一种三维打印设备及方法与流程

本发明涉及三维打印领域，特别涉及一种三维打印设备及方法。

背景技术：

三维打印技术最早起源于19世纪末的美国，直到20世纪七八十年代在日本和美国得到完善并商业化。现在常见的主流三维打印技术，包括立体光固化成型法(stereolithographyapparatus,sla)、熔融沉积制造(fuseddepositionmodeling，fdm)、选择性激光烧结(selectinglasersintering，sls)、三维粉末粘接(threedimensionalprintingandgluing，3dp)，于20世纪八九十年代在美国获得商业化。其中，金属材料三维打印的技术，主要有选区激光熔化技术(selectivelasermelting,slm)和电子束熔融技术(electronbeammelting，ebm)，但slm和ebm技术都存在制造成本高昂、打印产生的金属零件的材料密度低的缺点；针对上述slm和ebm技术的缺点，也出现了不少采用其它成型方法的低成本金属三维打印技术，但这些技术存在成型精度低问题。

技术实现要素：

本发明的目的是，为了在保证打印精度的同时降低成本，提供三维打印设备及方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种三维打印设备，包括金属原料输送装置、高频磁场预加热装置、位置驱动装置、激光控制装置、打印头、传感器组和控制器；

所述打印头包括原料输入端口、原料输出端口，所述原料输入端口和所述原料输出端口分别设置于所述打印头的两端；

所述金属原料输送装置通过管路与所述打印头的原料输入端口连通，用于将金属原料输送至打印头；

所述高频磁场预加热装置包括电磁感应线圈，所述电磁感应线圈内形成空心结构，所述空心结构为加热腔体，所述电磁感应线圈设置于所述打印头的内部，所述电磁感应线圈的加热腔体、所述打印头的原料输入端口和所述打印头的原料输出端口相通；所述高频磁场预加热装置用于对从打印头的原料输入端口输入的金属原料进行预计热；

所述位置驱动装置与所述打印头连接，用于将所述打印头调整至正确的像素位置；

所述激光控制装置包括激光器和激光输出光纤，所述激光输出光纤从所述激光器连接到所述打印头，所述激光输出光纤设置于所述打印头的外侧，用于将从打印头的原料输出端口流出至正确的像素位置的预加热后的金属进行激光加热，实现三维激光打印；

所述传感器组用于获取三维打印所需的状态和位置信息；

所述控制器分别与所述传感器组、所述高频磁场预加热装置、所述激光控制装置、所述位置驱动装置、所述金属原料输送装置的通讯信号连接，用于实现对金属原料输送装置、高频磁场预加热装置、位置驱动装置和激光控制装置的控制。

可选的，所述激光控制装置还包括激光器和激光功率控制器，所述激光功率控制器与所述激光器电连接，所述激光器与所述激光输出光纤连通，所述激光器用于产生激光，所述激光功率控制器用于控制所述激光器产生的激光的功率的大小，所述激光输出光纤用于将所述激光产生的激光输出至所述打印头。

可选的，所述高频磁场预加热装置还包括预加热驱动装置，所述预加热驱动装置的控制端与所述控制器连接，所述预加热驱动装置的输出端与所述电磁感应线圈连接，用于在所述控制器的控制下驱动电磁感应线圈产生高频电磁场。

可选的，所述三维打印设备还包括接触检测装置，所述接触检测装置与所述控制器连接，用于检测所述打印头与正确的像素位置是否接触，并将检测结果输送至所述控制器。

可选的，所述金属原料输送装置包括金属原料仓、金属原料输送机构，所述金属原料仓与所述打印头的原料输入端口通过管路连通，所述原料输送机构用于将所述金属原料仓中的金属原料通过管路输送至所述打印头。

