一种基于羰基金属络合物的3d打印快速成型装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于3D打印先进制造领域，具体涉及一种基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置。所述的装置包括有进气口、手套箱、喷头、沉积工作台、平台加热器、气液收集器、收集器排气管、出气管、气体冷凝器、喷头控制线路、伺服机构、伺服机构控制线路、液态羰基金属络合物控制线路、计算机、固态羰基金属络合物-乙醚溶液控制线路、溶液加热器、流量计Ⅰ、溶液储罐、液体储罐、流量计Ⅱ、液态羰基金属络合物输送管、固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管、液体加热器、驱动泵和手套箱操作口。本实用新型具有结构简单、操作方便、制造成本低和可实现微型化的优点。
【专利说明】
一种基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于3D打印先进制造领域，具体涉及一种基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置。
【背景技术】
[0002]3D打印(3D printing)是一种以数字模型文件为基础的快速成型技术，其以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将各种特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品，这种技术的最大特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。
[0003]目前3D打印材料有塑料、光敏树脂、金属粉末、非金属粉末等，骨骼、电流变液、镓铟液态金属等原料的研究也在进行中。但从目前来看3D打印技术还面临一系列的问题，如制造速度慢、产品的材料品种较少、性能不佳、机器和材料的成本高等问题，特别目前液态金属价格昂贵，金属元素成份单一，无法规模化应用。
实用新型内容
[0004]( I)要解决的技术问题
[0005]本实用新型为了克服现有技术中产品的金属材料品种较少、成品质量不佳、制备速度慢的缺点，本实用新型要解决的技术问题是提供一种能制备出金属制品品种丰富、成品质量好、制备速度快的基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置。
[0006](2)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了这样一种基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置，包括有进气口、手套箱、喷头、沉积工作台、平台加热器、气液收集器、收集器排气管、出气管、气体冷凝器、喷头控制线路、伺服机构、伺服机构控制线路、液态羰基金属络合物控制线路、计算机、固态羰基金属络合物-乙醚溶液控制线路、溶液加热器、流量计1、溶液储罐、液体储罐、流量计I1、液态羰基金属络合物输送管、固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管、液体加热器、驱动泵和手套箱操作口 ；
[0008]所述的进气口安装在手套箱底部，在所述的手套箱上开有手套箱操作口，在所述的手套箱的上方安装有出气管，在所述的出气管上安装有气体冷凝器，所述的气液收集器连接在出气管的末端，在所述的气液收集器上安装有收集器排气管；
[0009]所述的平台加热器置于手套箱内部，在所述的平台加热器上安装有沉积工作台，在所述的沉积工作台上方布置有喷头，所述的伺服机构通过伺服机构控制线路与计算机连接，所述的喷头通过喷头控制线路与伺服机构连接，在所述的喷头上连接有驱动泵，所述的驱动泵通过固态羰基金属络合物控制线路和液态羰基金属络合物控制线路与计算机连接;
[0010]所述的流量计I布置在固态羰基金属络合物输送管上，所述的溶液加热器布置在固态羰基金属络合物输送管上，所述的溶液储罐通过固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管与驱动泵连接；
[0011]所述的流量计II布置在液态羰基金属络合物输送管上，所述的液体加热器布置在液态羰基金属络合物输送管上，所述的液体储罐通过液态羰基金属络合物输送管与驱动泵连接。
[0012]优选地，所述喷头内置多进料口和混合腔。
[0013]优选地，所述固态羰基金属络合物为六羰基铬、六羰基钨、六羰基钥、六羰基钒、八擬基~■钻和十擬基~■猛。
[0014]优选地，所述的液态羰基金属络合物为四羰基镍和五羰基铁。
[0015]优选地，所述液体储罐个数为1-2个。
[0016]优选地，所述溶液储罐个数为1-6个。
[0017]工作原理:
[0018]首先，向液体储罐和溶液储罐分别预装入足量的液态羰基金属络合物和固态羰基金属络合物-乙醚溶液，根据所需打印的实体材质的要求选择所需的相对应的羰基金属络合物作为原料，并连通好相应的管道。向气液收集器中预装入足量的处理液，由进气口向手套箱通入保护性气体如氩气或氮气，使手套箱内置换成为保护性气体氛围，防止单质金属氧化。
