本技术涉及金属激光3d打印技术,具体为一种真空环境下激光送丝3d打印装置。
背景技术:
1、金属激光3d打印技术是20世纪末发展起来的一种先进制造新技术,该技术是以快速成型原理为基础,综合利用激光成型、计算机辅助技术、凝固技术、控制理论、材料等多学科知识,将原材料先熔化再凝固而得到的特殊组织通过逐层堆积形成三维实体零件。该技术使得传统的材料成形从多步制造工艺集成到一步制造,在很大程度上提高了零件的制造效率和材料性能并节省了成本,被视为制造领域的一次重大变革,代表材料装备技术和先进制造技术的发展方向。
2、金属增材制造技术种类繁多,一般将激光增材制造技术按照成形材料不同主要分为粉系材料增材制造和丝系材料增材制造。激光增材制造按照成形材料的供给方式分为两大类:预置式激光增材制造和同步式激光增材制造,其中选区激光熔化制造是典型的预置式激光增材制造。同步式激光增材制造是将成形材料同步送入激光束中,使成形材料预先受到激光的加热,确保进入熔池后成形材料能充分熔化,形成连续的熔覆道。
3、根据成形材料的分类该方法可以分为激光送粉增材制造和激光送丝增材制造。由于送粉增材制造存在粉末利用率低而且对环境有一定的危害等缺点,所以近几年逐步发展了激光送丝增材制造,激光送丝增材制造由于不需要激光的扫描系统,可以将激光出光口集成在数控机床上或者机器人上,成形件的尺寸空间得到了很大的提升,随着数控机床和机器人的迅猛的发展,可以成形的零件结构的复杂程度也有了很大的提升;丝材的成形效率比粉末材料高出许多;丝材材料利用率也比粉末材料高出许多,几乎达到100%,激光送丝增材制造不会对环境造成影响;丝材性价比也远远高于粉材。
4、金属送丝增材制造技术与金属粉末增材制造技术相比,金属送丝增材制造技术具有成本低、材料利用率高、熔覆效率高等特点,是一种潜力巨大的增材制造技术;金属丝材将通过送丝机构被送到特定环境(真空、保护气氛等)中的热源下,并在热源作用下工作平面上形成的熔池中完成金属丝的熔化过渡,在热源和工作平面的相对移动下得以按预先设计的轨迹成形,并通过逐层的累积,最终实现实体零件的成形。
5、目前市面上同类设备产品较少,大多数以试验型机为主,试验型机在真空打印过程中,打印稳定性偏低,导致打印精度偏低。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的缺陷,本实用新型的目的在于提供一种真空环境下激光送丝3d打印装置,以解决现有技术中在真空环境中打印精度低的技术问题。
2、本实用新型是通过以下技术方案来实现:
3、一种真空环境下激光送丝3d打印装置,包括打印装置本体和真空腔室装置,所述打印装置本体设置在真空腔室装置内,其中打印装置本体包括激光送丝组件、第一水平移动机构、第二水平移动机构、立柱、升降移动机构和打印基板,所述第一水平移动机构和第二水平移动机构放置在真空腔室装置内,其中立柱设置在第二水平移动机构上,所述升降移动机构设置在立柱上,所述激光送丝组件设置在升降移动机构上,所述打印基板设置在第一水平移动机构上,且打印基板位于激光送丝组件的正下方,激光送丝组件的输出端对准打印基板。
4、优选的,第一水平移动机构上设置旋转平台,所述打印基板放置在旋转平台上,并通过旋转平台做圆周旋转运动,其中所述旋转平台内设有旋转驱动电机。
5、进一步的,第一水平移动机构上设有第一移动台,所述第一移动台在第一水平移动机构上水平移动;所述旋转平台放置在第一移动台上,通过第一移动台带动旋转平台在第一水平移动机构上水平移动。
6、优选的,第二水平移动机构上设有第二移动台,所述第二移动台在第二水平移动机构上水平移动,所述立柱设置在第二移动台上,通过第二移动台带动立柱在第二水平移动机构上水平移动。