可选的，所述控制器为通用计算机、嵌入式计算机、工控机或通用计算机与嵌入式计算机构成的复合计算机系统。

可选的，所述三维打印设备还包括气密性保护箱体、保护气体输送装置、真空抽气装置、冷却装置和冷气喷射装置；

所述气密性保护箱体将所述高频磁场预加热装置、所述位置驱动装置、所述激光控制装置、所述打印头包围在所述气密性保护箱体形成的气密性空间内；

所述保护气体输送装置与所述位置驱动装置连接，用于保护位置驱动装置输送过程中的预加热后的金属；

所属的真空抽气装置为机械式真空泵，与所述气密性保护箱体相连，用于对所述气密性空间进行抽气来降低机体内的氧气浓度；

所述冷却装置包括水冷装置和风冷装置，安装于所述三维打印设备的外部，用于对所述三维打印设备进行降温；

所述冷气喷射装置与所述位置驱动装置连接，用于对打印成型后的金属进行快速冷却。

一种三维打印方法，所述三维打印方法应用于所述的三维打印设备，包括如下步骤：

通过所述金属原料输送装置将金属原料输送至所述打印头内的高频磁场预加热装置的加热腔体内；

通过所述高频磁场预加热装置对金属原料进行预加热，得到软化但未融化的金属；

通过所述位置驱动装置将打印头内的所述软化但未融化的金属输送至正确的打印位置，并通过所述打印头的原料输出端口将所述软化但未融化的金属输出至正确的像素位置；

通过所述激光控制装置对所述正确的像素位置的所述软化但未融化的金属进行激光加热，实现三维激光打印。

可选的，所述通过所述激光控制装置对所述打印位置的所述软化但未融化的金属进行激光加热，实现三维激光打印的具体步骤包括：

步骤s1开始打印第一层，以支撑层作为打印第一层的基础，第一层为待打印层，在控制器的控制下，所述软化但未融化的金属与所述支撑层上的与所述控制器产生的待打印层中的待打印像素队列当中的第一个像素点所对应的位置进行接触，将所述第一个像素点所对应的位置作为正确的像素位置，所述支撑层的上表面与待打印层的底面共面；

步骤s2控制器根据用户设定或控制器产生的参数，对所述正确的像素位置施加激光，并由所述控制器控制所述激光打印装置施加的激光的功率，完成所述正确的像素位置的打印；

步骤s3控制器判断待打印层的打印是否完成，如果没完成，将所述待打印层中待打印像素队列当中的下一个像素点所对应的位置作为正确的像素位置，将所述软化但未融化的金属与所述正确的像素位置接触，然后重复步骤s2-s3，如果已完成待打印层的打印，并且需要打印下一层，就进入步骤s4，如果不需要打印下一层，打印结束；

步骤s4，开始打印新的一层，以已经打印成型的层为打印新的一层的基础，新的一层为待打印层，在控制器的控制下，所述软化但未融化的金属与已打印成型的层上的与控制器产生的待打印层中的待打印像素队列当中的第一个像素点所对应的位置进行接触,所述第一个像素点所对应的位置作为待打印层的正确的像素位置，已打印成型的层的上表面与待打印层的底面共面，重复步骤s2-s3。

可选的，由所述控制器控制所述激光功率控制器调节所述激光器施加激光的功率，完成所述正确的像素位置的打印的具体步骤包括：

通过所述控制器控制所述激光控制装置的施加的激光的功率，使所述打印位置的预加热后的金属温度升高但未融化，完成辅助性支架的打印；

通过所述控制器控制所述激光控制装置的施加的激光的功率，使所述打印位置的预加热后的金属温度升高且融化，完成目标零件的打印。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了三维打印设备及方法，所述三维打印设备包括金属原料输送装置、高频磁场预加热装置、位置驱动装置、激光控制装置、打印头、传感器组和控制器，采用高频磁场预加热装置对金属原料进行预加热，来减小激光打印时使金属融化所需的功率，降低了三维打印的成本，采用激光打印单元进行激光打印，保证了三维打印的精度，包含高频磁场预加热装置和激光控制装置的三维打印设备既保证了打印精度又降低了成本。

