金屬三維打印裝置及其打印方法與流程

本發明涉及金屬三維打印領域，尤其涉及一種光固化金屬三維打印裝置、一種熔融沉積成型的金屬三維打印裝置和各自的打印方法。
背景技術：
：3D打印機又稱三維打印裝置，是一種利用快速成型技術的機器，以數字模型文件為基礎，采用成型材料，通過逐層打印的方式來構造三維的實體。在打印前，需要利用計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面，即切片，從而指導3D打印裝置逐層打印。3D打印裝置在產品制造業獲得了廣泛的應用。具體按照成型方式FDM、DLP、SLA、SLS、SLM、3DP等3D成型的方法。熔融沉積成型(FDM)是通過在水平移動的打印頭擠出加熱熔融后的成型材料，并在成型座逐層疊堆形成三維模型。另外一種打印方式是激光燒結(SLM)，其利用粉末激光燒結成型，基本原理是用粉末鋪設一層后用激光燒結，然后再用粉末鋪設一層，再激光燒結一次，循環打印出三維立體實物。然而上述兩種打印方法都存在一定的局限性，如需要大功率的激光頭或者高溫熔化，才能夠實現金屬打印，這就需要三維打印設備非常專業的保護，而且能源消耗較多，成本非常高。而DLP三維打印是利用數字光處理技術使用一個投影儀逐層固化液態光敏樹脂，其能夠打印出來具有非常精細分辨率的物體。現有的DLP光固化3D打印裝置包括光發射裝置、打印平臺與樹脂槽，打印平臺位于樹脂槽內，光發射裝置朝向打印平臺照射，繼而在打印平臺上逐層形成需要打印的物體。然而，由于打印平臺在樹脂槽內上下移動，一方面，由于液體光敏樹脂與打印平臺的接觸，導致打印平臺向上的作用力很大，容易導致打印裝置液態樹脂槽底部材料損壞。另一方面，由于平臺的移動將會存在誤差，導致打印物體位置以及打印精度存在一定的誤差。同時由于一般成像光用于對樹脂等液態光固化材料進行照射固化，其能量較小，故無法對金屬材料打印成型，使用方面存在局限性。且光固化的成像方式由于成型材料缺乏回收結構，通常會造成成型材料的大量浪費。技術實現要素：本發明的第一目的是提供一種打印成型效率高、精度高和打印成本較低的光固化金屬三維打印裝置。本發明的第二目的是提供一種打印成型效率高、精度高和打印成本較低的光固化金屬三維打印裝置。本發明的第三目的是提供一種采用熔融沉積成型方式實現快速且高精度的金屬材料三維打印成型的金屬三維打印裝置。本發明的第四目的是提供一種打印成型效率高、精度高和打印成本較低的光固化金屬三維打印裝置的打印方法。本發明的第五目的是提供一種打印成型效率高、精度高和打印成本較低的光固化金屬三維打印裝置的打印方法。本發明的第六目的是提供一種采用熔融沉積成型方式實現快速且高精度的金屬材料三維打印成型的金屬三維打印裝置的打印方法。為了實現本發明第一目的，本發明提供一種光固化金屬三維打印裝置，包括控制裝置、第一平臺、刮板、第二平臺、光發射裝置和切削裝置，第一平臺接收控制裝置輸出的第一控制信號，第一平臺可沿豎直方向移動，第一平臺用于承載成型材料，成型材料包括液態光固化材料和金屬粉末，刮板接收控制裝置輸出的第二控制信號，刮板可沿水平方向移動，第二平臺接收控制裝置輸出的第三控制信號，第二平臺可沿豎直方向移動，刮板可將成型材料從第一平臺輸送至第二平臺上，光發射裝置接收控制裝置輸出的第四控制信號，光發射裝置位于第二平臺的上方，光發射裝置朝向第二平臺照射，切削裝置接收控制裝置輸出的第五控制信號，切削裝置可在第二平臺上進行切削移動。更進一步的方案是，金屬粉末的質量在成型材料的質量中的占比大于等于60%；成型材料呈粘稠狀液體。更進一步的方案是，光固化金屬三維打印裝置還包括清潔裝置，清潔裝置用于在第二平臺上移動和清潔。由上述方案可見，通過在第一平臺上承載成型材料，第二平臺用于成像，繼而利用刮板逐層地向第二平臺輸送成型材料，并在光發射裝置對成型材料中的液態光固化材料固化，由于成型材料包括液態光固化材料和金屬粉末，故金屬粉末通過液態光固化材料作為粘結劑進行位置三維固化，繼而可實現金屬三維的初步成型，同時在逐層光固化成型時經過切削裝置進行刨平、切削或形狀的打磨，后續可通過高溫固化燒結將光固化材料去除并實現金屬粉末之間的融合連接，最終完成金屬模型的三維打印，由于利用的是DLP光固化進行初步成型，其打印成型效率高和精度高，且相比于昂貴的SLM金屬三維打印裝置，SLM金屬三維打印裝置不僅價格高、后期維護成本大、消耗成本高，本案的光固化金屬三維打印裝置對金屬模型的打印不僅打印成本較低且結構較為簡單，易于維護。