[发明专利]一种可实现在线合金化的3D打印配料挤出装置

说明书

技术领域

本发明属于3D打印领域，具体涉及一种可实现在线合金化的3D打印配料挤出装置。

背景技术

3D打印是快速成形（Rapid Prototyping，RP）技术的一种，且最具生命力。该技术源于离散/堆积的分层制造技术原理，由三维CAD模型直接驱动，利用逐渐增加材料的方法来实现任意复杂形状及结构零部件或模具的一次性迅速精密制造成形。从成形思想上颠覆了传统制造理念，突破了去除成形（车、铣、刨、磨、钳等）方法和受迫成形（锻压、铸造粉末冶金等）方法，开辟了制造业的新领域。该技术具有高度集成性，且能够实现多种材料的快速、柔性制造，制造成本低，因此最适合应用于多品种、小批量、结构复杂、原材料价值量高的结构零部件制造。基于以上特点，3D打印技术应用领域不断扩展，目前该技术已在工业造型、文化艺术、机械制造、航空航天、军事、建筑、医学等领域都得到了广泛的应用。

目前，基于激光选区烧结（Selective Laser Sintering，SLS）、选区激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）、激光近净成形（Laser Engineering Net Shaping，LENS）和电子束选区熔化技术（Electron Beam Selective Melting，EBSM）等现有成熟技术的3D打印设备多用于单一金属材料零部件的快速成形，在实现合金材料、多种材料及具有材料梯度结构金属件成形方面，具有工序复杂、成本高、效率低的问题，同时无法实现连续的在线配料和金属件一体化成形。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术上存在的上述缺点，提供一种可实现在线合金化和材料梯度结构零部件一体化成形的新型3D打印机喷头装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种可实现在线合金化的3D打印配料挤出装置，该装置包括在线配料机构和熔融金属挤出喷头。其中，在线配料机构包括单个或多个储料仓、经联轴器相连接的电机和送料螺杆装置、同样连接电机的搅拌装置、金属材料混料室、分布于混料室外壁的分段加热装置、安装于分段加热装置外的保温隔热套、经输料管与混料室连接的熔融金属成分在线检测装置、经输气管与气压调节装置和混料室上端想连通的惰性气体存储装置、接收金属成分在线检测装置发出信号并实现所有电机控制的PC机等，该机构可实现3D打印原材料的在线配备及成分检测。熔融金属挤出喷头同样为多个，包括通过联轴器与电机相连并置于喷头内腔的螺杆、包覆于喷嘴外壁的分段加热装置、保温隔热层等，实现熔融金属材料的可控挤出。

进一步地，所述数量不少于一个的储料仓中分别储存有相同或不同种类的单一或混合金属粉末/颗粒，每一个储料仓的储料量大小适中，并可以方便的实现填补料。

进一步地，所述混料室通过输料管与上端送料螺杆装置相连通，混料室内部具有搅拌装置，该搅拌装置通过联轴器与上端电机相连接，通过PC机控制电机带动搅拌装置的转动，使混料室内的固态或熔融态金属进行充分混合。混料室外壁的分段加热装置可根据混料室内金属原材料熔点及质量实现分级加热，且分段加热装置外包覆有保温隔热层，起到保护和防止热量散失的作用。

进一步地，所述送料螺杆装置中螺杆通过联轴器与上端电机相连，通过PC机控制电机带动螺杆的转动和转速调节，实现储料仓内金属原材料经输料管进入下端混料室量的精确控制。

进一步地，所述惰性气体存储装置经过输气管与气压调节装置和混料室侧壁相连通。并通过气压调节装置控制混料室内惰性气体环境，在金属料熔化过程中起到气氛保护作用，防止氧化。同时，所述送料螺杆装置可以防止惰性气体由混料室排入储料仓。

进一步地，所述熔融金属成分在线检测装置可通过输料管实时采集混料室内熔融金属样本，并对其成分进行实时检测、分析，再将分析结果反馈给PC机，由PC机分析熔融金属成分是否满足要求，如不满足，再通过控制相应送料螺杆装置进行补料，直至满足成分要求。

进一步地，所述多个熔融金属挤出喷头均通过输料管与混料室底部相连通，通过电机带动喷头内腔中螺杆旋转，从而将导入喷头内腔的熔融金属由喷头末端挤出。喷嘴外壁的分段加热装置根据使用需求，同样具有分级加热功能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的整体结构示意图；

图2示出了本发明中熔融金属挤出喷头部分的示意图。