本實用新型涉及3D打印領域，具體來說涉及一種層流等離子3D打印的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

增材制造（即3D打?。┘夹g(shù)依照材料累加的快速成型原理，以計算機軟件所設計出的立體加工模型文件為基礎，運用液化、粉末化、絲化的可粘性固體材料（如金屬、高分子材料等），逐層制造出產(chǎn)品，該技術(shù)具有不受零件復雜程度限制，完全數(shù)字化控制等特點，徹底顛覆了傳統(tǒng)制造業(yè)鍛造、切削加工的模式，變革了大規(guī)模生產(chǎn)線的工業(yè)生產(chǎn)方式，帶來個性化、低消耗、小批量、高難度等制造新理念和新方式，具有誘發(fā)新一次工業(yè)革命的巨大意義，3D打印設備中的先進熱源發(fā)生裝置，是3D打印皇冠上最耀眼的一顆明珠，它直接關(guān)系到增材制造（3D打印）過程中產(chǎn)品的成形質(zhì)量以及成形效率，具有極高的技術(shù)含量，屬于位于產(chǎn)業(yè)鏈高端的高附加值產(chǎn)品，目前，多數(shù)金屬3D打印設備采用激光束、電子束作為熱源，兩者均具有精度高的優(yōu)點，但是價格昂貴、制造效率低，不適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣，當前主要應用于航空航天、國防裝備等較為狹窄的領域，為解決以上問題，現(xiàn)有技術(shù)中也提出了一些技術(shù)方案，如公開號為CN104815985A，公開時間為2015年8月5日，名稱為“一種微束等離子3D打印設備與方法”的中國發(fā)明專利，該設備包括等離子加工裝置、中央控制系統(tǒng)、成型室、工作平臺、數(shù)控主軸、驅(qū)動裝置、送粉裝置。等離子體發(fā)生器、等離子弧壓調(diào)高器、等離子槍體、工作氣路、冷卻水路構(gòu)成等離子體加工集成單元。采用微束等離子體作為金屬3D打印的熔化金屬材料的熱源，在保證與激光3D打印技術(shù)相近的成型精度的同時，可獲得一種高效、低成本的工業(yè)級金屬零件3D打印設備，但是使用微束等離子還是不夠穩(wěn)定，且作為熱源的效果還有待提高，并且通過軸動的方式其運動軌跡會受到一定的限制，打印中會有很多的“盲區(qū)”無法達到，此外，3D打印中的熱源沒有降溫設計，長期使用也可能造成故障隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本實用新型的目的在于提供一種能夠提供穩(wěn)定熱源、打印部件能夠自由靈活運動、打印材料能夠預加工以提高成品質(zhì)量，同時還帶有可配合打印件進行調(diào)整的打印臺的層流等離子3D打印的控制系統(tǒng)。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種層流等離子3D打印的控制系統(tǒng)，其特征在于：包括連接人機交互界面的中央處理單元；所述中央處理單元還連接有控制器1、控制器2和控制器3；所述控制器1連接控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器和固定塊；所述控制器2連接控制三維機械手、供料裝置、循環(huán)水泵和空氣壓縮機；所述控制器3連接控制層流等離子發(fā)生器和弧壓調(diào)節(jié)器。

所述供料裝置包括料箱、供料通道和粉末球形化器，所述控制器2控制供料裝置啟動，粉末材料通過供料通道進入球形化器進行球形化預處理后再由供料通道送往所述層流等離子發(fā)生器進行加熱。

所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器和三維機械手均設置有限位器，所述限位器將位置信息傳回給所述中央處理單元。

所述層流等離子發(fā)生器前端還設置有溫度檢測器，所述溫度檢測器將層流等離子發(fā)生器產(chǎn)生的等離子束溫度檢測結(jié)果傳回所述中央處理單元。

