[发明专利]一种液态金属连续增材的制造设备及方法

说明书

本发明公开了一种液态金属连续增材的制造设备，包括熔池皿，所述熔池皿的下方设有主动温度控制单元，所述熔池皿的侧边设有竖直设置的驱动单元，所述驱动单元滑动连接有拉拔基板，所述主动温度控制单元包含恒温加热板，所述恒温加热板设置于熔池皿的下方，所述恒温加热板的下方有帕尔贴阵列板，所述驱动单元包含直线模组，所直线模组上固定有连接板。本发明的有益效果是：通过帕尔贴阵列板实现主动温度控制单元在不同位置形成不同的温度状态，设备结构简单，制造成本低，维护容易，且对环境要求较低，可形成完全的连续增材制造，过程平顺，不会产生阶梯效应，保证产品的质量，且增材速度快，增材零件质量稳定，鲁棒性强，不易产生溅射。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体为一种液态金属连续增材的制造设备及方法。

背景技术

增材制造（Additive Manufacturing，AM）俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除－切削、组装的加工模式不同，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。增材制造技术是指基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术体系。基于不同的分类原则和理解方式，增材制造技术还有快速原型、快速成形、快速制造、3D打印等多种称谓。增材区别于减材制造，传统减材制造指将毛坯去除部分材料后得到所需零件或结构。

现有的技术中，多采用金属微液滴制的方法进行增材，这种增材方式主要通过将金属熔化后，通过重力将液态金属滴落在指定位置，液态金属在底层基板上累积并凝固，从而完成增材制造工艺。另外类似技术还包括高能束线材增材，如激光增材，电子束增材和电弧增材。其主要原理是将固态的金属丝送至高能束下方，高能束将金属丝熔化并因重力滴落于增材指定位置，滴落金属受冷凝固并层层累积从而实现增材工艺。以上技术主要问题在于：

1、制造速度慢，最大约15kg/h；

2、依靠重力滴落的方式具有很大的不稳定性，容易产生溅射；

3、线材增材需要高能量密度热源，易产生溅射，对生产环境要求高；

4、设备复杂且昂贵，高能量热源相关器件易损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液态金属连续增材的制造设备及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种液态金属连续增材的制造设备，包括熔池皿，所述熔池皿的下方设有主动温度控制单元，所述熔池皿的侧边设有竖直设置的驱动单元，所述驱动单元滑动连接有拉拔基板，所述主动温度控制单元包含恒温加热板，所述恒温加热板设置于熔池皿的下方，所述恒温加热板的下方有帕尔贴阵列板，所述恒温加热板与帕尔贴阵列板之间设有温度传感器，所述驱动单元包含直线模组，所直线模组上固定有连接板。

进一步优选，每个所述帕尔贴阵列板的帕尔贴元件对应一个温度传感器。

进一步优选，所述熔池皿和拉拔基板均采用耐高温材料制成。

进一步优选，所述拉拔基板的靠近熔池皿的侧面水平设置。

进一步优选，所述直线模组竖直设置于熔池皿的侧边，所述直线模组由伺服电机和滚珠丝杆组成。

进一步优选，所述熔池皿为上侧面开口的加热皿。

进一步优选，所述帕尔贴阵列板的每个帕尔贴元件均可独立控制。

本发明还提供一种液态金属连续增材的制造方法，使用所述液态金属连续增材的制造设备，包括以下步骤：

S1）将金属放入熔池皿内进行加热，将金属熔化并保持熔融金属的上表面温度高于熔点温度；