]每个带电金属微滴堆叠到平台6上后，判断所需微滴是否全部落下，若还有微滴未落下，循环执行步骤3.3-3.4和步骤4.1-4.5，直到打印完成，等待模型冷却，取下模型即可。
[0086]以上描述仅是本发明的一个具体事例，不构成对本发明的任何限制。显然对应本领域的专业人员来说，在了解本
【发明内容】
和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍然在本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于磁场调控的3D金属打印系统，包括 原材料送出加热装置(1)，用于将原材料送入打印机并使之升温变成熔融液态金属，输送给打印定位装置； 打印定位装置(2)，用于将熔融液态金属微滴堆叠到模型放置装置的对应位置上； 模型放置装置(3)，用于承接和放置待打印的模型； 控制驱动电路(4)，用于给各个装置提供控制信号，使其协同工作； 其特征在于: 原材料送出加热装置(1)，由步进电机(101)、定滑轮(102)、陶瓷导引管(103)、高频加温线圈(104)、钨质挤出头(105)和感应加速极板(106)组成；金属丝(5)经过定滑轮(102)和步进电机(101)的摩擦送入陶瓷导引管(103)，通过吸收高频线圈(104)的热量变成熔融金属液体，通过感应加速极板(106)电场的感应作用使其带上电荷，再通过电场的吸引力使金属液体飞离挤出头(105)形成带电金属微滴(6)，该金属微滴(6)穿过打印定位装置(2)的磁场，滴到模型放置装置(3)上； 打印定位装置(2)，由偏转磁场线圈(201)和偏转磁场铁芯(202)组成，偏转磁场铁芯(202)用来增强偏转磁场的强度；通过控制偏转磁场线圈(201)的电流强度，改变带电金属微滴(6)射在模型放置装置(3)上的位置； 模型放置装置(3)，由平台(301)和挡板(302)组成，平台(301)通过校准导线(7)连接到定滑轮(102)的金属轴上；挡板(302)用于在带电金属微滴(6)射到平台(301)之前为控制驱动电路(4)提供校准触发信号； 控制驱动电路(4)，用于给该系统中的各个电器装置提供控制信号和驱动电力，使其协同工作。2.根据权利要求1所述的打印系统，其特征在于:控制驱动电路(4)包括: X轴方向偏转磁场驱动电路(401)，用于根据系统控制芯片(407)的控制信号，为X轴方向偏转线圈提供驱动电力； Y轴方向偏转磁场驱动电路(402)，用于根据系统控制芯片(407)的控制信号，为Y轴方向偏转线圈提供驱动电力； 高频加温线圈驱动电路(403)，用于给高频加温线圈(104)提供驱动电力，使其产生热量加温原材料； 感应加速极板驱动电路(404)，用于给感应加速极板(106)提供电压，使原材料感应带电产生电场吸引带电金属微滴(6)射到模型放置装置(3)上； 光电耦合芯片(405)，用于隔离低压控制电路和高压驱动电路，防止人员触电； 数据下载芯片(406)，用于连接电脑和系统控制芯片(407)，下载待打印模型文件；系统控制芯片(407)，根据待打印模型的结构，给各个驱动电路提供的控制信号，使带电金属微滴(6)到达正确的落点； 模拟/数字采样芯片(408)，对校准导线(7)的电流进行采样，配合挡板(302)为系统控制芯片(407)提供校准偏转磁场电流强度比例系数的触发信号，以确定后续射出的带电微滴(6)在平台(301)上的偏转距离。3.根据权利要求1所述的打印系统，其特征在于:校准导线(7)上串联有模拟电流放大电路(8)，用于放大校准导线(7)中的电流，放大后的电流传输给控制驱动电路⑷的模拟/数字采样芯片(408)进行采样。4.根据权利要求1所述的打印系统，其特征在于:感应加速极板(106)由上极板和下极板组成，下极板上预留有一个孔；该孔用于使带电金属微滴(6)穿过感应加速极板后到达打印定位装置(2)的偏转磁场中。