同時金屬粉末占60%，成型材料呈粘稠狀材料，使得成型材料更為具有附著力，也提高金屬打印的成像品質。以及通過清潔裝置對切削后的多余的成型材料進行清潔和回收。為了實現本發明第二目的，本發明提供一種光固化金屬三維打印裝置，包括控制裝置、第一平臺、刮板、第二平臺、噴嘴、光發射裝置和切削裝置，第一平臺接收控制裝置輸出的第一控制信號，第一平臺可沿豎直方向移動，第一平臺用于承載金屬粉末，刮板接收控制裝置輸出的第二控制信號，刮板可沿水平方向移動，第二平臺接收控制裝置輸出的第三控制信號，第二平臺可沿豎直方向移動，刮板可將金屬粉末從第一平臺輸送至第二平臺，噴嘴接收控制裝置輸出的第四控制信號，噴嘴用于朝向第二平臺噴射液態光固化材料，光發射裝置接收控制裝置輸出的第五控制信號，光發射裝置位于第二平臺的上方，光發射裝置朝向第二平臺照射，切削裝置接收控制裝置輸出的第六控制信號，切削裝置可在第二平臺上進行切削移動。更進一步的方案是，光固化金屬三維打印裝置還包括清潔裝置，清潔裝置用于在第二平臺上移動和清潔。更進一步的方案是，通過在第一平臺上承載金屬粉末，第二平臺用于成像，繼而利用刮板逐層地向第二平臺輸送金屬粉末，同時利用噴嘴均勻地朝向金屬粉末噴涂液態光固化材料，并在光發射裝置對成型材料中的液態光固化材料固化，由于成型材料包括液態光固化材料和金屬粉末，故金屬粉末通過液態光固化材料作為粘結劑進行位置三維固化，繼而可實現金屬三維的初步成型，同時在逐層光固化成型時經過切削裝置進行刨平、切削或形狀的打磨，后續可通過高溫固化燒結將光固化材料去除并實現金屬粉末之間的融合連接，最終完成金屬模型的三維打印，由于利用的是DLP光固化進行初步成型，其打印成型效率高和精度高，且相比于昂貴的SLM金屬三維打印裝置，SLM金屬三維打印裝置不僅價格高、后期維護成本大、消耗成本高，本案的光固化金屬三維打印裝置對金屬模型的打印不僅打印成本較低且結構較為簡單，易于維護。以及通過清潔裝置對切削后的多余的成型材料進行清潔和回收。為了實現本發明第三目的，本發明提供一種熔融沉積成型的金屬三維打印裝置，金屬三維打印裝置包括打印頭組件、成型座、移動組件、耗材供給組件和切削裝置，移動組件用于移動打印頭組件，耗材供給組件用于驅動第一成型材料和第二成型材料輸送到打印頭組件中，第一成型材料和第二成型材料中的至少一個包括金屬材料和粘結劑，打印頭組件用于在成型座上擠出第一成型材料和/或第二成型材料，移動組件還用于移動切削裝置在成型座上進行切削。更進一步的方案是，金屬三維打印裝置還包括清潔裝置，移動組件還用于移動清潔裝置在成型座上進行清潔。由上述方案可見，通過耗材供給組件和打印頭組件分別打印具有不同金屬材料的成型材料，同時采用打印頭擠出成像的原理，利用FDM的成型方式進行三維打印，同時在逐層光固化成型時經過切削裝置進行刨平、切削或形狀的打磨，其成型效率高、精度高、成本低，繼而能夠實現多金屬材料的三維模型打印,其能夠形成具有新金屬性能的三維模型。以及通過清潔裝置對切削后的多余的成型材料進行清潔和回收。為了實現本發明第四目的，本發明提供一種光固化金屬三維打印裝置的打印方法，光固化金屬三維打印裝置包括控制裝置、第一平臺、刮板、第二平臺、光發射裝置和切削裝置，第一平臺接收控制裝置輸出的第一控制信號，第一平臺可沿豎直方向移動，第一平臺用于承載成型材料，成型材料包括液態光固化材料和金屬粉末，刮板接收控制裝置輸出的第二控制信號，刮板可沿水平方向移動，第二平臺接收控制裝置輸出的第三控制信號，第二平臺可沿豎直方向移動，光發射裝置接收控制裝置輸出的第四控制信號，光發射裝置位于第二平臺的上方，切削裝置接收控制裝置輸出的第五控制信號，打印方法包括：刮板將成型材料從第一平臺輸送至第二平臺上，并將第二平臺上的成型材料刮平；光發射裝置朝向第二平臺上照射；切削裝置對位于第二平臺上光固化后的成型材料進行切削；第二平臺下降預設距離，第一平臺上升預設距離。為了實現本發明第五目的，本發明提供一種光固化金屬三維打印裝置的打印方法，包括控制裝置、第一平臺、刮板、第二平臺、噴嘴、光發射裝置和切削裝置，第一平臺接收控制裝置輸出的第一控制信號，第一平臺可沿豎直方向移動，第一平臺用于承載金屬粉末，刮板接收控制裝置輸出的第二控制信號，刮板可沿水平方向移動，第二平臺接收控制裝置輸出的第三控制信號，第二平臺可沿豎直方向移動，噴嘴接收控制裝置輸出的第四控制信號，光發射裝置接收控制裝置輸出的第五控制信號，光發射裝置位于第二平臺的上方，切削裝置接收控制裝置輸出的第六控制信號，打印方法包括：刮板將金屬粉末從第一平臺輸送至第二平臺上，并將第二平臺上的金屬粉末刮平；噴嘴用于朝向第二平臺上的金屬粉末噴射液態光固化材料；光發射裝置朝向第二平臺上照射；切削裝置對位于第二平臺上光固化后的成型材料進行切削；第二平臺下降預設距離，第一平臺上升預設距離。