[0019]启动计算机，将计算机构建好的实体模型信息通过伺服机构控制线路输送到伺服机构中生成三维运动控制命令，通过液态羰基金属络合物控制线路输送到驱动泵和各对应加热器中生成控制液态羰基金属络合物进入喷头的流量控制指令和各对应加热器的温度控制指令，通过固态羰基金属络合物-乙醚溶液控制线路输送到驱动泵和各对应加热器中生成控制固态羰基金属络合物-乙醚溶液进入喷头的流量控制指令及各对应加热器的温控制指令。
[0020]根据实体模型信息、三维运动控制命令和驱动泵的流量控制指令，来控制喷头定向定量喷射单种或多种羰基金属络合物混合物到具有一定温度的沉积工作台上，进行逐层堆叠，在这个过程中流量计起到测量液态羰基金属络合物和固态羰基金属络合物-乙醚溶液的流量的作用，液体加热器和溶液加热器的作用是维持对应羰基金属络合物在常温下处于液态，使羰基金属络合物便于流动，并对对应的羰基金属络合物进行预热。在平台加热器的作用下，沉积工作台上的羰基金属络合物受热分解成金属单质和CO。分解后的金属单质沉积在沉积工作台上，挥发的乙醚和CO在气体冷凝器冷凝后进入到气液收集器中，多余的废气通过收集器排气管排入到现有废气处理设备中处理。
[0021]打印完的实体模型通过手套箱操作口取出，根据产品要求进行相关的热处理。
[0022](3)有益效果:
[0023]本实用新型具有结构简单，操作方便，制造成本低，可实现微型化等优点，可以应用于金属零件制造、电子元器件等领域。原材料可提供铁、镍、钴、铬、钨、钥、锰、钒等过渡族金属羰基络合物，可用于打印各种元素成分的一种或其中几种任何比例的金属模型。由于羰基金属络合物热分解后成纯单质金属，有效减少了产品的杂质含量，提高了产品的品质。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的结构示意图。
[0025]附图中的标记为:1-进气口，2-手套箱，3-喷头，4-实体模型，5-沉积工作台，6-平台加热器，7-气液收集器，8-收集器排气管，9-出气管，10-气体冷凝器，11-喷头控制线路，12-伺服机构，13-伺服机构控制线路，14-液态羰基金属络合物控制线路，15-计算机，16-固态羰基金属络合物-乙醚溶液控制线路，17-溶液加热器，18-流量计I，19-溶液储罐，20-液体储罐，21-流量计II，22-液态羰基金属络合物输送管，23-固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管，24-液体加热器，25-驱动泵，26-手套箱操作口。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0027]实施例1
[0028]一种基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置，如图1所示，包括有进气口 1、手套箱2、喷头3、沉积工作台5、平台加热器6、气液收集器7、收集器排气管8、出气管9、气体冷凝器10、喷头控制线路11、伺服机构12、伺服机构控制线路13、液态羰基金属络合物控制线路14、计算机15、固态羰基金属络合物-乙醚溶液控制线路16、溶液加热器17、流量计I 18、溶液储罐19、液体储罐20、流量计II 21、液态羰基金属络合物输送管22、固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管23、液体加热器24、驱动泵25和手套箱操作口 26 ；
[0029]所述的进气口 I安装在手套箱2底部，在所述的手套箱2上开有手套箱操作口 26，在所述的手套箱2的上方安装有出气管9，在所述的出气管9上安装有气体冷凝器10，所述的气液收集器7连接在出气管9的末端，在所述的气液收集器7上安装有收集器排气管8 ；
[0030]所述的平台加热器6置于手套箱2内部，在所述的平台加热器6上安装有沉积工作台5，在所述的沉积工作台5上方布置有喷头3，所述的伺服机构12通过伺服机构控制线路13与计算机15连接，所述的喷头3通过喷头控制线路11与伺服机构12连接，在所述的喷头3上连接有驱动泵25，所述的驱动泵25通过固态羰基金属络合物-乙醚溶液控制线路16和液态羰基金属络合物控制线路14与计算机15连接；
[0031]所述的流量计I 18布置在固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管23上，所述的溶液加热器17布置在固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管23上，所述的溶液储罐19通过固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管23与驱动泵25连接；
[0032]所述的流量计II 21布置在液态羰基金属络合物输送管22上，所述的液体加热器24布置在液态羰基金属络合物输送管22上，所述的液体储罐20通过液态羰基金属络合物输送管22与驱动泵25连接。
[0033]所述喷头3内置多进料口和混合腔。