另外，通过调节激光控制装置的输出激光功率实现目标零件和可拆卸的辅助性支架的打印，实现了内部存在复杂空腔结构的零件的打印。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种三维打印设备的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的一种三维打印方法的流程图；

图3为本发明提供的一种三维打印方法的激光打印过程的一个实施例的流程图；

图4为本发明提供的一种三维打印方法的激光打印过程的另一个实施例的第一层打印的流程图；

图5为本发明提供的一种三维打印方法的激光打印过程的另一个实施例的第n层打印(n大于等于2)的流程图；

图6为本发明提供的一种三维打印方法的打印效果图；

其中，1为弹性支撑系统，2为打印平台，3为打印头，4为管路，5为传感器组，6为高频磁场预加热装置的预加热驱动装置，7为高频磁场预计热装置的电磁感应线圈，8为激光控制装置的激光输出光纤，9为激光控制装置的激光功率控制器和激光器，12为真空抽气装置的真空泵，13为冷气喷射装置，14为保护气体输送装置的保护气体瓶，15为接触检测装置，16为原料送装置，17为气密性保护箱体，18为金属原料，10为控制器，21为位置驱动装置。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种三维打印设备及方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种三维打印设备，包括包括金属原料输送装置16、高频磁场预加热装置、位置驱动装置、激光控制装置、打印头3、传感器组5和控制器10；

所述打印头3包括原料输入端口、原料输出端口，所述原料输入端口和所述原料输出端口分别设置于所述打印头的两端；

所述金属原料输送装置通过管路4与所述打印头3的原料输入端口连通，用于将金属原料18输送至打印头3；

所述高频磁场预加热装置包括电磁感应线圈7，所述电磁感应线圈内形成空心结构，所述空心结构为加热腔体，所述电磁感应线圈设置于所述打印头的内部，所述电磁感应线圈7的加热腔体、所述打印头3的原料输入端口和所述打印头3的原料输出端口相通；所述高频磁场预加热装置用于对从打印头3的原料输入端口输入的金属原料进行预计热；

所述位置驱动装置21与所述打印头连接，用于将所述打印头调整至正确的像素位置；

所述激光控制装置包括激光器和激光输出光纤8，所述激光输出光纤8从所述激光器连接到所述打印头3，所述激光输出光纤8设置于所述打印头3的外侧，具体的，所述激光输出光纤8的出口与所述打印头3的原料输出端口相外切，用于将从打印头3的原料输出端口流出至正确的像素位置的预加热后的金属进行激光加热，实现三维激光打印；

所述传感器组5用于获取三维打印所需的状态和位置信息；

所述控制器分别与所述传感器组、所述高频磁场预加热装置、所述激光控制装置、所述位置驱动装置、所述金属原料输送装置的通讯信号连接，用于实现对金属原料输送装置、高频磁场预加热装置、位置驱动装置和激光控制装置的控制。

具体的，所述传感器组5用于获取三维打印所需的状态信息，所述状态信息包括金属原料输送状态信息(包括金属原料输送过程中的实时速度、位置等信息，及当前输送的金属原料的量的信息等)、预加热状态信息(包括预加热过程中的实时温度和金属原料状态的信息等)、冷却系统温度状态信息(包括冷却水温和气温)和预加热后的金属的输送状态信息(包括输送过程中的实时速度、位置信息和输送的预加热的金属的数量的信息等)、打印的状态信息(包括打印过程中实时位置、状态信息等)；

可选的，所述激光控制装置还包括激光器和激光功率控制器，所述激光功率控制器与所述激光器电连接，所述激光器与所述激光输出光纤连通，所述激光器用于产生激光，所述激光功率控制器用于控制所述激光器产生的激光的功率的大小，所述激光输出光纤用于将所述激光产生的激光输出至所述打印头。