為了實現本發明第六目的，本發明提供一種熔融沉積成型的金屬三維打印裝置的打印方法，金屬三維打印裝置包括打印頭組件、成型座、移動組件、耗材供給組件和切削裝置，移動組件用于移動打印頭組件，耗材供給組件用于驅動第一成型材料和第二成型材料輸送到打印頭組件中，第一成型材料和第二成型材料中的至少一個包括金屬材料和粘結劑；打印方法包括：打印頭組件在成型座上擠出第一成型材料和/或第二成型材料；切削裝置對位于成型座上的第一成型材料和/或第二成型材料進行切削。由上述方案可見，通過上述不同方式進行金屬三維成像，同時在逐層光固化成型時經過切削裝置進行刨平、切削或形狀的打磨，其成型效率高、精度高、成本低，上述方案中的光固化金屬三維打印方法對金屬模型的打印不僅打印成本較低且結構較為簡單，易于維護。附圖說明圖1是本發明光固化金屬三維打印裝置第一實施例結構原理圖。圖2是本發明光固化金屬三維打印裝置第二實施例結構原理圖。圖3是本發明光固化金屬三維打印裝置第三實施例結構原理圖。圖4是本發明金屬三維打印裝置的打印裝置第一實施例的原理示意圖。圖5是本發明金屬三維打印裝置的打印裝置第二實施例的原理示意圖。圖6是本發明三維成型絲料的制造方法實施例的流程圖。圖7是本發明三維成型絲料的制造方法實施例的螺桿擠出機和成型擠出機頭的結構圖。圖8是三維成型絲料實施例的絲狀材料處于直線狀態和彎曲狀態時的示意圖。圖9是三維成型絲料實施例的測試圖。以下結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。具體實施方式光固化金屬三維打印裝置第一實施例：參照圖1，光固化金屬三維打印裝置包括控制裝置1、平臺11、容納腔111、平臺12、容納腔121、刮板21、光發射裝置22、切削裝置23和清潔裝置24，控制裝置1采用具有運算能力的單片機和處理芯片，容納腔111和容納腔121在上方均設置有開口，平臺11位于第一容納腔中，平臺12位于第二容納腔中。平臺11接收控制裝置1輸出的控制信號，平臺11在容納腔111內可沿豎直方向移動，平臺11用于承載成型材料，成型材料包括液態光固化材料和金屬粉末，金屬粉末的質量在成型材料的質量中的占比大于等于60%，使得成型材料呈粘稠狀液體，成型材料可疊堆在平臺11上。平臺12接收控制裝置1輸出的控制信號，平臺12可在容納腔121內沿豎直方向移動，刮板21接收控制裝置1輸出的控制信號，刮板21呈長條狀設置，刮板21可沿水平方向移動。光發射裝置22接收控制裝置1輸出的控制信號，光發射裝置22采用數字激光頭并通過DLP方式進行照射成像，光發射裝置22位于平臺12的上方，光發射裝置22朝向平臺12照射成像圖像光線。切削裝置23接收控制裝置1輸出的控制信號，清潔裝置24與切削裝置23連接，切削裝置23和清潔裝置24可一同在平臺12上移動，切削裝置23對光固化后的成型材料進行切削和刨平，清潔裝置24跟隨式的移動可對切削后活刨平后的剩余成型材料進行清潔。優選地，清潔裝置可采用負壓抽取式地進行清潔，或者清潔裝置還可采用掃刷式地進行清潔，或者采用高壓噴氣式地進行清潔。上述的刮板、清潔裝置和切削裝置均可采用常規的移動方式進行移動，如螺桿驅動、皮帶驅動等常規的移動方式，而切削裝置也是可以采用機械手進行更為靈活的移動，使得切削裝置能夠對三維模型的側面頂面進行不同角度的加工，當然切削裝置和清潔裝置是可以單獨分別驅動，使得切削裝置具有更高的靈活度。光固化金屬三維打印裝置的打印方法第一實施例：上述光固化金屬三維打印裝置第一實施例進行金屬三維成像時，開始時，平臺11一般位于容納腔111內，平臺11上疊堆多層成型材料，平臺12一般位于容納腔121的開口處，首先刮板21將成型材料從平臺11輸送至平臺12上，并將成型材料刮平，隨后光發射裝置22向平臺12的成型材料進行照射，由于照射的成像光使得成型材料中的液態光固化材料固化，繼而使預設的照射區域固化，而光固化材料作為金屬粉末粒子之間的粘結劑，也使得金屬粉末在預設的照射區域位置固定。隨后切削裝置23和清潔裝置24移動至光固化后的成型材料上，進行切削并清潔。然后成像完畢的平臺11往上移動預設距離，而平臺12往下移動預設距離。隨后繼續執行刮板21將成型材料輸送至平臺12上，以及光發射裝置22對成型材料進行光固化處理，以及平臺的上下移動，直至三維模型逐層打印完畢。