一种金属3D打印设备的制作方法

本发明属于3d打印技术领域，具体涉及一种金属3d打印设备。

背景技术：

选择性激光熔化(selectivelasermelting,slm)是激光快速成型制造领域中最具发展潜力的技术之一。它基于分层叠加制造原理，通过激光束逐层熔化金属粉末而成型复杂结构金属零件，在此方面与其它常规制造技术相比具有不可替代的优势，已经成为研究热点。

然而，slm设备在成型金属零件过程中，因为激光快速成型局部热输入造成的不均匀温度场而产生残余应力，进而导致成型件翘曲、开裂，所以消除残余应力对抑制零件在成型过程中裂纹的产生具有重要意义。近年来研究发现对基板或粉末预热能降低残余应力，进而减少成型件翘曲、开裂。由于基板大多通过连接形式固定于成型平台上的，所以目前市场上的slm设备大多通过对整个成型平台采用加热来达到对基板加热的目的，由于只有加热板上方的基板需要加热，加热板向其他方向散发的热量不但对成型无益，而且因为加热温度较高时间较长，散发出的热量会对成型平台其他部件造成损伤导致部件失效，特别是成型平台与成型缸壁接触处的密封圈，热量会严重影响其使用寿命甚至导致密封圈老化失效，造成金属粉末的泄露及成型舱室保护气体的泄露，影响设备正常运行甚至造成危险。因此这种方式在实际成型中仍具有较大的局限性。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种可阻隔加热板与成型平台之间的热量传递，并且有效带走加热板下方的热量，从而防止该设备其他部件的损坏。其是通过如下技术方案实现的：

一种金属3d打印设备，包括成型缸以及可在成型缸内上下移动的成型平台，所述成型平台环设有密封圈，所述成型平台上设有加热板，所述加热板上设有底板，所述底板上设有用于承载打印模型的基板，所述基板与底板可拆卸连接；所述成型平台与加热板之间设有一层隔热板，所述成型平台内设有冷却水路。

进一步的，所述成型缸的缸壁内也设有冷却水路。

进一步的，所述成型缸缸壁内的冷却水路为圆柱螺旋状，该冷却水路的进水口在上，出水口在下。

进一步的，所述成型缸内的冷却水路靠近成型缸内壁设置。

进一步的，所述隔热板为纳米微孔隔热材料。

进一步的，所述成型平台的冷却水路靠近成型平台的顶壁设置。

进一步的，所述成型平台的冷却水路为平面螺旋状，平面螺旋状水路的中心始端为进水口该进水口位于成型平台的中心处，平面螺旋状水路的末端为出水口。

进一步的，所述密封圈为1-3圈。

与现有技术相比，本发明所具有的优点为：本发明提出一种金属3d打印设备，该设备在加热板下方增加隔热板，尽可能阻断加热板工作过程中热量的向下传导，同时在成型平台内部设置冷却水路，冷却水路有效的带走成型平台的多余热量，通过冷却水路以及隔热板对成型平台进行保护，从而保证密封圈以及成型平台下方的组件不受损伤。

附图说明

图1为本发明打印设备的结构示意图。

图2为本发明打印设备成型平台的横切面图。

图3为本实用新型打印设备成型缸的纵切面图。

如上各图：1-激光器；2-打印模型；3-基板；4-金属粉末；5-底板；6-加热板；7-隔热板；8-密封圈；9-成型平台；10-成型缸；91-第一冷却水路；92-初始水路；93-末端水路；94-电动缸；101-第二冷却水路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参考图1，本发明提出一种金属3d打印设备，包括激光器1、成型缸10以及可在成型缸10内上下移动的成型平台9，所述成型平台9上环设有密封圈8，所述成型平台9上设有加热板6，所述加热板6上设有底板5，所述底板5上设有用于承载打印模型4的基板3，所述基板3与底板5可拆卸连接；所述成型平台9与加热板5之间设有一层隔热板7，所述成型平台9内设有第一冷却水路91。