[0034]所述固态羰基金属络合物为六羰基铬、六羰基钨、六羰基钥、六羰基钒、八羰基二钴和十羰基二锰。所述的液态羰基金属络合物为四羰基镍和五羰基铁。
[0035]所述液体储罐20个数为I个,所述溶液储罐19个数为3个。
[0036]工作原理:
[0037]首先，向液体储罐20和溶液储罐19分别预装入足量的液态羰基金属络合物和固态羰基金属络合物-乙醚溶液，根据所需打印的实体材质的要求选择所需的相对应的羰基金属络合物作为原料，并连通好相应的管道。向气液收集器7中预装入足量的处理液，由进气口 I向手套箱2通入保护性气体如氩气或氮气，使手套箱2内置换成为保护性气体氛围，防止单质金属氧化。
[0038]启动计算机15，将计算机15构建好的实体模型信息通过伺服机构控制线路13输送到伺服机构12中生成三维运动控制指令，通过液态羰基金属络合物控制线路14输送到驱动泵25和各对应加热器中生成控制液态羰基金属络合物进入喷头3的流量控制指令和各对应加热器的温度控制指令，通过固态羰基金属络合物-乙醚容易控制线路16输送到驱动泵25和各对应加热器中生成控制固态羰基金属络合物-乙醚溶液进入喷头3的流量控制指令及各对应加热器的温控制指令。
[0039]根据实体模型信息、三维运动控制指令和驱动泵25的流量控制指令，来控制喷头3定向定量喷射单种或多种羰基金属络合物混合物到具有一定温度的沉积工作台5上，进行逐层堆叠，在这个过程中流量计起到测量液态羰基金属络合物和固态羰基金属络合物-乙醚溶液的流量的作用，溶液加热器17和液体加热器24的作用是维持对应羰基金属络合物在常温下处于液态，使羰基金属络合物便于流动，并对对应的羰基金属络合物进行预热，在平台加热器6的作用下，沉积工作台5上的羰基金属络合物受热分解成金属单质和CO。分解后的金属单质沉积在沉积工作台5上，挥发的乙醚和CO在气体冷凝器10冷凝后进入到气液收集器7中，多余的废气通过收集器排气管8排入到现有废气处理设备中处理。
[0040]打印完的实体模型通过手套箱操作口 26取出，根据产品要求进行相关的热处理。
[0041]实施例2
[0042]一种基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置，如图1所示，包括有进气口 1、手套箱2、喷头3、沉积工作台5、平台加热器6、气液收集器7、收集器排气管8、出气管9、气体冷凝器10、喷头控制线路11、伺服机构12、伺服机构控制线路13、液态羰基金属络合物控制线路14、计算机15、固态羰基金属络合物-乙醚溶液控制线路16、溶液加热器17、流量计
I18、溶液储罐19、液体储罐20、流量计II 21、液态羰基金属络合物输送管22、固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管23、液体加热器24、驱动泵25和手套箱操作口 26 ；
[0043]所述的进气口 I安装在手套箱2底部，在所述的手套箱2上开有手套箱操作口 26，在所述的手套箱2的上方安装有出气管9，在所述的出气管9上安装有气体冷凝器10，所述的气液收集器7连接在出气管9的末端，在所述的气液收集器7上安装有收集器排气管8 ；
[0044]所述的平台加热器6置于手套箱2内部，在所述的平台加热器6上安装有沉积工作台5，在所述的沉积工作台5上方布置有头3，所述的伺服机构12通过伺服机构控制线路13与计算机15连接，所述的喷头3通过喷头控制线路11与伺服机构12连接，在所述的喷头3上连接有驱动泵25，所述的驱动泵25通过固态羰基金属络合物-乙醚溶液控制线路16和液态羰基金属络合物控制线路14与计算机15连接；
[0045]所述的流量计I 18布置在固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管23上，所述的溶液加热器17布置在固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管23上，所述的溶液储罐19通过固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管23与驱动泵25连接；
[0046]所述的流量计II 21布置在液态羰基金属络合物输送管22上，所述的液体加热器24布置在液态羰基金属络合物输送管22上，所述的液体储罐20通过液态羰基金属络合物输送管22与驱动泵25连接。
[0047]所述喷头3内置多进料口和混合腔。
[0048]所述固态羰基金属络合物为六羰基铬、六羰基钨、六羰基钥、六羰基钒、八羰基二钴和十羰基二锰。所述的液态羰基金属络合物为四羰基镍和五羰基铁。
[0049]所述液体储罐20个数为2个,所述溶液储罐19个数为6个。
[0050]工作原理:
[0051]首先，向液体储罐20和溶液储罐19分别预装入足量的液态羰基金属络合物和固态羰基金属络合物-乙醚溶液，根据所需打印的实体材质的要求选择所需的相对应的羰基金属络合物作为原料，并连通好相应的管道。向气液收集器7中预装入足量的处理液，由进气口 I向手套箱2通入保护性气体如氩气或氮气，使手套箱2内置换成为保护性气体氛围，防止单质金属氧化。