可选的，所述高频磁场预加热装置还包括预加热驱动装置，所述预加热驱动装置的控制端与所述控制器连接，所述预加热驱动装置的输出端与所述电磁感应线圈连接，用于在所述控制器的控制下驱动电磁感应线圈产生高频电磁场。具体的，所述打印头的数量可以是单个，也可以是多个。例如：打印头的数量为两个，两个打印头由两个高频磁场预加热装置加热，两个高频磁场预加热装置共用部分结构，但被分别独立控制；一个打印头的原料输出端口的直径为50微米的金属丝，另一个打印头的原料输出端口的直径为1毫米的金属丝，直径为1毫米的打印头用于粗打印，直径为20微米的打印头用于精细打印；两个打印头在打印过程中协同工作，可以实现高速打印。

可选的，所述位置驱动装置3为多轴运动机构，例如：xyz三轴运动机构、五轴机械臂，也可以是多个多轴机械装置联动，例如：驱动打印的机械装置与进行车削铣加工的机械装置互动。

可选的，所述三维打印设备还包括接触检测装置15，所述接触检测装置15与所述控制器10连接，用于检测所述打印头3与正确的像素位置是否接触，并将检测结果输送至所述控制器10。

可选的，所述金属原料输送装置16包括金属原料仓、金属原料输送机构，所述金属原料仓与所述打印头的原料输入端口通过管路连通，所述原料输送机构用于将所述金属原料仓中的金属原料通过管路输送至所述打印头。具体的，所述金属原料为金属丝料或金属浆料，金属丝料是一定直径的连续一定长度的金属丝，金属浆料是由金属粉末、添加物、和有机载体组成的一类适用于印刷或涂敷的膏状物，金属浆料在电子行业被广泛使用。

可选的，所述控制器10为通用计算机、嵌入式计算机、工控机或通用计算机与嵌入式计算机构成的复合计算机系统。

可选的，所述三维打印设备还包括气密性保护箱体17、保护气体输送装置、真空抽气装置12、冷却装置和冷气喷射装置13；

所述气密性保护箱体17将所述高频磁场预加热装置、所述位置驱动装置、激所述光发生装置、所述打印头包围在所述气密性保护箱体形成的气密性空间内；

所述保护气体输送装置包括保护气体瓶14和保护气体管路，所述保护气体管路与所述位置驱动装置连接，用于保护位置驱动装置输送过程中的预加热后的金属；

所属的真空抽气装置12为机械式真空泵，与所述气密性保护箱体相连，用于对所述气密性空间进行抽气来降低机体内的氧气浓度；

所述冷却装置包括水冷装置和风冷装置，安装于所述三维打印设备的外部，用于对所述三维打印设备进行降温；

所述冷气喷射装置13与所述位置驱动装置连接，用于对打印成型后的金属进行快速冷却，可选的，所述冷气喷射装置13包括冷却气瓶。

具体的，所述真空抽气装置包括真空泵电磁阀、压力传感模块、氧气浓度传感模块；具体的，电磁阀用来控制真空泵抽气管理的开关，在真空泵开启后开启，在真空泵关闭前关闭，用来隔绝外部空气。氧气浓度传感模块实时监测打印室内的氧气浓度，当氧气浓度不能满足打印条件时则开启保护气体输送装置和真空泵，当氧气浓度满足打印条件时关闭真空泵。所述真空泵安装于三维打印设备的外部。所述真空抽气装置受到控制单元的控制。

具体的，所述气密保护箱体用于把高频磁场预加热装置和激光加热的打印成型过程与大气隔离。

可选的，所述三维打印设备还可以包括多余金属收集器，用于收集多余金属；在开始正式打印之前的准备工作阶段和打印暂停、打印过程中预加热后的金属被长距离跨区域转移等情况下，多余金属收集器防止金属聚集和掉落；多余金属收集器受到计算机的控制。