最后將初步完成的含有金屬粉末的三維模型從平臺12上取出，并對其進行高溫固化燒結，高溫固化燒結會將模型中的光固化材料如樹脂去除，并將金屬粉末加熱熔融和相互結合，最終完成金屬三維模型打印。光固化金屬三維打印裝置第二實施例：參照圖2，光固化金屬三維打印裝置包括控制裝置3、平臺31、容納腔311、平臺32、容納腔321、刮板41、光發射裝置42、噴頭43、切削裝置44和清潔裝置45，控制裝置3采用具有運算能力的單片機和處理芯片，容納腔311和容納腔321在上方均設置有開口，平臺31位于第一容納腔中，平臺32位于第二容納腔中。平臺31接收控制裝置3輸出的控制信號，平臺31在容納腔311內可沿豎直方向移動，平臺31用于承載金屬粉末51，金屬粉末51可疊堆在平臺31上。平臺32接收控制裝置3輸出的控制信號，平臺32可在容納腔321內沿豎直方向移動，刮板41接收控制裝置3輸出的控制信號，刮板41呈長條狀設置，刮板41可沿水平方向移動。噴頭43接收控制裝置3輸出的控制信號，噴頭43可沿水平方向移動，噴頭43可呈長條狀延伸設置并用于朝向平臺32噴射液態光固化材料52。光發射裝置42接收控制裝置3輸出的控制信號，光發射裝置42采用數字激光頭并通過DLP方式進行照射成像，光發射裝置42位于平臺32的上方，光發射裝置42朝向平臺32照射成像光。切削裝置44接收控制裝置1輸出的控制信號，清潔裝置45與切削裝置44連接，切削裝置44和清潔裝置45可一同在平臺32上移動，切削裝置44對光固化后的成型材料進行切削和刨平，清潔裝置45跟隨式的移動可對切削后活刨平后的剩余成型材料進行清潔。光固化金屬三維打印裝置的打印方法第二實施例：上述光固化金屬三維打印裝置第二實施例進行金屬三維成像時，開始時，平臺31一般位于容納腔311內，平臺31上疊堆多層成型材料，平臺32一般位于容納腔321的開口處，首先刮板41將金屬粉末從平臺11輸送至平臺12上，并將金屬粉末刮平，然后噴頭43水平移動并朝向平臺32上金屬粉末51噴射液態光固化材料52，金屬粉末51和液態光固化材料52相互融合，由于金屬粉末的直徑一般在8納米左右，金屬粉末之間容易相互吸引繼而易成金屬粉末團，其是不容易鋪平的，在噴射液態光固化材料52后，為了使該層更加平整，刮板41再對平臺32上的金屬粉末51和液態光固化材料52再次刮平。隨后光發射裝置42向平臺32的液態光固化材料52進行照射，由于照射的成像光使得液態光固化材料固化，繼而使預設的照射區域固化，而光固化材料作為金屬粉末粒子之間的粘結劑，也使得金屬粉末在預設的照射區域位置固定。然后切削裝置44和清潔裝置45移動至光固化后的成型材料上，進行切削并清潔。然后成像完畢的平臺31往上移動預設距離，而平臺32往下移動預設距離。隨后繼續執行刮板41將金屬粉末輸送至平臺32上，再噴射液態光固化材料，以及光發射裝置42進行光固化處理，以及平臺的上下移動，直至三維模型逐層打印完畢。最后將初步完成的含有金屬粉末的三維模型從平臺32上取出，并對其進行高溫固化燒結，高溫固化燒結會將模型中的光固化材料如樹脂去除，并將金屬粉末加熱熔融和相互結合，最終完成金屬三維模型打印。光固化金屬三維打印裝置第三實施例：參照圖3，并基于上述光固化金屬三維打印裝置第一和第二實施例的原理上，可對光固化金屬三維打印裝置的工位進行改進，如設置多個用于承載成型材料或金屬粉末的平臺61，平臺61可分別承載不同金屬材料，設置多個承載模型的平臺62，并在每個平臺62的上方設置用于照射成像的光發射裝置，而平臺61和平臺62之間相互交叉相鄰地設置，即多個平臺61可以設置在平臺62的外周，使得通過設置在側面的兩個刮板63可對平臺62進行成型材料輸送和刮平，以及通過設置在側面的兩個噴頭64通過移動便可對平臺62進行噴射，進行多種金屬混合打印成型時，可進行交替鋪金屬粉末以及噴射液態光固化材料，以及設置在側面的兩個切削裝置65和清潔裝置66，可對平臺62上的模型進行切削和清潔,利用多工位的設置實現不同金屬的金屬三維打印，以及提高打印成型效率。上述金屬粉末可以采用青銅、鈷基合金、銅基合金、金基合金、鎳基合金、不銹鋼、鐵、鉛、鋅合金中的至少一種，以及本案中的第一平臺、第二平臺、刮板和噴頭均內置有移動電機并可沿預設軌道沿水平移動或豎直移動，控制裝置通過控制信號控制移動電機的轉動便可實現移動。