[发明专利]熔丝喷头及激光选区熔化熔融沉积多材料复合成形装置

说明书

本发明属于3D打印设备相关技术领域，更具体地，涉及一种熔丝喷头及激光选区熔化熔融沉积多材料复合成形装置。该熔丝喷头包括送丝器、截断刀、丝材套筒和挤出喷嘴，其中：所述送丝器用于夹持丝材并送丝，所述截断刀设置在所述送丝器的下方，用于截断丝材，所述丝材套筒设置在所述截断刀的下方，丝材经过所述送丝器进入所述丝材套筒中，所述丝材套筒外侧设置有石墨加热层，用于将所述丝材加热熔融，所述挤出喷嘴设置在所述丝材套筒下端，用于将熔融后的丝材挤出。同时，本申请还公开了包含上述喷头的复合成形装置。通过本发明，解决多材料成形过程中更换材料耗时耗力等不方便的问题。

技术领域

本发明属于3D打印设备相关技术领域，更具体地，涉及一种熔丝喷头及激光选区熔化熔融沉积多材料复合成形装置。

背景技术

为适应高端装备的多功能需求，关键功能构件的材料逐渐从单一材料发展到多材料。例如，船舶的螺旋桨由内层高强不锈钢、外壁铜合金构成，提供兼具力学承载和抗海水腐蚀的功能。

传统锻件铆接工艺、焊件焊接工艺等制造工艺成形的多材料构件结合质量差，且生产效率低，难以满足要求。3D打印技术是基于离散切片、逐层成形的原理制造三维零件，是多材料构件一体化成形的有效手段，极大地提高了成形质量与成形效率。但是，传统的3D打印技术在成形多材料时存在困难，如激光选区熔化技术在多材料成形过程中存在粉末材料更换费时费力、材料难以实现连续梯度变化的问题；定向能量沉积技术多以激光辅助熔融金属丝材，熔化温度高，在多材料成形过程中存在难以成形非金属的问题。

为了解决上述问题，有必要提出一种成形过程中无需更换粉末、可成形金属/非金属多材料复合功能构件的设备及成形方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种熔丝喷头及激光选区熔化熔融沉积多材料复合成形装置，解决多材料成形过程中更换设备耗时耗力等不方便的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种熔丝喷头，该熔丝喷头包括送丝器、截断刀、丝材套筒、石墨加热层和挤出喷嘴，其中：

所述送丝器用于夹持丝材并送丝，所述截断刀设置在所述送丝器的下方，用于截断丝材，所述丝材套筒设置在所述截断刀的下方，丝材经过所述送丝器进入所述丝材套筒中，所述石墨加热层包覆在所述丝材套筒外，用于将所述丝材套筒中的丝材加热熔融，所述挤出喷嘴设置在所述丝材套筒下端，用于将熔融后的丝材挤出。

进一步优选地，所述送丝器的数量为一个或多个，当为多个时，其能实现不同丝材的送丝。

进一步优选地，所述石墨加热层的外侧设置有含散热片的外壳，所述散热片用于打印过程中由金属丝材更换为非金属丝材时设备的快速冷却。

进一步优选地，所述散热片的侧面设置有散热风扇，用于散热。

进一步优选地，所述石墨加热层通过导线与电源连接，其加热温度在2000℃以内。

按照本发明的另一个方面，提供了一种激光选区熔化熔融沉积多材料复合成形装置，其特征在于，该装置包括上述所述的喷头、传动机构、激光器、打印平台、粉末成形机构和基座，其中：

所述激光器用于对粉末进行激光熔融，所述打印平台作为成形平台，所述粉末成形机构设置在所述基座上，用于实现供粉、铺粉和落粉的一体化成形，所述喷头和激光器设置在所述打印平台的上方，所述传动机构与所述喷头连接，用于带动所述喷头运动，所述喷头用于对丝材挤出成型，通过所述激光器和喷头的切换使用，实现不同成形材料的切换成形，进而实现多种材料的复合成形。

进一步优选地，所述传动机构包括纵向钢带、横向钢带、齿轮、丝杠和运动杆，所述纵向钢带与所述丝杠连接，所述横向钢带与所述齿轮连接，所述丝杠与所述齿轮啮合，所述运动杆与所述喷头连接，所述丝杠转动带动齿轮转动，从而进而带动所述喷头运动。