所述多余金属收集器采用可翻转或可旋转的结构，主要由收集板、转轴、旋转驱动机构(例如电机或电磁铁)组成；多余金属收集器在工作时，多余金属收集器的收集板被翻转或旋转至高频磁场预加热装置的下方；高频磁场预加热装置下方的空间被调大至足以容纳多余金属收集器的收集板。

如图2所示，一种三维打印方法，所述三维打印方法应用于所述的三维打印设备，包括如下步骤：

步骤201通过所述金属原料输送装置将金属原料输送至所述打印头内的高频磁场预加热装置的加热腔体内；

步骤202通过所述高频磁场预加热装置对金属原料进行预加热，得到软化但未融化的金属；

步骤203通过所述位置驱动装置将打印头内的所述软化但未融化的金属输送至正确的打印位置，并通过所述打印头的原料输出端口将所述软化但未融化的金属输出至正确的像素位置；

步骤204通过所述激光控制装置对所述正确的像素位置的所述软化但未融化的金属进行激光加热，实现三维激光打印。

可选的，如图3所示，作为一种实施方式，步骤204所述通过所述激光控制装置对所述打印位置的所述软化但未融化的金属进行激光加热，实现三维激光打印的具体步骤包括：

步骤s1开始打印第一层，以支撑层作为打印第一层的基础，第一层为待打印层，在控制器的控制下，所述软化但未融化的金属与所述支撑层上的与所述控制器产生的待打印层中的待打印像素队列当中的第一个像素点所对应的位置进行接触，将所述第一个像素点所对应的位置作为正确的像素位置，所述支撑层的上表面与待打印层的底面共面；

步骤s2控制器根据用户设定或控制器产生的参数，对所述正确的像素位置施加激光，并由所述控制器控制所述激光打印装置施加的激光的功率，完成所述正确的像素位置的打印；

步骤s3控制器判断待打印层的打印是否完成，如果没完成，将所述待打印层中待打印像素队列当中的下一个像素点所对应的位置作为正确的像素位置，将所述软化但未融化的金属与所述正确的像素位置接触，然后重复步骤s2-s3，如果已完成待打印层的打印，并且需要打印下一层，就进入步骤s4，如果不需要打印下一层，打印结束；

步骤s4，开始打印新的一层，以已经打印成型的层为打印新的一层的基础，新的一层为待打印层，在控制器的控制下，所述软化但未融化的金属与已打印成型的层上的与控制器产生的待打印层中的待打印像素队列当中的第一个像素点所对应的位置进行接触,所述第一个像素点所对应的位置作为待打印层的正确的像素位置，已打印成型的层的上表面与待打印层的底面共面，重复步骤s2-s3。

可选的，所述由所述控制器控制所述激光功率控制器调节所述激光器施加激光的功率，完成所述正确的像素位置的打印的具体步骤包括：

通过所述控制器控制所述激光控制装置的施加的激光的功率，使所述打印位置的预加热后的金属温度升高但未融化，完成辅助性支架的打印；

通过所述控制器控制所述激光控制装置的施加的激光的功率，使所述打印位置的预加热后的金属温度升高且融化，完成目标零件的打印。

作为另一种实施方式，步骤204所述通过所述激光控制装置对所述打印位置的所述软化但未融化的金属进行激光加热，实现三维激光打印，包括打印第一层的步骤和打印第n层的步骤，其中，n大于等于2，具体为：

如图4所示，第一层打印流程，包括如下步骤：

步骤s401准备性工作就绪，准备开始打印金属物体的第一层；以打印平台作为打印第一层的基础；控制器调整打印头3的原料输出端口与打印平台2之间的距离以满足打印精度的需要。正常情况下，第一层应该是支架层，并非零件层，支架层与打印平台之间不需要太强的结合力，便于打印完成的零件能轻松的从打印平台上取下。

