[发明专利]金属喷射组合物的合金化及其方法

说明书

还公开了一种用于喷出金属的系统，该系统包括：喷嘴孔口，该喷嘴孔口与内腔连接并且被配置为喷射一个或多个液态金属液滴；打印材料源，该打印材料源位于喷射器外部；以及合金化系统，该合金化系统位于打印材料源和喷射器之间。公开了一种用于金属喷出的方法，该方法包括将打印材料从馈送源引入到合金化系统中。用于金属喷出的方法还包括：将合金化系统内的合金化材料沉积到打印材料上以产生合金化的打印材料；将合金化的打印材料引入到限定可保持打印材料的腔体的喷射器中；使喷射器的腔体中的合金化的打印材料熔融；从喷射器喷射合金化的打印材料。

技术领域

本教导内容整体涉及按需滴墨喷射，并且更具体地涉及用于喷射合金化组合物的设备和方法。

背景技术

一种涉及按需喷墨(DOD)或三维(3D)打印机的增材制造方法通常通过逐层地连续沉积材料来从计算机辅助设计(CAD)模型构建(例如，打印)3D物体。按需喷墨(DOD)的液滴，具体地是打印金属或金属合金的液滴，当施加击发脉冲时，喷射一小滴液态铝合金。使用此技术，可通过喷射一系列液滴来从铝、另一种合金或材料生成3D零件或其他材料，这些液滴结合在一起以形成连续零件。例如，可将第一层沉积在基底上，该基底被配置为支撑沉积的油墨或打印的3D零件，然后可将第二层沉积在第一层上。一种特定类型的3D打印机是磁流体动力(MHD)打印机，其适用于逐层地喷射液态金属以形成3D金属物体。磁流体动力学是指对磁性能和导电流体的行为的研究。金属线和杆通常仅可以大批量合金形式获得，这对于制造商生产是有利的。定制组合物，即使稍加改性，也必须增加费用来获得，通常以较大的交付时间以大约2000磅-3000磅的最小级别获得较大的量。这使得合金改性对于开发目的而言是困难且耗时的。

尽管金属线拉制成型相对简单，但其需要专门的装备和若干工艺步骤来物理地生产线。另外，该方法包括：铸造具有特定化学组成的铸块，将该铸块形成为适于拉线的原料，随后重复进行缩减和热退火步骤，直到实现最终的线直径。杆馈送材料以类似的方式生产，但通常被轧制或挤压成最终尺寸。这些工艺是目前用于获得线或杆的非标准组成的唯一途径。这可能是昂贵的解决方案，因为材料应用通常需要完全均匀的组合物。在使用线或杆作为馈送材料的一些液态金属喷出工艺中，由于输入材料在喷射器的内腔内的再熔融，因此不需要均匀的组合物。这样，可以在输入材料的表面进行合金化添加，并且在喷出之前在熔融过程期间一体化。此外，具有分级化学组合物的金属材料的添加制造目前需要分级组合物的输入材料，例如不同的粉末组合物。

因此，希望具有一种增材制造或液态金属喷出方法，其具有能够动态改性的输入原料，以在打印分级组合物和其他定制合金化的材料中提供更大的灵活性和能力。

发明内容

以下给出简要的发明内容，以便提供对本教导内容的一个或多个实施方案的一些方面的基本理解。这个发明内容不是全面的概述，也并不旨在标识本教导内容的关键或重要元素，也并不旨在描述本公开的范围。相反，其主要目的仅仅是以简化形式呈现一个或多个概念，作为后面所呈现的具体实施方式的前序。

公开了一种用于金属喷出的方法。用于金属喷出的方法还包括将打印材料从馈送源引入到合金化系统中。用于金属喷出的方法还包括将合金化系统内的合金化材料沉积到打印材料上以产生合金化的打印材料。用于金属喷出的方法还包括将合金化的打印材料引入到限定可保持打印材料的腔体的喷射器中。用于金属喷出的方法还包括使喷射器的腔体中的合金化的打印材料熔融。该方法还包括从喷射器喷射合金化的打印材料。