5.一种基于权利要求1打印系统的打印方法，包括如下步骤: 1)设计待打印模型，送入打印系统 在计算机上利用3D软件设计出所需的打印模型结构，并生成描述模型结构参数文件，通过数据下载芯片(406)下载到系统控制芯片(407)中； 系统控制芯片(407)根据模型文件描述的结构参数进行计算，得出模型所需的带电微滴数量以及每个带电微滴对应的偏转距离； 2)将金属丝熔化成金属液体: 启动3D打印机的电源，将金属丝(5)的一端放入步进电机(101)轮和定滑轮(102)形成的夹缝中，通过旋转步进电机(101)，使金属丝(5)被送入陶瓷导引管(103)中；再给高频线圈(104)通入高频电流使其产生热量以对金属丝(5)进行加温，使金属丝变成熔融金属液体； 继续旋转步进电机(101)使熔融金属液体从挤出头(105)中挤出； 3)给金属液体带上电荷，使其变为带电金属微滴: 给感应加速极板(106)加载上感应电压，使之产生电场，利用电场的感应作用使挤出的熔融金属液体带上电荷； 给感应加速极板106通入加速电压，使带电的金属液体所受到的吸引力增加并飞离挤出头，形成带电金属微滴(6)； 保持感应加速极板(106)的电压为加速电压，使带电金属微滴￠)穿过感应加速极板上的孔，通过偏转磁场改变运动轨迹后，堆叠在平台(301)上； 给感应加速极板(106)的通入感应电压，等待下一个金属微滴落下，再次执行上述感应和加速步骤，循环此过程，可以使所需的带电金属微滴依次落下； 4)调节偏转磁场的电流强度，进行打印: 系统控制芯片(407)结合偏转磁场电流与偏转距离的比例系数，以及每个带电微滴(6)对应的偏转距离，不断改变偏转磁场的电流强度，使依次落下的带电金属微滴(6)在平台(401)上堆叠到达各自对应的三维坐标上，形成所需的模型，完成打印。6.根据权利要求5所述的打印方法，其特征在于:步骤4)中的比例系数，即校准过程，按如下步骤计算: .4.1)记录偏转磁场的电流强度 将偏转磁场(201)的电流强度从零逐渐增加，使依次射出的带电金属微滴(6)受到的洛伦兹力不断增大，从而使其偏转距离增加；通过系统控制芯片(407)监测校准导线(7)的电流，当其电流骤减到零时，即挡板(302)挡住落下的带电金属微滴(6)时，此时挡板发出校准触发信号，系统控制芯片记录下偏转磁场的电流强度； .4.2)记录偏转距离: 手动测量挡板(302)边缘的位置，即偏转距离，将偏转距离记录到系统控制芯片(407)的程序中；.4.3)计算比例系数:系统控制芯片(407)用记录的偏转距离除以偏转磁场电流强度，求出比例系数。
【专利摘要】本发明公开了一种基于磁场调控的3D金属打印系统，主要解决现有3D打印机精度低，速度慢和成本高的问题。其包括：原材料送出加热装置(1)、打印定位装置(2)、模型放置装置(3)和控制驱动电路(4)，原材料送出加热装置将金属丝(5)升温带电变成带电金属微滴(6)再穿过打印定位装置的偏转磁场；打印定位装置实时调节偏转磁场强度，改变带电金属微滴的运动轨迹，使其准确堆积在模型放置装置的平台上；模型放置装置承接和放置待打印的模型；控制驱动电路给各个电器装置提供控制信号和驱动电力，使其协同工作。本发明利用洛伦兹力偏转带电金属微滴原理，对比传统激光或者电子束打印技术形成熔池，提高了打印精度和速度，降低了成本。
【IPC分类】B22F3/105, B33Y30/00, B33Y10/00
【公开号】CN105364073
【申请号】CN201510966964
【发明人】赵博然, 石光明, 张犁, 李甫, 王红林, 胡晨光
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月21日