熔融沉積成型的金屬三維打印裝置第一實施例：參照圖4，金屬三維打印裝置包括打印頭組件、成型座、移動組件、耗材供給組件、切削裝置73和清潔裝置74，三維打印裝置1安裝有X軸移動電機、Y軸移動電機和Z軸移動電機(未標示)，X軸移動電機、Y軸移動電機和Z軸移動電機構成本實施例的移動組件，在Z軸移動電機上連接有螺桿，Z軸移動電機上通過螺桿驅動成型座在Z軸方向上移動。X軸移動電機和Y軸移動電機驅動打印頭組件在水平XY方向上移動，打印頭組件包括打印頭71和第二打印頭72，打印頭71用于擠出所述成型材料711，打印頭72用于擠出成型材料712，耗材供給組件可通過滾輪方式將成型材料輸送至打印頭中。切削裝置73和清潔裝置74可一同在成型座上移動，切削裝置73對成型材料進行切削和刨平，清潔裝置74跟隨式的移動可對切削后活刨平后的剩余成型材料進行清潔。移動組件還包括對切削裝置73和清潔裝置74進行移動的移動機構，該移動機構可以采用常規的移動方式進行移動，如螺桿驅動、皮帶驅動等常規的移動機構。熔融沉積成型的金屬三維打印裝置第二實施例：參照圖5，在金屬三維打印裝置第二實施例中對打印頭組件進行改進，具體為，打印頭組件包括引導裝置、噴嘴83和加熱器82，引導裝置連接在耗材供給組件和打印頭組件14之間的，引導裝置包括殼體81，在殼體81的上端部設置有兩個輸入端，在殼體81的下端部設置有輸出端813，在輸入端和輸出端813之間連通地開設有通道811，在另一輸入端和輸出端813之間連通地開設有通道812，通道811和通道812均為殼體81開設的通槽。通道811和通道812在其各自的下端部相互連通地設置，使得通道811和通道812呈Y型樹杈狀地分布。在通道811和通道812靠近上端部的位置上分別安裝有位置檢測裝置(未表示)，位置檢測裝置可采用激光檢測等常用的位置檢測器，通過位置檢測裝置可對成型材料的位置進行檢測，并將位置檢測的結果反饋至三維打印裝置中。加熱器82套在噴嘴83外，加熱器82可對噴嘴83內的成型材料進行加熱并使成型材料加熱至熔融狀態，具體溫度大致在150-200攝氏度，其能夠將粘結劑加熱至熔融狀態。加熱器82的輸入端與輸出端813連通設置。金屬三維打印裝置第二實施例還包括切削裝置84和清潔裝置85，切削裝置84對成型材料進行切削和刨平，清潔裝置85跟隨式的移動可對切削后活刨平后的剩余成型材料進行清潔。熔融沉積成型的金屬三維打印裝置的打印方法第一實施例：應用上述金屬三維打印裝置第二實施例，即成型材料711和成型材料712均包括金屬材料和粘結劑，且成型材料711的熔點低于成型材料712的沸點，以及成型材料711和成型材料712的熔點相接近。打印頭組件在成型座上擠出成型材料711和成型材料712的步驟包括：首先，耗材供給組件驅動成型材料711進入至引導裝置并驅動，并驅動至打印頭組件中，繼而加熱，然后打印頭組件在成型座上擠出一層成型材料711，隨后切削裝置84和清潔裝置85移動至成型材料711上，進行切削并清潔。隨后，成型座下降預設距離后，打印頭組件在成型材料711上擠出一層成型材料712，然后切削裝置84和清潔裝置85移動至成型材料712上，進行切削并清潔。最后實現不同層采用不同金屬材料進行三維模型打印。打印完畢后，從成型座取出，將進行高溫燒結，兩種金屬材料相互熔融混合，形成具有新的金屬性能的金屬三維模型。將兩種金屬材料相互融合打印，還可以先在打印頭內進行混合，具體為，成型材料711和成型材料712在打印頭組件內混合后形成混合成型材料，在一并從打印頭擠出繼而形成混合金屬三維打印。熔融沉積成型的金屬三維打印裝置的打印方法第二實施例：在金屬三維打印裝置第一第二實施例的應用基礎上，在打印一層模型時，可以根據實際模型設計隨時切換打印的成型材料，即一層模型同時采用成型材料711和成型材料712進行打印。上述打印方法第一實施例和第二實施例，其優選的金屬材料為，成型材料711的金屬材料為鋅基合金，鋅基合金的熔點在450-480攝氏度，成型材料712的金屬材料為鋁基合金，鋅基合金的熔點溫度在580-650攝氏度。熔融沉積成型的金屬三維打印裝置的打印方法第三實施例：又或者只采用一種成型材料，即打印頭組件在成型座上打印一種成型材料并使其成三維模型。熔融沉積成型的金屬三維打印裝置的打印方法第四實施例：應用上述金屬三維打印裝置第一第二實施例，并對成型材料的性質做出調整，具體為，成型材料711和成型材料712均包括金屬材料和粘結劑，且成型材料711的熔點高于成型材料712的沸點。其優選的金屬材料為，成型材料712的金屬材料為鋅基合金，鋅基合金的熔點在450-480攝氏度，成型材料711的金屬材料為不銹鋼合金，不銹鋼合金的熔點溫度在1200-1300攝氏度。