[发明专利]基于中频或高频感应加热技术的3D打印装置及其使用方法

说明书

基于中频或高频感应加热技术的3D打印装置及其使用方法，该打印装置包括打印头进料装置、感应加热集成装置、打印头出口装置和保温隔热外壳；其中，所述的打印头进料装置置于保温隔热外壳的顶部上方位置；所述的感应加热集成装置置于保温隔热外壳内部，所述的打印头出口装置置于保温隔热外壳内部的底部位置，打印头出口装置中设置的可更换打印头出料口延伸至保温隔热外壳的底部外。本发明借助本发明是借鉴金属铸造和玻璃成型工艺，提出借助简单的中频或高频加热技术，采用专用的打印头，使基材料成为液态，再结合3D打印控制技术，实现特殊结构的成型工艺。

技术领域

本发明涉及一种基于中频或高频感应加热技术的3D打印技术，其打印基材可以是各类金属材料、石英砂或玻璃块，通过中频或高频感应加热使基材熔化，再借助3D打印控制技术实现成型。

背景技术

现有的3D打印技术有多种，其实施方法各有不同，包括光固化成型、粉末粘结成型、熔融沉积等。不同方法根据其应用场景选择不同的基材。不同于高精端的光固化成型技术，在粉末粘结和熔融沉积技术中，均是对基材的堆积即增材过程，只不过粉末粘结相对于熔融沉积使用的基材一个可能是粉末，一个是已是“已固化”到一定程度上的材料。在借助这些基材成型时，其原理仍然是让粉末或熔化的基材按程序堆积。受限于不同材料在“堆积”过程中需要解决其“粘结”性能才能保证成型结构物的结构性能，因而出现了包括激光烧结、粘结剂粘结、ABS的熔融粘结等不同3D打印技术，比较特殊的是混凝土3D打印则是借助混凝土材料自身的凝结成型。对于以金属粉末为基材的打印由于其对烧结过程的严格要求，对金属粉末基材料的高要求，导致这一工艺的实施成本高，无法大范围推广，而对于以ABS等材料为主的熔融粘结因其基材为树脂或塑料性质其强度无法满足工程受力要求，且上述两类实施过程的速度与效果成反比，导致效率较低。

发明内容

为了解决上述技术在实施过程材料成本、成型结构性能、打印效率等缺陷，本发明提出一个简易方便且经济的实施方法，可利用已有各类金属(含型材、粉末)，甚至可用于石英砂或玻璃屑作为基材，借助专用加热控制装置，使其成为液态打印基材，并结合打印控制技术实现结构快速成型。

为实现上述目的，本发明提供基于中频或高频感应加热技术的3D打印装置，该打印装置包括打印头进料装置、感应加热集成装置、打印头出口装置和保温隔热外壳；其中，所述的打印头进料装置置于保温隔热外壳的顶部上方位置；所述的感应加热集成装置置于保温隔热外壳内部，所述的打印头出口装置置于保温隔热外壳内部的底部位置，打印头出口装置中设置的可更换打印头出料口延伸至保温隔热外壳的底部外。

进一步地，所述的打印头进料装置包括打印头集成固定架、活性剂供料口、基材供料口和供料混合仓；其中，所述的打印头集成固定架通过固定杆将供料混合仓固定悬空，在所述的供料混合仓的顶部两侧分别设置活性剂供料口和基材供料口；

进一步地，所述的感应加热集成装置包括感应线圈、石墨坩埚、液态基材、温度感应输入端口、感应加热控制端口和感应加热控制器；其中，所述的石墨坩埚内部放置液态基材；所述的感应线圈缠绕于石墨坩埚外部；所述的温度感应输入端口、感应加热控制端口全部集成置于感应加热控制器中，所述的温度感应检测端在石墨坩埚外部，所述的感应加热控制端口可控制感应线圈。

进一步地，所述的打印出料口装置包括可更换打印机出料口、可调节出料阀、液态导流齿、固化成型物和温度加热口；其中，所述的可更换打印机出料口置于石墨坩埚的底部开口处，在可更换打印机出料口上设置可调节出料阀，在可更换打印机出料口的出口处设置液态导流齿；所述的固化成型物从液态导流齿中流出；所述的温度加热口设置在固化成型物流出位置处。

进一步地，基于中频或高频感应加热技术的3D打印装置的使用方法，包括如下步骤：

第一步：将活性剂和基材分别通过活性剂供料口和基材供料口进入到供料混合仓中；

第二步：供料混合仓置于石墨坩埚上方，通过感应加热集成装置实现对石墨坩埚的加热，实现对基材的加热熔化。