板对基材、零件进行加热，以减少成形时产生的内应力，提升零件成形质量，但是随着零件高度的增加基材温度到零件成形截面温度成下降趋势，无法实现整个零件温度的均衡控制，不利于零件成形。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D打印零件温度梯度控制装置及方法，解决了现有技术中存在的由于零件较高，导致的加热温度从基材到零件成形截面不均衡的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种3D打印零件温度梯度控制装置，包括外部不导电成形缸和置于不导电成形缸内部的升降单元，不导电成形缸内的升降单元顶部安装有金属基材，不导电成形缸上安装有感应线圈；感应线圈的感应电源连接有控制器，控制计算机通过控制器对感应线圈进行控制；不导电成形缸内填充用于成形的粉末。

感应线圈安装在不导电成形缸内侧壁或外侧壁上的凹槽内。

感应线圈嵌入不导电成形缸侧壁内部。

不导电成形缸内侧壁或外侧壁上的凹槽为方形槽或弧形槽，与感应线圈的形状相匹配。

升降单元包括底端固定在不导电成形缸底部的Z轴升降机构，Z轴升降机构顶端连接有密封板，密封板顶部连接水冷板，水冷板顶部连接不导电基材安装板。

感应线圈，每组分别通过线缆连接感应电源后连接至控制器，感应电源与感应线圈之间的连接关系包括：一一对应连接或一对多对应连接。

一一对应连接具体为：一个感应电源对应一个感应线圈实现连接，一对多对应连接具体为：一个感应电源对应多个感应线圈实现连接。

在不导电成型缸上，感应线圈彼此之间平行设置，感性线圈的匝数以及彼此之间的间隔距离分别与金属基材和零件的高度及材质有关。

不导电成型缸的材质包括：大理石、花岗岩或陶瓷。

一种3D打印零件温度梯度控制装置的加热控制方法，按照以下步骤实施：

步骤1、根据零件的打印需求选择控制计算机内的加热程序；

步骤2、控制计算机根据程序控制控制器调节感应电源，进而调节感应线圈的加热功率，选择不同位置的感应线圈单独工作或同时工作；

步骤3、感应线圈加热金属基材和零件，完成加热温度梯度的控制过程。