打印頭組件在成型座上擠出成型材料711和成型材料712的步驟包括：在需要打印一些需要支撐結構的三維模型時，首先打印頭組件在成型座上擠出成型材料711，將成型材料711作為支撐部位，來支撐成型材料712的打印。打印一層后，切削裝置和清潔裝置移動至成型材料711上，進行切削并清潔。隨后執行實體部位的打印，成型座下降預設距離后，打印頭組件14在成型材料711上擠出成型材料712，繼而實現支撐部位和實體部位的配合打印。打印該層后，切削裝置和清潔裝置移動至成型材料712上，進行切削并清潔。打印完畢后，從成型座取出，將進行高溫燒結，由于實體部位是成型材料712，故加熱至成型材料712熔融溫度即可，而成型材料711由于溫度低還處于未固化或還處于粉末狀態，所以清理和去除成型材料711是較為容易的。熔融沉積成型的金屬三維打印裝置的打印方法第五實施例：上述實施例的成型材料均含有金屬材料，本實施例采用的方案是，成型材料711包括金屬材料和粘結劑，金屬材料可采用鋅基合金，成型材料712為支撐材料，支撐材料可采用ABS樹脂或PLA聚乳酸，成型材料711的熔點高于所述成型材料712的熔點。打印頭組件在成型座上擠出成型材料711和成型材料712的步驟包括：在需要打印一些需要支撐結構的三維模型時，首先打印頭組件在成型座上擠出成型材料712，將成型材料712作為支撐部位，來支撐成型材料711的打印。打印該層后，切削裝置和清潔裝置移動至成型材料712上，進行切削并清潔。隨后執行實體部位的打印，成型座下降預設距離后，打印頭組件在成型材料712上擠出成型材料711，繼而實現支撐部位和實體部位的配合打印。打印該層后，切削裝置和清潔裝置移動至成型材料711上，進行切削并清潔。打印完畢后，從成型座取出，將進行高溫燒結，由于實體部位是成型材料711，故需加熱至成型材料711熔融溫度，而為ABS樹脂或PLA聚乳酸的支撐材料將會氣化排出，所以清理和去除成型材料712是較為容易的。熔融沉積成型的金屬三維打印裝置的打印方法第六實施例：除了不同金屬材料的混合打印外，還可以采用金屬材料與非金屬材料之間的混合打印，具體為，可采用金屬三維打印裝置的打印裝置第二實施例進行混合打印，第一成型材料包括第一金屬材料和第一粘結劑，第二成型材料采用非金屬材料，如可采用陶瓷墨水，其用于色彩的成像，或者可采用永磁材料、陶瓷粉末或稀土粉末等，用于改良金屬特性。由上可見，通過耗材供給組件和打印頭組件分別打印具有不同金屬材料的成型材料，同時采用打印頭擠出成像的原理，利用FDM的成型方式進行三維打印，和打印后進行及時切削刨平處理，其成型效率高精度高成本低，繼而能夠實現多金屬材料的三維模型打印,其能夠形成具有新金屬性能的三維模型。三維成型絲料的制造方法實施例和三維成型絲料實施例：上述實施例中的成型材料通過絲狀拉伸制作便可形成本實施例中的三維成型絲料，以下實施例具體講述本案三維成型絲料是如何制作而成和成分配比。本發明提供的三維成型絲料包括有金屬材料、粘結劑、分散劑、柔韌性增強劑以及穩定劑，其中，金屬材料占三維成型絲料的總重量的百分比是80%至90%；粘結劑占三維成型絲料的總重量百分比是1%至10%；分散劑占三維成型絲料的總重量百分比是0.1%至5%；柔韌性增強劑占三維成型絲料的總重量百分比是0.1%至5%；穩定劑占三維成型絲料的總重量百分比是0.1%至1%。優選地，金屬材料為Fe/Ni金屬材料（鐵鎳合金）、Wc/Co/Cu金屬材料（碳化鎢/鈷/銅合金）、YBa2Cu3O7金屬材料（釔鋇銅氧化物）、SiC金屬材料（碳化硅）、Si3N4金屬材料（氮化硅）、Si/Al金屬材料（硅鋁合金）、Al2O3/Tic金屬材料（氧化鋁/碳化鈦復合材料）、鐵金屬材料、鈷金屬材料、鉬金屬材料、鉻金屬材料、鈮金屬材料、鎳金屬材料、錳金屬材料、鎢金屬材料、銅金屬材料、鋁金屬材料。優選地，粘結劑為石蠟基粘結劑、蜂蠟、硬脂酸、巴西棕櫚蠟、乙烯丙烯酸乙酯、苯乙烯丙烯腈（SAN）樹脂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS）樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇甲謎醋酸酯、2-吡咯烷酮、聚對苯二甲酸丁二醇酯、乙基纖維素、醋酸纖維、羥丙基纖維素、低氮硝化纖維素、乙烯-丁烯纖維素、聚乙烯縮丁醛、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、尼龍。