本发明涉及3D打印制造技术领域,具体指多料仓可调节工作气体的压力进行3D打印作业,来加工金属、合金、或其它材料(Al2O3、SiC、塑料等)的系统及方法。
3D 打印被称为“智能制造工业的引擎”,3D 打印是对传统制造技术模式的颠覆,由材料切削减量加工模式转为材料添加增量制造模式。目前的单料仓金属烧熔3D打印在空气中常压力环境下进行有三种缺陷:①单料仓使得产品构件材料单一,一次只能打印一种材料构件。②常压力环境下打印使得构件内部微观结构单一,不能满足构件内部微观结构多样性(比常规更致密、或更疏松通透)的需求。③在空气中打印使得微量烧熔金属液滴暴露空气中,会吸附空气中的氧气、氮气、水蒸汽、粉尘杂质,在高温环境中参与金属的微冶炼过程,从而改变金属材料的元素配比,从而使构件成型后各种性能,如刚度、弹性、韧性、抗腐蚀性受到影响。同理,打印其它材料效果是一样的。
因此有必要提出一种多料仓供料、并通过工作气体施加一定压力下成型工件的系统及工艺方法,使3D打印技术更加先进、完美。
针对上述已公知技术缺陷,本发明提出“一种多料仓、压力可调型的3D打印装置及工艺方法”。
为实现上述目的,本发明由打印环境生成装置、3D打印装置组成,其技术特征是:所述的打印环境生成装置是由可自动启闭门的密闭工作室、压缩气泵、真空泵、一体化温度及压力传感器、气体成分抽样检测装置、环境系统控制单元组成,密闭工作室内腔底部设置有与压缩气泵的排气口连接的进气管道,密闭工作室内腔顶部设置有排气管道,排气管道分别与排气阀和循环阀连接,排气阀的出口通过管道连接真空泵的入口。循环阀通过管道依次与过滤装置、压缩气泵的进气口连接。过滤装置与压缩气泵的连通管道上设置有补气管道及补气阀,所述补气阀的入口与工作气体气源连接。所述过滤装置按循环气体流向依次是由粉尘过滤层、水汽吸附层、氧气吸附层、氮气吸附层、氢气吸附层串联组成。
本发明与现有技术相比,具有下列的创造性: ①本发明采用堕性气体、CO2气体作为工作气体 ,可使金属合金件打印过程中防止微量烧熔金属液滴暴露在空气中,排除空气中的氧气、氮气、水蒸汽参与融熔金属的微冶炼过程;防止空气改变金属材料的元素配比,保证成型构件的质量。 ②改变、调节工作气体的压力,可以使构件形成内部微观结构不同的构件。当密闭工作室的工作气体的压力大于1个标准大气压时,可以提高常规金属件的微观内结构致密性,增加构件的强度。当密闭工作室的工作气体的压力小于1个标准大气压时,可以使得金属件的材质呈现多孔疏松性及通透性,增加构件的性能多样化。 ③当储料仓为2分区储料仓时,可以一次打印出双复合材料构件。同理,当储料仓为多分区储料仓时,可以一次打印出多复合材料构件。 ④改变、调节工作气体浓度的百分比,可以控制其它气体状元素参与材料微熔融成型时的成分配比,从而调节最终构件的性能。
本发明结构简单易行,使多材料构件一次成型,改变工作压力,极大地增加了同种材料构件的不同性能。作业过程中不排放废液、废气、废渣,对环境友好。
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