在控制器的控制下，通过所述金属原料输送装置将金属原料输送至所述高频磁场预加热装置，同时位置驱动装置将打印头移动到要打印的第一个像素的起始位置；

步骤s402通过所述高频磁场预加热装置对金属原料进行预加热，得到软化但未融化的金属；具体的，要打印的金属原料经过所述高频磁场预加热装置进行加热，在高频磁场内将金属原料迅速加热到融化的临界温度，这时金属已经软化但还具备一定的钢性强度，利用这一剩余强度将加热后的金属持续从打印头的输出端口输送到打印位置；

步骤s403控制器通过接触检测装置检测的信号判断软化后的金属与打印平台是否形成良好接触；

步骤s404如果软化后的金属还未到达打印平台，则暂停位置驱动装置，等待原料输送装置将软化后的金属输送至打印平台；

步骤s405根据打印条件设置，确定是否使用激光加热，如果使用激光加热，则打开激光器并调整至合适的输出功率。

步骤s406通过所述激光控制装置对所述打印位置的所述软化但未融化的金属进行激光加热，实现三维成型；具体的，在打印位置，通过激光打印装置进行激光加热，使预加热后的金属与已成型的金属或支撑层熔接在一起，通过改变激光的焦深及功率，改变层与层之间及像素点之间的结合力，实现辅助支架和目标零件的打印。

步骤s407根据打印条件，判断激光加热是否完成，完成后，则执行s408关闭激光器，如果未完成，则持续执行s406直至完成。

步骤s409根据打印条件的设定，判断是否完成了所有像素的打印，如果已经完成，所有像素的打印，则执行步骤s411。如果还有剩余像素未完成，则执行步骤410。

步骤s410打印头移动到下一个像素位置并输出预热后的金属，执行s402至s409。

步骤s411结束第一层打印。

如图5所示，打印第n层的流程(其中n大于等于2)：

步骤s501以完成打印的第一层为新的基础层，开始剩余层的打印，控制器调整打印头3与新的基础层之间的距离以满足打印精度的需要。

步骤s502在控制器的控制下，所述软化但未融化的金属与所述新的基础层上的与所述控制器产生的待打印层中的待打印像素队列当中的第一个像素点所对应的位置进行接触，将所述第一个像素点所对应的位置作为打印位置，所述新的基础层的上表面与待打印层的底面共面；

步骤s503通过所述位置驱动装置将所述软化但未融化的金属输送至激光打印装置的打印位置，同时判断软化后的金属与新的基础层是否形成良好接触；

步骤s504如果软化后的金属还未到达新的基础层，则暂停位置驱动装置，等待原料输送装置将软化后的金属输送至新的基础层；

步骤s505根据打印条件设置，确定是否使用激光加热，如果使用激光加热，则打开激光器并调整至合适的输出功率。

步骤s506通过所述激光控制装置对所述打印位置的所述软化但未融化的金属进行激光加热，实现三维成型；具体的，在打印位置，通过激光控制装置进行激光加热，使预加热后的金属与已成型的金属或支撑层熔接在一起，通过改变激光的焦深及功率，改变层与层之间及像素点之间的结合力，实现辅助支架和目标零件的打印。如打印效果图6所示，图中m02区域依然是支架层的一部分，则不输出激光或者输出低功率激光，降低层间结合强度，便于拆卸。图中m05区域是零件层，则输出高功率激光，使软化的金属彻底熔融并于之前打印的层完全融合，形成密实的零件结构。

步骤s507根据打印条件，判断激光加热是否完成，完成后，则执行s508关闭激光器，如果未完成，则持续执行s506直至完成。

步骤s509根据打印条件的设定，判断是否完成了所有层的打印，如果已经完成所有层的打印，则执行步骤s511。如果还有剩余的层未完成，则执行步骤步骤s510。

步骤s510打印头移动至下一个像素为止，并输出经预热后的金属，重复执行s502至s509。

s511结束本次打印。

具体的，所述控制器产生的待打印层中的待打印像素队列的过程分为两种情形：

所述控制器根据目标零件(即将要打印的零件)的形状、结构，自动生成可拆卸的辅助性打印体(例如与目标零件同步生成的辅助性支架)，为了方便拆卸，可拆卸的辅助性打印体的多数像素点的成型过程不需要通过激光照射来增强其结构强度；可拆卸的辅助性打印体的所有不需要通过激光照射来增强其结构强度的像素点都被标记为不需要施加激光的参数(情形一)；目标零件的实体区的所有像素点的成型过程需要通过激光照射来增强其结构强度，目标零件的所有实体区的像素点都被标记为需要施加激光的参数(情形二)。