優選地，分散劑為以下物質中的至少一種：聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、聚丙烯酸酯（PEA）。穩定劑為氧化鋅類熱穩定劑。優選地，柔韌性增強劑為鄰苯二甲酸二辛脂和鄰苯二甲酸二丁脂的混合物，鄰苯二甲酸二辛脂和鄰苯二甲酸二丁脂的重量百分比為0.1：1至10：1。優選地，金屬材料占據的重量百分比是85%至90%；粘結劑占據的重量百分比是4%至9%；分散劑占據的重量百分比是0.5%至3%；柔韌性增強劑占據的重量百分比是0.5%至3%；穩定劑占據的重量百分比是0.5%至0.8%。第一實施例：本實施例的三維成型絲料的制造方法包括下面的步驟。如圖6所示，首先，執行準備步驟S1，取得80份鐵鎳合金（Fe/Ni）金屬材料、10份石蠟基粘結劑、0.5份聚酰胺分散劑、0.5份柔韌性增強劑和0.5份氧化鋅熱穩定劑。其中，柔韌性增強劑為鄰苯二甲酸二辛脂和鄰苯二甲酸二丁脂的混合物，且鄰苯二甲酸二辛脂和鄰苯二甲酸二丁脂的重量百分比為1：1。然后，執行擠出步驟S2，把上述金屬材料、粘結劑、分散劑、柔韌性增強劑和穩定劑通過螺桿擠出機，并且經過成型擠出機頭在100℃至250℃下擠出得到擠出材料。如圖7所示，各組份原料經加料口90加入到螺桿擠出機91內，螺桿92持續攪動各組份原料以達到混合均勻的目的，然后經過成型擠出機頭93擠出得到擠出材料94。接著，執行拉絲步驟S3，擠出材料利用拉絲機拉絲得到絲狀材料。如圖8所示，是絲狀材料95可以是直線形式，并且在外力作用發生彎曲變形，同時，在彎曲變形后這種絲狀材料95不會發生斷裂。在優選的實施方式中，在拉絲步驟后還包括冷卻步驟，在冷卻步驟中把絲狀材料冷卻至室溫。拉絲后的絲狀材料的直徑為1.75毫米±0.05毫米。最后，執行卷絲步驟S4，由于這種絲狀材料95可以彎曲變形，因此可以把絲狀材料95卷曲在絲料盤上。本實施例的三維打印裝置包括打印平臺、打印頭和三維成型絲料，打印頭可相對于打印平臺在三維方向上移動，三維成型絲料纏繞在FDM三維打印裝置的絲料盤上。本實施例的三維打印裝置的具體結構特征和工作原理請參見
背景技術：
部分。本實施例的三維打印裝置的成型方法包括初步成型步驟和燒結步驟，三維成型絲料采用本實施例的三維成型絲料。在初步成型步驟中，打印頭把三維成型絲料熔融后逐層成型在打印平臺上形成初步固化物體，且三維成型絲料在打印頭內的熔融溫度為180℃至350℃。在燒結步驟中，把上述得到的初步固化物體放置在真空環境下、1200℃高溫環境下燒結固化，最終完成三維物體的成型，成型后的物體的密度值為7.70。燒結步驟的具體工藝可參見現有的金屬粉末燒結工藝的過程。第二實施例：本實施例的三維成型絲料的制造方法包括下面的步驟。首先，執行準備步驟：取得85份鐵鎳合金（Fe/Ni）金屬材料、10份蜂蠟粘結劑、0.3份聚甲醛分散劑、0.7份柔韌性增強劑和0.2份氧化鋅熱穩定劑。其中，柔韌性增強劑為鄰苯二甲酸二辛脂和鄰苯二甲酸二丁脂的混合物，且鄰苯二甲酸二辛脂和鄰苯二甲酸二丁脂的重量百分比為0.3：1。然后，執行擠出步驟，把上述金屬材料、粘結劑、分散劑、柔韌性增強劑和穩定劑通過螺桿擠出機，并且經過成型擠出機頭在160℃至190℃下擠出得到擠出材料。接著，執行拉絲步驟，擠出材料利用拉絲機拉絲得到絲狀材料，在優選的實施方式中。在拉絲步驟后還包括冷卻步驟，在冷卻步驟中把絲狀材料冷卻至室溫。最后，執行卷絲步驟，把絲狀材料卷曲在絲料盤上。本實施例的三維打印裝置包括打印平臺、打印頭和三維成型絲料，打印頭可相對于打印平臺在三維方向上移動，三維成型絲料纏繞在FDM三維打印裝置的絲料盤上。本實施例的三維打印裝置的具體結構特征和工作原理請參見
背景技術：
部分。本實施例的三維打印裝置的成型方法包括初步成型步驟和燒結步驟，三維成型絲料采用本實施例的三維成型絲料。在初步成型步驟中，打印頭把三維成型絲料熔融后逐層成型在打印平臺上形成初步固化物體，且三維成型絲料在打印頭內的熔融溫度為200℃至300℃。在燒結步驟中，把上述得到的初步固化物體放置在真空環境下、1200℃高溫環境下燒結固化，最終完成三維物體的成型，成型后的物體的密度值為7.74。燒結步驟的具體工藝可參見現有的金屬粉末燒結工藝的過程。第三實施例：在執行準備步驟中，取得90份鐵鎳合金（Fe/Ni）金屬粉末材料、10份蜂蠟粘結劑、0.4份聚甲醛分散劑、0.6份柔韌性增強劑和0.3份氧化鋅熱穩定劑。