所述空氣壓縮機為所述固定塊和供料裝置提供壓縮空氣。

所述控制器1、控制器2和控制器3是PLC處理器，且按照主站和從站式的布局，所述控制器1、控制器2和控制器3是PLC從站處理器，主站處理器設置在所述中央處理單元中。

所述一種基于層流等離子技術(shù)的3D打印設備，包括打印室和中央控制器，還包括帶有粉末球形化器的供料裝置、空氣壓縮機和循環(huán)水泵；所述打印室中設置有帶有打印頭的三維機械手；所述打印頭中設置有層流等離子加工裝置；所述層流等離子加工裝置與所述供料裝通過送料管道柔性連接；所述空氣壓縮機和水泵分別通過氣動回路和冷卻回路與所述層流等離子加工裝置相連；所述打印室還包括一個3D打印加工臺，所述3D打印加工臺上設置有帶有固定塊的旋轉(zhuǎn)臺。

所述層流等離子加工裝置包括控制單元、層流離子體發(fā)生器、弧壓調(diào)節(jié)器、水冷裝置和槍體；所述層流離子體發(fā)生器和弧壓調(diào)節(jié)高器設置在所述槍體內(nèi)；所述水冷裝置設置在所述槍體的壁上并與所述冷卻回路連通；所述控制單元控制層流離子體發(fā)生器產(chǎn)生層流等離子束，通過弧壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)層流等離子束并從槍體噴出加熱從所述供料裝置供給的打印材料。

所述氣動回路和冷卻回路沿所述打印室的側(cè)壁設置并穿過打印室與汽源和水源連接。

所述層流離子體發(fā)生器，采用中軸圓柱陽極結(jié)構(gòu)，而沿著陽極柱周圍環(huán)形均勻布置3個或3個以上的陰極，陽極和陰極均安裝在同一個底座上固定，相互絕緣，底座有水、電、氣通道，圓柱 陽極的外表面相對絕緣，只有在靠近出口的頭部裸露導電，從而與陰極間形成電場，整個發(fā)生器是一個密封水冷的筒狀外形，一端有等離子體出口噴嘴，噴嘴對電弧等離子體進行機械壓縮。采用層流離子體發(fā)生器作為熱源，電源效率高且工作穩(wěn)定，弧壓波動不大于0.5，電流波動，連續(xù)工作壽命可達200小時以上，大氣下弧長大于1000mm、真空中弧長大于3000mm、電弧末端弧徑大于400mm，同時其工作噪聲低，為30～50分貝；工作時層流等離子束流注入材料表面的最大等效溫度為61700℃，可融化金屬顆粒直徑不小于4mm，具有極強的適用性，使用層流等離子作為打印熱源，克服了傳統(tǒng)湍流等離子體束精度差、空氣卷入多、溫度梯度差的缺點，長弧、高溫、高效、數(shù)字可控，適于高精密、智能成形制造；其次，等離子束本身所具有的電離特性，使得能量可以深入到金屬內(nèi)部，同時不產(chǎn)生表面反射，熱效率很高，遠遠優(yōu)于激光；再次，不產(chǎn)生強輻射，環(huán)境性能遠優(yōu)于電子束。

所述三維機械手包括曲臂、萬向連接軸、驅(qū)動機構(gòu)、檢測機構(gòu)和控制機構(gòu)；三維機械手是現(xiàn)代化工業(yè)中常用的自動化設備，技術(shù)成熟靈活度高，且具有相當好的加工精度。

本實用新型的有益效果如下：

一、本實用新型提供的一種層流等離子3D打印的控制系統(tǒng)，操作人員可以通過人機交互界面將打印指令錄入系統(tǒng)，中央處理單元根據(jù)指令向控制器1、控制器2和控制器3發(fā)出作業(yè)指令，控制器2啟動三維機械手、供料裝置、循環(huán)水泵和空氣壓縮機，控制器3啟動層流等離子發(fā)生器并通過控制弧壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)等離子束的強度，等離子束將由供料裝置輸送來的粉末材料加熱并在三維機械手的帶動下進行打印，打印中循環(huán)水泵向設備的各個冷卻回路中泵水降溫，同時根據(jù)打印需求，控制器1控啟動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器帶動打印加工臺上的旋轉(zhuǎn)臺以配合打印過程。