在具体的实施过程之中：部分打印区域，主要由所要打印的零件的形状决定和/或由使用者设定，或者由计算机优化的算法决定，例如：在打印第一层时，为了便于将所打印的零件固定在支撑层上、但又为了便于将打印好的零件从支撑层上拆卸下来，在某些打印区域内(例如第一层的轮廓线的四个等分点)需要在预加热后的金属与支撑层之间施加激光以增强两者之间的连接，而在第一层的其它打印区域内不需要在预加热后的金属与支撑层之间施加激光以免导致所打印的零件与支撑层之间的结合力过强而难以拆卸。

在具体的实施过程之中：部分打印区域，主要分为高成型强度的区域和低成型强度的区域。例如：把目标零件的所有层设定为高成型强度的区域，高成型强度的区域以熔融的方式连接成型(即激光照射的强度足以融化预加热后的金属与已成型层的金属的接触部位)；把支架体这类辅助性支架结构的所有层设定为低成型强度的区域，低成型强度的区域的成型过程不需施加激光或者施加的激光不足以融化预加热后的金属和已成型层的金属。

在具体的实施过程之中：部分打印区域，主要分为高成型强度的区域、中成型强度的区域和低成型强度的区域。例如：把目标零件的所有层所对应的需要高成型强度的区域设定为高成型强度区域，把目标零件的所有层所对应的需要中成型强度的区域设定为中成型强度区域，把辅助性支架结构的所有层设定为低成型强度的区域，并且每类打印区域所需施加的激光强度可设定；其中，不需要施加激光的情况可以认为激光强度为零。

在具体的实施过程之中：所述激光打印的过程中，对预加热后的金属进一步激光加热的熔化程度或软化程度可调，通过调节温度高低来实现，并受计算机的控制；激光加热后的金属的流动速度以及在单位时间内的流量可调，通过调节挤出压力大小来实现，并受计算机的控制。

在具体的实施过程之中：所述的在预加热后的金属与已成型的层的金属之间施加激光，是在监测到预加热后的金属与已成型的层的金属相互接触之前开始施加激光直至接触之后。

在具体的实施过程之中：预加热后的金属与打印位置之间的接触方式为点蘸或拖拽；所述的点蘸，即预加热后的金属在一个像素点对应的位置与已成型层的金属接触并连接后被抬起，部分预加热后的金属与已成型层的金属粘连而留在已成型层的金属上面，其它部分的预加热后的金属与已成型层的金属分离，等到打印下一个像素点时再与已成型层的金属接触；所述的拖拽，即在打印过程中预加热后的金属以金属流的形式存在，金属流在需要打印的区域内相对于已成型层的金属的移动的同时保持与已成型层的金属接触，金属流的前部在与已成型层的金属接触，然后形成像素点，后续的金属流与待打印的像素点所对应的位置接触，直至打印结束或者暂停打印。

可选的，由所述控制器控制施加激光的功率，完成所述打印位置的打印的具体步骤包括：

通过所述控制器控制所述激光打印装置的施加激光的功率，使所述打印位置的预加热后的金属温度升高但未融化，完成辅助性支架的打印；

通过所述控制器控制所述激光打印装置的施加激光的功率，使所述打印位置的预加热后的金属温度升高且融化，完成目标零件的打印。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