其中，柔韌性增強劑為鄰苯二甲酸二辛脂和鄰苯二甲酸二丁脂的混合物，且鄰苯二甲酸二辛脂和鄰苯二甲酸二丁脂的重量百分比為0.5：1。成型后的物體的密度值為7.82。其它步驟與上述第二實施例相同，不再贅述。第四實施例：在執行準備步驟中，取得80份鐵鎳合金（Fe/Ni）金屬粉末材料、10份乙烯丙烯酸乙酯粘結劑、0.3份聚丙烯分散劑、0.7份柔韌性增強劑和0.2份氧化鋅熱穩定劑。其中，柔韌性增強劑為鄰苯二甲酸二辛脂和鄰苯二甲酸二丁脂的混合物，且鄰苯二甲酸二辛脂和鄰苯二甲酸二丁脂的重量百分比為0.3：1。成型后的物體的密度值為7.75。第五實施例：在執行準備步驟中：取得85份鐵鎳合金（Fe/Ni）金屬材料、10份硬脂酸粘結劑、0.3份聚甲醛分散劑、0.7份柔韌性增強劑和0.4份氧化鋅熱穩定劑。其中，柔韌性增強劑為鄰苯二甲酸二辛脂和鄰苯二甲酸二丁脂的混合物，且鄰苯二甲酸二辛脂和鄰苯二甲酸二丁脂的重量百分比為0.8：1。成型后的物體的密度值為7.74。第六實施例：在執行準備步驟中：取得85份鐵鎳合金（Fe/Ni）金屬材料、10份硬脂酸粘結劑、0.3份聚乙烯分散劑、0.7份柔韌性增強劑和0.5份氧化鋅熱穩定劑。其中，柔韌性增強劑為鄰苯二甲酸二辛脂和鄰苯二甲酸二丁脂的混合物，且鄰苯二甲酸二辛脂和鄰苯二甲酸二丁脂的重量百分比為1.2：1。成型后的物體的密度值為7.80。三維成型絲料的第七實施例至第九實施例的實驗數據如下表所示：組別CrNiMn不銹鋼粉末粘結劑穩定劑氧化鋅高溫燒結溫度（℃）實物三維物體密度第七實施例80%10%1%13007.71第八實施例85%10%1%13007.73第九實施例90%10%1%13007.81第七實施例至第九實施例的未述及的其它步驟和參數與第一實施例相同，不再贅述。對上述第一實施例至第六實施例得到的三維成型絲料進行樣本采樣，對這些樣本按照標準GB/T9341-2008進行測試。樣本的形狀為：長80.00毫米（mm)，寬10.00毫米（mm),厚4.11毫米（mm)。樣本測試的速度采用線速度：10.0毫米/分鐘（mm/min)。樣本測試的跨度為66毫米（mm）。樣本的測試結果如下表所示：測試指標規定擾度時的負荷規定擾度時的彎曲應力σfc彎曲模量Ef彎曲強度下的彎曲應變εfM彎曲強度σfM單位NMPaMPaMPaMPa平均值9.2936.969642.1200.1426.995其中，第一實施例的樣品還得到了如圖9所示曲線，曲線示出了應力隨著應變(百分比)的變化趨勢。本發明提供的三維成型絲料,三維成型絲料的彎曲強度大于6.9MPa，從而實現了金屬基三維成型絲料的彎曲變形且不會折斷。在其它的實施方式中，本發明的三維成型絲料不包含熱穩定劑，并且依然能夠完成本發明的發明目的，也就是在不包含熱穩定劑的情況下，三維成型絲料的彎曲強度能夠達到要求，盤繞在絲料盤上。在其它的實施方式中，三維成型絲料的組份還包括磁性材料如四氧化三鐵，在上述三維成型絲料的制造方法中，在準備步驟和擠出步驟中，磁性材料粉末與其它原料如粘結劑等一起加入混合。三維成型絲料的組份還可以包括著色劑或者染料，以使得絲料具有不同的顏色。柔韌性增強劑例如是增塑劑，增塑劑例如為鄰苯二甲酸酯類（或鄰苯二甲酸鹽類亦稱酞酸酯）的化合物，鄰苯二甲酸酯類塑化劑包括：鄰苯二甲酸二（2-乙基己）酯（DEHP）、鄰苯二甲酸二正辛酯（DNOP或DnOP）、鄰苯二甲酸丁芐酯（BBP）、鄰苯二甲酸二仲辛酯（DCP）、鄰苯二甲酸二環己酯（DCHP）等。本發明進一步對三維成型絲料的組份中的物料所起的作用或機理進行了闡述，但是這種作用機理不對本發明的保護范圍起到限制作用。由于金屬材料與粘結劑之間的密度相差較遠，因此很難形成均勻的混合效果，而在組份中增加分散劑之后就可以對原料的均勻混合起到很好的作用。本發明的金屬材料粉末和粘結劑形成絲料后，由于這種絲料的脆性較大，在彎曲的時候容易發生折斷，而在組份中增加了柔韌性增強劑如增塑劑之后，其柔韌性或者彎曲強度得到了提升，上述表征結果可以說明。對于本發明的三維成型絲料，當其粘結劑、增塑劑、分散劑采用聚合物材料時，由于聚合物分子的分子量是一個較寬的范圍，這就會造成三維成型絲料的熔融溫度出現較大范圍的波動，例如熔融溫度范圍在200℃至230℃內，而增加了熱穩定劑后，可以使得三維成型絲料的熔融溫度限定在一個較小的范圍內，例如200℃至205℃之間。最后需要說明的是，本發明不限于上述的實施方式，諸如彎曲強度大于6.9MPa,彎曲強度大于6.5MPa的設計等也在本發明的權利要求保護范圍之內。當前第1頁1 2 3