7、优选的,第一水平移动机构和第二水平移动机构的高度相等,且第一水平移动机构的移动方向垂直于第二水平移动机构的移动方向。
8、优选的,升降移动机构上设有第三移动台,所述第三移动台在升降移动机构上升降移动,所述激光送丝组件设置在第三移动台上,通过第三位移移动平台带动激光送丝组件在升降移动机构上升降移动。
9、优选的,还包括电源柜,所述电源柜的电源端连接至第一水平移动机构、第二水平移动机构和升降移动机构的电源驱动电机。
10、进一步的,第一水平移动机构的电源驱动电机为第一位移驱动电机,所述第一位移驱动电机的驱动端连接至第一水平移动机构的移动控制端,第二水平移动机构的电源驱动电机为第二位移驱动电机,所述第二位移驱动电机的驱动端连接至第二水平移动机构的移动控制端,升降移动机构的电源驱动电机为升降电机,所述升降电机的驱动端连接至升降移动机构的升降控制端;所述第一位移驱动电机、第二位移驱动电机以及升降电机的电源端连接至电源柜。
11、优选的,真空腔室装置包括真空腔室、分子泵和冷水机,所述真空腔室内设有床身,所述打印装置本体放置在床身上,所述分子泵和冷水机连接至真空腔室的控制端上,用于在真空腔室内对打印装置本体提供真空环境。
12、优选的,激光送丝组件包括激光器组件和送丝机组件,所述激光器组件和送丝机组件设置在升降移动机构上,且激光器组件和送丝机组件的输出端位于同一平面同一焦点,均对准打印基板。
13、与现有技术相比,本实用新型具有以下有益的技术效果:
14、本实用新型提供了一种真空环境下激光送丝3d打印装置,通过将打印装置本体放置在真空腔室装置内,实现真空环境下的打印工作,打印装置本体包括激光送丝组件、第一水平移动机构、第二水平移动机构、立柱、升降移动机构和打印基板,其中立柱设置在第二水平移动机构上,升降移动机构设置在立柱上,激光送丝组件设置在升降移动机构上,打印基板设置在第一水平移动机构上,且打印基板位于激光送丝组件的正下方,激光送丝组件的输出端对准打印基板,通过位移移动机构可有效实现激光送丝组件在打印基板上打印工作,提高了打印精度。
15、进一步的,第一水平移动机构上设置旋转平台,打印基板放置在旋转平台上,并通过旋转平台做圆周旋转运动,其中旋转平台内设有旋转驱动电机,旋转平台可带动打印基板做圆周旋转运动,提高了打印基板在打印过程中的灵活性,保证了打印精度。
16、进一步的,第一水平移动机构上设有第一移动台,第一移动台在第一水平移动机构上水平移动;所述旋转平台放置在第一移动台上,通过第一移动台带动旋转平台在第一水平移动机构上水平移动;第二水平移动机构上设有第二移动台,第二移动台在第二水平移动机构上水平移动,立柱设置在第二移动台上,通过第二移动台带动立柱在第二水平移动机构上水平移动,通过第一移动台和第二移动平台保证了打印基板以及激光送丝组件的灵活移动,保证设备运行的稳定性。
17、进一步的,升降移动机构上设有第三移动台,第三移动台在升降移动机构上升降移动,激光送丝组件设置在第三移动台上,通过第三位移移动平台带动激光送丝组件在升降移动机构上升降移动,使得激光送丝组件仅在竖直方向上作运动,避免其他方向运动带来的干扰。
1.一种真空环境下激光送丝3d打印装置,其特征在于,包括打印装置本体(1)和真空腔室装置,所述打印装置本体(1)设置在真空腔室装置内,其中打印装置本体(1)包括激光送丝组件、第一水平移动机构(7)、第二水平移动机构(8)、立柱(9)、升降移动机构(10)和打印基板(15),所述第一水平移动机构(7)和第二水平移动机构(8)放置在真空腔室装置内,其中立柱(9)设置在第二水平移动机构(8)上,所述升降移动机构(10)设置在立柱(9)上,所述激光送丝组件设置在升降移动机构(10)上,所述打印基板(15)设置在第一水平移动机构(7)上,且打印基板(15)位于激光送丝组件的正下方,激光送丝组件的输出端对准打印基板(15)。