(1)本发明通过在像素点成型的过程中施加激光，有别于现有的一些金属三维打印技术使用的电弧发热、高温等离子体加热、接触电阻加热的原理，以单个像素点为空间解析度将已成型金属体与当前正在成型像素点的交界面熔化或者提高交界面的温度，提高了打印产生的金属体的层间结合力；尤其是在当前正在成型像素点仍处于熔化的状态下(该熔化状态维持时间极短)，使用激光将该交界面的已成型金属体的一侧瞬间熔化，在已成型金属体一侧产生贴近该交界面的微型“熔池”，可以实现将两者以“熔融”的方式连接，该连接的过程类似于“电焊”，相当于每个像素点都是被精确焊接到已成型金属体上；因此，使用本发明的技术打印产生的零件强度高、打印速度快于接触电阻发热的加热方式。

(2)本发明通过使用熔化或软化的金属(尤其是使用熔化的金属)与已成型的金属体接触，并且该接触过程存在机械作用力，像素点之间以及正在成型的层与之前已成型的层之间的气体被驱赶走、缝隙被填充，像素点之间以及层间的“缝隙网络”少(“缝隙网络”结构在现有的使用铺金属粉层方式的选区激光熔化技术slm和电子束熔融技术ebm中普遍存在，需要在打印后进行高温热处理来提高材料密度)；因此，使用本发明的技术打印产生的金属零件密度高。

(3)本发明通过在单个像素点成型的过程中使用传感器监测每个像素点的金属原料与已成型金属体之间是否实现电气连接(即两者是否接触)，实现对每个像素点成型过程的实时监控，确保每个像素点都能有效地与已成型金属体连接。

(4)本发明通过控制特定区域的像素点与已打印成型的金属体之间的激光功率的强弱，在打印高强度层间结合力的金属零件的同时，同步产生层间结合力低的金属体作为辅助性支架，在打印结束之后拆除辅助性支架；还可以通过多个打印头(或者使用多个金属液化单元)，一个或一些打印头输出较高熔点的金属材料用于打印目标零件，另一个或另一些打印头输出较低熔点的金属材料用于打印辅助性支架体，在打印结束后将低熔点金属熔化和清除；因此本发明可以同步产生辅助性的支架/支架体，以实现打印复杂零件，例如内部存在复杂腔体和管道的金属零件。

(5)本发明将金属原料预加热熔化或软化后(尤其是熔化后)，在激光的照射下，液态金属与已打印成型金属体接触的同时、快速移动打印头，由于液态金属自身存在粘度，可以产生比所述打印头的原料输出端口的内径更小的像素点；由于打印头的原料输出端口的位置是被精确控制的，所挤出的液态金属的位置也被精确控制(有别于现有的一些使用“喷金属粉”方式的金属三维打印技术)，并且使用“激光焊接”的方式来连接像素点与已成型的金属体，激光的能量作用范围小且可控性高(有别于现有的一些金属三维打印技术使用的电弧发热、高温等离子体加热、接触电阻加热方式)，因此，本发明的成型精度高。

(6)本发明的位置驱动装置采用简单的运动驱动机构控制预加热后的金属的输送的位置和采用激光照射方式增强层间结合力，打印的幅面取决于位置驱动装置的运动控制范围，如果采用大型多轴运动机构，例如大型xyz三轴运动控制机构，就可以打印大型金属结构件。

(8)本发明使用了高频电磁感应预热的方式，不需要大功率激光系统(大功率激光系统价格昂贵，并且激光器的使用寿命普遍在一万小时以内)，并可以在非真空环境下打印成型(电子束熔融技术ebm需要在真空环境下成型，并且ebm设备制造成本和使用成本高昂)，发明的实施成本低廉，即生产成本和使用成本低。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以上所述，仅作为本发明的较佳具体实施例，不能以此限定本发明的实施范围，即依据本发明权利要求书及说明书内容所做的等效变换与修饰，皆仍属于本发明涵盖的范围。