二、本實用新型提供的一種層流等離子3D打印的控制系統(tǒng)，供料裝置的粉末球形化器可以對打印耗材粉末進行預加工，使得粉末顆粒表面趨近于球形，這樣在打印的過程中效果更佳。

三、本實用新型提供的一種基于層流等離子技術(shù)的3D打印設備，限位器將活動部件的位置信息傳回給所述中央處理單元，有助于系統(tǒng)及時掌握打印狀況并根據(jù)現(xiàn)場情況及時反饋和調(diào)整。

四、本實用新型提供的一種層流等離子3D打印的控制系統(tǒng)，溫度檢測器將層流等離子發(fā)生器產(chǎn)生的等離子束溫度檢測結(jié)果傳回所述中央處理單元，有助于系統(tǒng)及時掌握打印時的溫度狀況并根據(jù)現(xiàn)場情況及時反饋和調(diào)整。

五、本實用新型提供的一種層流等離子3D打印的控制系統(tǒng)，空氣壓縮機為固定塊提供壓縮空氣，在旋轉(zhuǎn)臺做旋轉(zhuǎn)時，固定塊可以夾持打印件以避免位移。

六、本實用新型提供的一種層流等離子3D打印的控制系統(tǒng)，PLC處理器的主站和從站式布局為現(xiàn)代自動化工業(yè)中較為成熟的控制方式，實現(xiàn)功能多、精度高、可控性好。

附圖說明

圖1是本實用新型一種優(yōu)選方案的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型對應設備一種優(yōu)選方案的示意圖；

圖中：

1、打印室；2、中央控制器；3、供料裝置；4、空氣壓縮機；5、循環(huán)水泵；6、三維機械手；7、打印頭；8、送料管道；9、3D打印加工臺；10、旋轉(zhuǎn)臺；11、固定塊。

具體實施方式

以下通過幾個實施例來進一步說明本實用新型的技術(shù)方案，需要說明的是，實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案包括但不限于以下實施例。

實施例1

如圖1和圖2，一種層流等離子3D打印的控制系統(tǒng)，包括連接人機交互界面的中央處理單元；所述中央處理單元還連接有控制器1、控制器2和控制器3；所述控制器1連接控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器和固定塊；所述控制器2連接控制三維機械手6、供料裝置、循環(huán)水泵5和空氣壓縮機4；所述控制器3連接控制層流等離子發(fā)生器和弧壓調(diào)節(jié)器。

這是本實用新型的一種最基本的實施方案。操作人員可以通過人機交互界面將打印指令錄入系統(tǒng)，中央處理單元根據(jù)指令向控制器1、控制器2和控制器3發(fā)出作業(yè)指令，控制器2啟動三維機械手6、供料裝置3、循環(huán)水泵5和空氣壓縮機4，控制器3啟動層流等離子發(fā)生器并通過控制弧壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)等離子束的強度，等離子束將由供料裝置3輸送來的粉末材料加熱并在三維機械手6的帶動下進行打印，打印中循環(huán)水泵5向設備的各個冷卻回路中泵水降溫，同時根據(jù)打印需求，控制器1控啟動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器帶動打印加工臺上的旋轉(zhuǎn)臺10以配合打印過程。

實施例2

如圖1和圖2，一種層流等離子3D打印的控制系統(tǒng)，包括連接人機交互界面的中央處理單元；所述中央處理單元還連接有控制器1、控制器2和控制器3；所述控制器1連接控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器和固定塊；所述控制器2連接控制三維機械手6、供料裝置、循環(huán)水泵5和空氣壓縮機4；所述控制器3連接控制層流等離子發(fā)生器和弧壓調(diào)節(jié)器。