2.根据权利要求1所述的一种真空环境下激光送丝3d打印装置,其特征在于,所述第一水平移动机构(7)上设置旋转平台(14),所述打印基板(15)放置在旋转平台(14)上,并通过旋转平台(14)做圆周旋转运动,其中所述旋转平台(14)内设有旋转驱动电机。
3.根据权利要求2所述的一种真空环境下激光送丝3d打印装置,其特征在于,所述第一水平移动机构(7)上设有第一移动台(18),所述第一移动台(18)在第一水平移动机构(7)上水平移动;所述旋转平台(14)放置在第一移动台(18)上,通过第一移动台(18)带动旋转平台(14)在第一水平移动机构(7)上水平移动。
4.根据权利要求1所述的一种真空环境下激光送丝3d打印装置,其特征在于,所述第二水平移动机构(8)上设有第二移动台(19),所述第二移动台(19)在第二水平移动机构(8)上水平移动,所述立柱(9)设置在第二移动台(19)上,通过第二移动台(19)带动立柱(9)在第二水平移动机构(8)上水平移动。
5.根据权利要求1所述的一种真空环境下激光送丝3d打印装置,其特征在于,所述第一水平移动机构(7)和第二水平移动机构(8)的高度相等,且第一水平移动机构(7)的移动方向垂直于第二水平移动机构(8)的移动方向。
6.根据权利要求1所述的一种真空环境下激光送丝3d打印装置,其特征在于,所述升降移动机构(10)上设有第三移动台(20),所述第三移动台(20)在升降移动机构(10)上升降移动,所述激光送丝组件设置在第三移动台(20)上,通过第三移动台(20)带动激光送丝组件在升降移动机构(10)上升降移动。
7.根据权利要求1所述的一种真空环境下激光送丝3d打印装置,其特征在于,还包括电源柜(6),所述电源柜(6)的电源端连接至第一水平移动机构(7)、第二水平移动机构(8)和升降移动机构(10)的电源驱动电机。
8.根据权利要求7所述的一种真空环境下激光送丝3d打印装置,其特征在于,所述第一水平移动机构(7)的电源驱动电机为第一位移驱动电机(12),所述第一位移驱动电机(12)的驱动端连接至第一水平移动机构(7)的移动控制端,第二水平移动机构(8)的电源驱动电机为第二位移驱动电机(13),所述第二位移驱动电机(13)的驱动端连接至第二水平移动机构(8)的移动控制端,升降移动机构(10)的电源驱动电机为升降电机(11),所述升降电机(11)的驱动端连接至升降移动机构(10)的升降控制端;所述第一位移驱动电机(12)、第二位移驱动电机(13)以及升降电机(11)的电源端连接至电源柜(6)。
9.根据权利要求1所述的一种真空环境下激光送丝3d打印装置,其特征在于,所述真空腔室装置包括真空腔室(2)、分子泵(3)和冷水机(4),所述真空腔室(2)内设有床身(5),所述打印装置本体(1)放置在床身(5)上,所述分子泵(3)和冷水机(4)连接至真空腔室(2)的控制端上,用于在真空腔室(2)内对打印装置本体(1)提供真空环境。
10.根据权利要求1所述的一种真空环境下激光送丝3d打印装置,其特征在于,所述激光送丝组件包括激光器组件(16)和送丝机组件(17),所述激光器组件(16)和送丝机组件(17)设置在升降移动机构(10)上,且激光器组件(16)和送丝机组件(17)的输出端位于同一平面同一焦点,均对准打印基板(15)。