金属材料3D打印设备及方法与流程

本发明涉及3d打印，尤其涉及一种金属材料3d打印设备及方法。

背景技术：

1、目前对金属材料进行3d打印常用slm(selective laser melting，选择性激光熔化)的方法，先在成型仓中铺好设定厚度的粉末，然后通过激光扫描的方式烧结成型。

2、但是尤其在打印一些有悬空结构的零件时，采用这种方法需要设计大量的支撑结构，否则零件将无法直接打印成型。零件成型后，支撑需要在后续的工艺中去除掉，零件去除支撑的工作量极大，并且去除完后的表面形貌特别差，还需要后续的繁琐的表面处理才能提高零件的表面质量。因此，目前采用slm工艺打印悬空结构零件，仍存在流程繁琐、表面质量低的问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种金属材料3d打印设备及方法，旨在解决目前采用slm工艺打印悬空结构零件存在的流程繁琐、打印效率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种金属材料3d打印设备，所述金属材料3d打印设备包括：

3、基座，所述基座包括底板和侧板；

4、与所述底板连接的竖直方向滑轨，所述竖直方向滑轨上安装有可移动的承载平台；

5、与所述侧板连接的水平方向滑轨，所述水平方向滑轨的位置高于所述竖直方向滑轨，所述水平方向滑轨上安装有可移动的滑杆，所述滑杆上安装有可移动的喷嘴固定装置，所述喷嘴固定装置安装有至少一个喷嘴，所述喷嘴和粉管连接；

6、位于所述水平方向滑轨上方的激光发射装置，所述激光发射装置的发射部朝向所述水平方向滑轨。

7、可选地，所述喷嘴的出粉口的口内径为1mm-2mm。

8、可选地，所述激光发射装置包括激光器和振镜。

9、可选地，所述竖直方向滑轨和所述水平方向滑轨均为单驱动双轨结构。

10、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种金属材料3d打印方法，使用如上文所述的金属材料3d打印设备进行打印，所述金属材料3d打印方法包括以下步骤：

11、将金属粉末和粘结剂的混合物送入所述喷嘴中；

12、控制所述喷嘴固定装置按照预设铺粉路径移动，通过所述喷嘴将所述混合物铺在所述承载平台的打印基板上；

13、开启所述激光发射装置，对所述混合物进行烧结，使所述粘结剂挥发，形成金属材料工件层；

14、通过所述竖直方向滑轨下降所述承载平台，使所述喷嘴和所述金属材料工件层之间维持预设距离，重复进行铺粉和烧结，直至得到完整的工件。

15、可选地，所述喷嘴为多个，各所述喷嘴中包含的金属粉末元素种类不同。

16、可选地，所述金属材料工件层的层厚为30μm-100μm。

17、可选地，所述激光发射装置的工作功率为300w-500w。

18、可选地，所述工件为悬空结构。

19、可选地，所述混合物中，粘结剂和金属粉末的质量比为1:5-1:10。

20、本发明提供的金属材料3d打印设备，包括：基座，所述基座包括底板和侧板；与所述底板连接的竖直方向滑轨，所述竖直方向滑轨上安装有可移动的承载平台；与所述侧板连接的水平方向滑轨，所述水平方向滑轨的位置高于所述竖直方向滑轨，所述水平方向滑轨上安装有可移动的滑杆，所述滑杆上安装有可移动的喷嘴固定装置，所述喷嘴固定装置安装有至少一个喷嘴，所述喷嘴和粉管连接；位于所述水平方向滑轨上方的激光发射装置，所述激光发射装置的发射部朝向所述水平方向滑轨。在进行打印的过程中，金属粉末和粘结剂的混合物从喷嘴中射出，到达承载平台的打印基板上，喷嘴固定装置带动喷嘴按照预设铺粉路径形成工件截面的形状，通过激光发射装置对混合物进行高温烧结，在高温的作用下混合物中的粘结剂完全挥发，如此，在打印悬空结构零件时，粘结剂的粘结作用可以代替原本支撑结构的支撑作用，实现无支撑的slm打印，由于打印时未添加支撑，粘结剂可以在激光的作用下完全去除，无需进行支撑的去除，打印流程极大的简化，表面质量得到提升。

技术特征：

1.一种金属材料3d打印设备，其特征在于，所述金属材料3d打印设备包括：

2.如权利要求1所述的金属材料3d打印设备，其特征在于，所述喷嘴的出粉口的内径为1mm-2mm。

3.如权利要求1所述的金属材料3d打印设备，其特征在于，所述激光发射装置包括激光器和振镜。

4.如权利要求1所述的金属材料3d打印设备，其特征在于，所述竖直方向滑轨和所述水平方向滑轨均为单驱动双轨结构。

5.一种金属材料3d打印方法，其特征在于，使用如权利要求1-4中任一项所述的金属材料3d打印设备进行打印，所述金属材料3d打印方法包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的金属材料3d打印方法，其特征在于，所述喷嘴为多个，各所述喷嘴中包含的金属粉末元素种类不同。

7.如权利要求5所述的金属材料3d打印方法，其特征在于，所述金属材料工件层的层厚为30μm-100μm。

8.如权利要求5所述的金属材料3d打印方法，其特征在于，所述激光发射装置的工作功率为300w-500w。

9.如权利要求5所述的金属材料3d打印方法，其特征在于，所述工件为悬空结构。

10.如权利要求5-9中任一项所述的金属材料3d打印方法，其特征在于，所述混合物中，粘结剂和金属粉末的质量比为1:5-1:10。

技术总结
本发明公开了一种金属材料3D打印设备及方法，属于3D打印技术领域，金属材料3D打印设备包括：基座，基座包括底板和侧板；与底板连接的竖直方向滑轨，竖直方向滑轨上安装有可移动的承载平台；与侧板连接的水平方向滑轨，水平方向滑轨的位置高于竖直方向滑轨，水平方向滑轨上安装有可移动的滑杆，滑杆上安装有可移动的喷嘴固定装置，喷嘴固定装置安装有至少一个喷嘴，喷嘴和粉管连接；位于水平方向滑轨上方的激光发射装置，激光发射装置的发射部朝向水平方向滑轨。本发明采用无支撑的3D打印方法，实现了简化悬空结构零件打印流程，提升零件表面质量的技术效果。

技术研发人员：马治博,陈国超,高超峰,汤华平,饶衡,毕云杰
受保护的技术使用者：季华实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15