所述供料裝置3包括料箱、供料通道和粉末球形化器，所述控制器2控制供料裝置啟動，粉末材料通過供料通道進入球形化器進行球形化預處理后再由供料通道送往所述層流等離子發(fā)生器進行加熱。

這是本實用新型的一種優(yōu)選的的實施方案。操作人員可以通過人機交互界面將打印指令錄入系統(tǒng)，中央處理單元根據(jù)指令向控制器1、控制器2和控制器3發(fā)出作業(yè)指令，控制器2啟動三維機械手6、供料裝置3、循環(huán)水泵5和空氣壓縮機4，控制器3啟動層流等離子發(fā)生器并通過控制弧壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)等離子束的強度，等離子束將由供料裝置3輸送來的粉末材料加熱并在三維機械手6的帶動下進行打印，打印中循環(huán)水泵5向設備的各個冷卻回路中泵水降溫，同時根據(jù)打印需求，控制器1控啟動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器帶動打印加工臺上的旋轉(zhuǎn)臺10以配合打印過程；供料裝置3的粉末球形化器可以對打印耗材粉末進行預加工，使得粉末顆粒表面趨近于球形，這樣在打印的過程中效果更佳。

實施例3

如圖1和圖2，一種層流等離子3D打印的控制系統(tǒng)，包括連接人機交互界面的中央處理單元；所述中央處理單元還連接有控制器1、控制器2和控制器3；所述控制器1連接控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器和固定塊；所述控制器2連接控制三維機械手6、供料裝置、循環(huán)水泵5和空氣壓縮機4；所述控制器3連接控制層流等離子發(fā)生器和弧壓調(diào)節(jié)器。

所述供料裝置3包括料箱、供料通道和粉末球形化器，所述控制器2控制供料裝置啟動，粉末材料通過供料通道進入球形化器進行球形化預處理后再由供料通道送往所述層流等離子發(fā)生器進行加熱。

所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器和三維機械手6均設置有限位器，所述限位器將位置信息傳回給所述中央處理單元。

這是本實用新型的一種優(yōu)選的的實施方案。操作人員可以通過人機交互界面將打印指令錄入系統(tǒng)，中央處理單元根據(jù)指令向控制器1、控制器2和控制器3發(fā)出作業(yè)指令，控制器2啟動三維機械手6、供料裝置3、循環(huán)水泵5和空氣壓縮機4，控制器3啟動層流等離子發(fā)生器并通過控制弧壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)等離子束的強度，等離子束將由供料裝置3輸送來的粉末材料加熱并在三維機械手6的帶動下進行打印，打印中循環(huán)水泵5向設備的各個冷卻回路中泵水降溫，同時根據(jù)打印需求，控制器1控啟動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器帶動打印加工臺上的旋轉(zhuǎn)臺10以配合打印過程；供料裝置3的粉末球形化器可以對打印耗材粉末進行預加工，使得粉末顆粒表面趨近于球形，這樣在打印的過程中效果更佳；限位器將活動部件的位置信息傳回給所述中央處理單元，有助于系統(tǒng)及時掌握打印狀況并根據(jù)現(xiàn)場情況及時反饋和調(diào)整。

實施例4

如圖1和圖2，一種層流等離子3D打印的控制系統(tǒng)，包括連接人機交互界面的中央處理單元；所述中央處理單元還連接有控制器1、控制器2和控制器3；所述控制器1連接控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器和固定塊；所述控制器2連接控制三維機械手6、供料裝置、循環(huán)水泵5和空氣壓縮機4；所述控制器3連接控制層流等離子發(fā)生器和弧壓調(diào)節(jié)器。

所述供料裝置3包括料箱、供料通道和粉末球形化器，所述控制器2控制供料裝置啟動，粉末材料通過供料通道進入球形化器進行球形化預處理后再由供料通道送往所述層流等離子發(fā)生器進行加熱。