本发明通过在成型平台的内部设有第一冷却水路91，在加热过程中该冷却水路内部不断通冷却水，有效的带走加热板向下散发的热量，从而减小加热板热量对密封圈以及成型平台下方各组件如电动缸等、检测元器件光栅尺等的损伤；此外，本发明在加热板与成型平台之间设置了一层隔热板7，不仅可以有效的阻隔加热板6与成型平台9之间的热量传递，保护了成型平台各组件不被热量损坏，另一方面，避免加热板6直接与内循环有冷凝水的成型平台直接接触，减少了加热板6热量的散失。

本实施例中，成型平台9的冷却水路靠近成型平台的顶壁设置，有利于带走加热板向下散发的热量。进一步的，如图1-2所示，本实施例中成型平台的冷却水路为平面螺旋状，平面螺旋状水路的中心始端为进水口，该进水口位于成型平台的中心处，平面螺旋状水路的末端为出水口。由于进水口位于成型平台中央热量最集中区域，使得刚进入冷却水路内温度较低的冷却水可以集中冷却热量集中区域，而经过在水路中流动温度略微升高的冷却水用以冷却周边热量少的区域，可以达到整个成型平台从内向外温度均衡一致的效果。

为了方便将冷却水引入以及排出成型平台，本发明中的成型平台上还设有一段初始水路92以及末端水路93，其中初始水路92包括第一竖部，与第一竖部连通的横部，设于第一竖部末端的与成型平台进水口连通的第二竖部，其中第一竖部的进水口位于成型平台底部上；末端水路93的出水口位于成型平台底部上。

为了进一步带走密封圈上的热量，本发明在成型缸10内壁也添加冷却水路，即第二冷却水路101。在加热过程中成型缸壁冷却水路内部不断通冷却水，有效带走密封圈8上的热量，保护密封圈不被热量损伤。

进一步的，本实施例成型缸10缸壁内的冷却水路为圆柱螺旋状，该冷却水路的进水口在上，出水口在下。由上至下环绕在缸壁内部的冷却水路，在冷却密封圈的同时可以带走金属粉末中残余热量。

为了进一步保证冷却水对密封圈的冷却，本发明的成型缸内的冷却水路靠近成型缸内壁设置，如图1及图3所示。

在成型平台9内部设计添加冷却水路91，在设备运行过程加热板6加热时冷却水路91开启通冷却水，加热板6不加热时冷却水路91关闭。在成型缸10内部设计添加冷却水路101，在设备运行过程加热板6加热时冷却水路101开启通冷却水，加热板6不加热时冷却水路101关闭。

通过上述，本发明在成型平台内部以及成型缸缸壁内设置冷却水路，从两个方向为成型平台特别是密封圈进行冷却，使3d打印设备在为基板提供加热的同时，有效的保护成型平台下方各组件以及密封圈不被热量损伤，从而有效的保证设备的密封性及设备各组件正常运行。

本发明中的隔热板为纳米微孔隔热材料，可有效阻隔热量传递。

进一步的，所述密封圈为1-3圈。本发明的密封圈采用柔性密封圈，具体为硅橡胶材质。

对该设备上述各结构中做具体说明：激光器1为金属3d打印能量激光源1，在水平面扫描烧结金属粉末4（即金属3d打印原材料），实现3d打印每一层的成型。基板3，用于承载金属3d打印模型2的基板，打印模型2第一层是打印烧结在基板上的，最终的模型与基板相连在一起，打印一个模型需要一个基板，基板可通过螺钉或其他可拆卸的方式安装于底板5上，打印完成时将其拆下。底板5，用于固定基板3，同时与加热板6和隔热板7一起固定于成型平台9上，一般不拆卸。加热板6，用于为基板3和打印模型2提供热量，减小打印过程中模型上下部分温差，从而有效的降低内应力的生成。密封圈8固定在成型平台9上，环绕成型平台9一周，在成型平台9上下运动过程中与成型缸10有效的保证结构的密封性，防止金属粉末4的泄露及成型舱室保护气体的泄露。成型平台9，可以在成型缸上下移动，成型过程中带动上部所有组件包括打印模型4向下逐层运动，实现3d打印竖直方向的移动。本成型平台通过位于其下方的电动缸94带动其上下移动。其中，打印模型3为经过激光烧结打印的金属模型。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。