一种3D打印的材料层叠工艺及其装置的制作方法

本专利申请涉及3d打印。

背景技术：

如百度百科之“3d打印”词条（网址：http://baike.baidu.com/link?url=e_x98madhovlmkqdjx8akwhvxez3i1venw6ntwrwkvpaqlcoyfj1w26_favi-ltpvm3j7t9m0yspjua0-w0wka#2）介绍，3d打印技术的应用推广颇受材料的限制。在工艺方面，该文给出如图1的表格。其中以线材为原料的，需要采用电子束作为热源，这存在需要真空环境、产生有害的x射线和设备昂贵——据《电子束快速成型》介绍（网址：http://wenku.baidu.com/link?url=ghcuf65v4flovorzom-bgufgw3furwyvl2pjyfxyti3kyxjtmve-bgcxkhkclrayh24iuidbpsgaydcocuykvvkl1ihfc0vywate5mkm92k）达60万欧元——的缺陷。

技术实现要素：

本专利申请的目的之一是公开一种3d打印的材料层叠工艺，目的之二是提供与该工艺相关的装置，以扩展廉价技术条件下3d打印的材料适用范围，降低设备、工艺和耗材的成本，使3d打印技术达到爆发性的应用增长，使社会得到环保、节能、节材和高效的零散自由制造的便利。

其工艺的方案是：在需要层叠材料的位置，（必要时在气体保护氛围下）以激光或电弧两者之最少任一作为热源，熔化材料的线材（最少是其局部），使之冷却凝固于该位置。其装置则依照该工艺方案，组合现有装置而获得。

即：一种3d打印的材料层叠工艺，是借助热源的放热在需要层叠材料的位置熔化材料，再使材料冷却凝固于该位置；其特征是：所说的材料为线材；所说的热源是激光或电弧两者之最少任一。

和：一种3d打印的材料层叠装置，包含相互位置对应的材料供给机构和热源装置，其特征是：所说的材料为线材；所说的材料供给机构为线材输送机构；所说的热源装置是激光装置或电弧装置两者之最少任一。其中线材输送机构可以参考甚至“拿来”现有塑胶材料3d打印机的相应机构；热源装置可以参考甚至“拿来”现有激光焊机或氩弧焊机的相应装置。

本专利申请的有益效果：相对于粉末材料，线材很便宜；相对于电子束装置，激光装置和电弧装置也是很便宜；两者组合，就突破了3d打印技术应用于高熔点材料（比如金属）零件的经济性上的瓶颈。从而给前文目的部分所说的“爆发性的应用增长”准备了条件。

关于本专利申请创造性的说明：有时候发明就是捅破窗户纸。对比图1所示的表格，发明人自己感概：这是多么薄的一层窗户纸啊！而且近30年了，竟然没有被捅破！何以会使得3d打印的应用推广如此缓慢？或许的解释是：人们致力于另外的方向，即希望获得低熔点同时具有高机械性能的材料，现在有些公司正在研发和经营这样的材料。另一方面，在社会和经济效益上，前文之“使3d打印技术达到爆发性的应用增长，使社会得到环保、节能、节材和高效的零散自由制造的便利”，是可望达成而且量额巨大的。

附图说明

下面结合附图详细介绍本专利申请的实施例。

图1是背景技术的列表。

图2是一种3d打印的材料层叠装置的示意图。

图中标记说明：1材料供给机构，2热源装置，9线材，99层叠件（即3d打印件）。

具体实施方式

一种3d打印的材料层叠工艺，是借助热源的放热在需要层叠材料的位置熔化材料，再使材料冷却凝固于该位置；其特征是：所说的材料为线材；所说的热源是激光或电弧两者之最少任一。

进一步的，所说的热源是激光。或者，进一步的，所说的热源是电弧。或者，进一步的，所说的热源包含激光和电弧。

在需要时，以气体（比如氩气）保护避免材料与大气发生化学反应。

如图2所示，一种3d打印的材料层叠装置，包含相互位置对应的材料供给机构1和热源装置2，其特征是：所说的材料为线材9；所说的材料供给机构为线材输送机构；所说的热源装置是激光装置或电弧装置两者之最少任一。

进一步的，所说的热源装置是激光装置。或者，进一步的，所说的热源装置是电弧装置。或者，进一步的，所说的热源装置包含激光装置和电弧装置。

其中线材输送机构可以参考甚至“拿来”现有塑胶材料3d打印机的相应机构；热源装置可以参考甚至“拿来”现有激光焊机或氩弧焊机的相应装置。

材料供给机构和热源装置的相互位置对应，是指两者以需要层叠材料的位置为中介的位置对应（需要层叠材料的位置是材料输送目的地，同时也位于热源装置的放热集中区）。

优选的，所说的热源装置附带气体保护装置。

以本发明的3d打印的材料层叠装置参与组构3d打印机时，可选择承托3d打印件的平台移动，也可以选择打印头（即3d打印的材料层叠装置）移动；通过打印头和平台之间的相对移动，使线材熔化在需要层叠材料的位置。所说的移动可借助三轴运动装置或者机械臂来实现。

以本发明的3d打印的材料层叠装置参与组构3d打印机时，可以有超过一组材料供给机构，输送不同材质或者不同线径的线材，从而可以使3d打印件的不同部位有不同的机械或化学或美学的性能。即有最少2组材料供给机构。

技术特征：

技术总结
一种3D打印的材料层叠工艺及其装置，为扩展廉价技术条件下3D打印的材料适用范围而发明。其工艺，是借助热源的放热在需要层叠材料的位置熔化材料，再使材料冷却凝固于该位置；其特征是：所说的材料为线材；所说的热源是激光或电弧两者之最少任一。其装置，包含相互位置对应的材料供给机构（1）和热源装置（2），其特征是：所说的材料为线材（9）；所说的材料供给机构为线材输送机构；所说的热源装置是激光装置或电弧装置两者之最少任一。

技术研发人员：陶巧武
受保护的技术使用者：陶巧武
技术研发日：2016.02.24
技术公布日：2017.09.01