所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器和三維機械手6均設置有限位器，所述限位器將位置信息傳回給所述中央處理單元。

所述層流等離子發(fā)生器前端還設置有溫度檢測器，所述溫度檢測器將層流等離子發(fā)生器產(chǎn)生的等離子束溫度檢測結(jié)果傳回所述中央處理單元。

這是本實用新型的一種優(yōu)選的的實施方案。操作人員可以通過人機交互界面將打印指令錄入系統(tǒng)，中央處理單元根據(jù)指令向控制器1、控制器2和控制器3發(fā)出作業(yè)指令，控制器2啟動三維機械手6、供料裝置3、循環(huán)水泵5和空氣壓縮機4，控制器3啟動層流等離子發(fā)生器并通過控制弧壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)等離子束的強度，等離子束將由供料裝置3輸送來的粉末材料加熱并在三維機械手6的帶動下進行打印，打印中循環(huán)水泵5向設備的各個冷卻回路中泵水降溫，同時根據(jù)打印需求，控制器1控啟動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器帶動打印加工臺上的旋轉(zhuǎn)臺10以配合打印過程；供料裝置3的粉末球形化器可以對打印耗材粉末進行預加工，使得粉末顆粒表面趨近于球形，這樣在打印的過程中效果更佳；限位器將活動部件的位置信息傳回給所述中央處理單元，有助于系統(tǒng)及時掌握打印狀況并根據(jù)現(xiàn)場情況及時反饋和調(diào)整；溫度檢測器將層流等離子發(fā)生器產(chǎn)生的等離子束溫度檢測結(jié)果傳回所述中央處理單元，有助于系統(tǒng)及時掌握打印時的溫度狀況并根據(jù)現(xiàn)場情況及時反饋和調(diào)整。

實施例5

如圖1和圖2，一種層流等離子3D打印的控制系統(tǒng)，包括連接人機交互界面的中央處理單元；所述中央處理單元還連接有控制器1、控制器2和控制器3；所述控制器1連接控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器和固定塊；所述控制器2連接控制三維機械手6、供料裝置、循環(huán)水泵5和空氣壓縮機4；所述控制器3連接控制層流等離子發(fā)生器和弧壓調(diào)節(jié)器。

所述供料裝置3包括料箱、供料通道和粉末球形化器，所述控制器2控制供料裝置啟動，粉末材料通過供料通道進入球形化器進行球形化預處理后再由供料通道送往所述層流等離子發(fā)生器進行加熱。

所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器和三維機械手6均設置有限位器，所述限位器將位置信息傳回給所述中央處理單元。

所述層流等離子發(fā)生器前端還設置有溫度檢測器，所述溫度檢測器將層流等離子發(fā)生器產(chǎn)生的等離子束溫度檢測結(jié)果傳回所述中央處理單元。

所述空氣壓縮機4為所述固定塊和供料裝置提供壓縮空氣。

這是本實用新型的一種優(yōu)選的的實施方案。操作人員可以通過人機交互界面將打印指令錄入系統(tǒng)，中央處理單元根據(jù)指令向控制器1、控制器2和控制器3發(fā)出作業(yè)指令，控制器2啟動三維機械手6、供料裝置3、循環(huán)水泵5和空氣壓縮機4，控制器3啟動層流等離子發(fā)生器并通過控制弧壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)等離子束的強度，等離子束將由供料裝置3輸送來的粉末材料加熱并在三維機械手6的帶動下進行打印，打印中循環(huán)水泵5向設備的各個冷卻回路中泵水降溫，同時根據(jù)打印需求，控制器1控啟動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器帶動打印加工臺上的旋轉(zhuǎn)臺10以配合打印過程；供料裝置3的粉末球形化器可以對打印耗材粉末進行預加工，使得粉末顆粒表面趨近于球形，這樣在打印的過程中效果更佳；限位器將活動部件的位置信息傳回給所述中央處理單元，有助于系統(tǒng)及時掌握打印狀況并根據(jù)現(xiàn)場情況及時反饋和調(diào)整；溫度檢測器將層流等離子發(fā)生器產(chǎn)生的等離子束溫度檢測結(jié)果傳回所述中央處理單元，有助于系統(tǒng)及時掌握打印時的溫度狀況并根據(jù)現(xiàn)場情況及時反饋和調(diào)整；空氣壓縮機4為固定塊提供壓縮空氣，在旋轉(zhuǎn)臺10做旋轉(zhuǎn)時，固定塊11可以夾持打印件以避免位移。