[0052]启动计算机15，将计算机15构建好的实体模型信息通过伺服机构控制线路13输送到伺服机构12中生成三维运动控制指令，通过液态羰基金属络合物控制线路14输送到驱动泵25和各对应加热器中生成控制液态羰基金属络合物进入喷头3的流量控制指令和各对应加热器的温度控制指令，通过固态羰基金属络合物-乙醚溶液控制线路16输送到驱动泵25和各对应加热器中生成控制固态羰基金属络合物-乙醚溶液进入喷头3的流量控制指令及各对应加热器的温控制指令。
[0053]根据实体模型信息、三维运动控制指令和驱动泵25的流量控制指令，来控制喷头3定向定量喷射单种或多种羰基金属络合物混合物到具有一定温度的沉积工作台5上，进行逐层堆叠，在这个过程中流量计起到测量液态羰基金属络合物和固态羰基金属络合物-乙醚溶液的流量的作用，溶液加热器17和液体加热器24的作用是维持对应羰基金属络合物在常温下处于液态，使羰基金属络合物便于流动，并对对应的羰基金属络合物进行预热，在平台加热器6的作用下，沉积工作台5上的羰基金属络合物受热分解成金属单质和CO。分解后的金属单质沉积在沉积工作台5上，挥发的乙醚和CO在气体冷凝器10冷凝后进入到气液收集器7中，多余的废气通过收集器排气管8排入到现有废气处理设备中处理。
[0054]打印完的实体模型通过手套箱操作口 26取出，根据产品要求进行相关的热处理。
[0055]以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置，其特征在于，包括有进气口(I)、手套箱(2)、喷头(3)、沉积工作台(5)、平台加热器(6)、气液收集器(7)、收集器排气管(8)、出气管(9)、气体冷凝器(10)、喷头控制线路(11)、伺服机构(12)、伺服机构控制线路(13)、液态羰基金属络合物控制线路(14)、计算机(15)、固态羰基金属络合物-乙醚溶液控制线路(16)、溶液加热器(17)、流量计I (18)、溶液储罐(19)、液体储罐(20)、流量计II(21)、液态羰基金属络合物输送管(22 )、固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管(23 )、液体加热器(24)、驱动泵(25)和手套箱操作口(26)； 所述的进气口(I)安装在手套箱(2)底部，在所述的手套箱(2)上开有手套箱操作口(26)，在所述的手套箱(2)的上方安装有出气管(9)，在所述的出气管(9)上安装有气体冷凝器(10)，所述的气液收集器(7)连接在出气管(9)的末端，在所述的气液收集器(7)上安装有收集器排气管(8)； 所述的平台加热器(6)置于手套箱(2)内部，在所述的平台加热器(6)上安装有沉积工作台(5)，在所述的沉积工作台(5)上方布置有喷头(3)，所述的伺服机构(12)通过伺服机构控制线路(13)与计算机(15)连接，所述的喷头(3)通过喷头控制线路(11)与伺服机构(12)连接，在所述的喷头(3)上连接有驱动泵(25)，所述的驱动泵(25)通过固态羰基金属络合物-乙醚溶液控制线路(16)和液态羰基金属络合物控制线路(14)与计算机(15)连接; 所述的流量计I (18)布置在固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管(23)上，所述的溶液加热器(17)布置在固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管(23)上，所述的溶液储罐(19)通过固态羰基金属络合物-乙醚溶液输送管(23)与驱动泵(25)连接； 所述的流量计II (21)布置在液态羰基金属络合物输送管(22)上，所述的液体加热器(24)布置在液态羰基金属络合物输送管(22)上，所述的液体储罐(20)通过液态羰基金属络合物输送管(22 )与驱动泵(25 )连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置，其特征在于，所述喷头(3)内置多进料口和混合腔。
3.根据权利要求1所述的一种基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置，其特征在于，所述固态羰基金属络合物为六羰基铬、六羰基钨、六羰基钥、六羰基钒、八羰基二钴和十羰基二锰。
4.根据权利要求1所述的一种基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置，其特征在于，所述的液态羰基金属络合物为四羰基镍和五羰基铁。
5.根据权利要求1所述的一种基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置，其特征在于，所述液体储罐(20)个数为1-2个。
6.根据权利要求1所述的一种基于羰基金属络合物的3D打印快速成型装置，其特征在于，所述溶液储罐(19)个数为1-6个。
【文档编号】B22F3/00GK204052900SQ201420459986
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】李上奎, 王兵, 李博, 李显信, 邹海平, 罗永弟, 张飞生, 蔡巍 申请人:江西悦安超细金属有限公司