實施例6

如圖1和圖2，一種層流等離子3D打印的控制系統(tǒng)，包括連接人機交互界面的中央處理單元；所述中央處理單元還連接有控制器1、控制器2和控制器3；所述控制器1連接控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器和固定塊；所述控制器2連接控制三維機械手6、供料裝置、循環(huán)水泵5和空氣壓縮機4；所述控制器3連接控制層流等離子發(fā)生器和弧壓調(diào)節(jié)器。

所述供料裝置3包括料箱、供料通道和粉末球形化器，所述控制器2控制供料裝置啟動，粉末材料通過供料通道進入球形化器進行球形化預處理后再由供料通道送往所述層流等離子發(fā)生器進行加熱。

所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器和三維機械手6均設置有限位器，所述限位器將位置信息傳回給所述中央處理單元。

所述層流等離子發(fā)生器前端還設置有溫度檢測器，所述溫度檢測器將層流等離子發(fā)生器產(chǎn)生的等離子束溫度檢測結(jié)果傳回所述中央處理單元。

所述空氣壓縮機4為所述固定塊和供料裝置提供壓縮空氣。

這是本實用新型的一種優(yōu)選的的實施方案。操作人員可以通過人機交互界面將打印指令錄入系統(tǒng)，中央處理單元根據(jù)指令向控制器1、控制器2和控制器3發(fā)出作業(yè)指令，控制器2啟動三維機械手6、供料裝置3、循環(huán)水泵5和空氣壓縮機4，控制器3啟動層流等離子發(fā)生器并通過控制弧壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)等離子束的強度，等離子束將由供料裝置3輸送來的粉末材料加熱并在三維機械手6的帶動下進行打印，打印中循環(huán)水泵5向設備的各個冷卻回路中泵水降溫，同時根據(jù)打印需求，控制器1控啟動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器帶動打印加工臺上的旋轉(zhuǎn)臺10以配合打印過程；供料裝置3的粉末球形化器可以對打印耗材粉末進行預加工，使得粉末顆粒表面趨近于球形，這樣在打印的過程中效果更佳；限位器將活動部件的位置信息傳回給所述中央處理單元，有助于系統(tǒng)及時掌握打印狀況并根據(jù)現(xiàn)場情況及時反饋和調(diào)整；溫度檢測器將層流等離子發(fā)生器產(chǎn)生的等離子束溫度檢測結(jié)果傳回所述中央處理單元，有助于系統(tǒng)及時掌握打印時的溫度狀況并根據(jù)現(xiàn)場情況及時反饋和調(diào)整；空氣壓縮機4為固定塊提供壓縮空氣，在旋轉(zhuǎn)臺10做旋轉(zhuǎn)時，固定塊11可以夾持打印件以避免位移；PLC處理器的主站和從站式布局為現(xiàn)代自動化工業(yè)中較為成熟的控制方式，實現(xiàn)功能多、精度高、可控性好；PLC處理器的主站和從站式布局為現(xiàn)代自動化工業(yè)中較為成熟的控制方式，實現(xiàn)功能多、精度高、可控性好。

實施例7

如圖2，一種基于層流等離子技術(shù)的3D打印設備，包括打印室1和中央控制器2，還包括帶有粉末球形化器的供料裝置3、空氣壓縮機4和水泵5；所述打印室1中設置有帶有打印頭7的三維機械手6；所述打印頭7中設置有層流等離子加工裝置；所述層流等離子加工裝置與所述供料裝通過送料管道8柔性連接；所述空氣壓縮機4和水泵5分別通過氣動回路和冷卻回路與所述層流等離子加工裝置相連；所述打印室1還包括一個3D打印加工臺9，所述3D打印加工臺上設置有帶有固定塊11的旋轉(zhuǎn)臺10。

所述層流等離子加工裝置包括控制單元、層流離子體發(fā)生器、弧壓調(diào)節(jié)器、水冷裝置和槍體；所述層流離子體發(fā)生器和弧壓調(diào)節(jié)高器設置在所述槍體內(nèi)；所述水冷裝置設置在所述槍體的壁上并與所述冷卻回路連通；所述控制單元控制層流離子體發(fā)生器產(chǎn)生層流等離子束，通過弧壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)層流等離子束并從槍體噴出加熱從所述供料裝置供給的打印材料。

所述氣動回路和冷卻回路沿所述打印室1的側(cè)壁設置并穿過打印室1與汽源和水源連接。

所述層流離子體發(fā)生器，采用中軸圓柱陽極結(jié)構(gòu)，而沿著陽極柱周圍環(huán)形均勻布置3個或3個以上的陰極，陽極和陰極均安裝在同一個底座上固定，相互絕緣，底座有水、電、氣通道，圓柱 陽極的外表面相對絕緣，只有在靠近出口的頭部裸露導電，從而與陰極間形成電場，整個發(fā)生器是一個密封水冷的筒狀外形，一端有等離子體出口噴嘴，噴嘴對電弧等離子體進行機械壓縮。

這是本實用新型的一種優(yōu)選的實施方案。三維機械手6是現(xiàn)代化工業(yè)中常用的自動化設備，技術(shù)成熟靈活度高，且具有相當好的加工精度，用三維機械手6來帶動打印頭7可以實現(xiàn)多方位多角度的打印需求，采用層流離子體發(fā)生器作為熱源，電源效率高且工作穩(wěn)定，弧壓波動不大于0.5，電流波動，連續(xù)工作壽命可達200小時以上，大氣下弧長大于1000mm、真空中弧長大于3000mm、電弧末端弧徑大于400mm，同時其工作噪聲低，為30～50分貝；工作時層流等離子束流注入材料表面的最大等效溫度為61700℃，可融化金屬顆粒直徑不小于4mm，具有極強的適用性，使用層流等離子作為打印熱源，克服了傳統(tǒng)湍流等離子體束精度差、空氣卷入多、溫度梯度差的缺點，長弧、高溫、高效、數(shù)字可控，適于高精密、智能成形制造；其次，等離子束本身所具有的電離特性，使得能量可以深入到金屬內(nèi)部，同時不產(chǎn)生表面反射，熱效率很高，遠遠優(yōu)于激光；再次，不產(chǎn)生強輻射，環(huán)境性能遠優(yōu)于電子束。而成本上，層流電弧等離子體束熱源由于附屬設備少、結(jié)構(gòu)簡單、低能耗，則更為低廉；打印材料供料前先經(jīng)過供料裝置3的粉末球形化器進行預處理，提高材料利用率和打印成品質(zhì)量；旋轉(zhuǎn)臺10可以在打印中及時調(diào)整角度配合三維機械手6的動作；層流等離子加工裝置通過弧壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)層流等離子的輸出以適應不同的打印材料以及打印要求，層流等離子加工裝置的槍體上設置的水冷裝置可以在打印中及時為槍體降溫，避免應高溫導致的層流等離子加工裝置設備故障；氣動回路和冷卻回路沿打印室的側(cè)壁設置可以避免影響打印設備動作軌道，設計也比較整潔；層流離子體發(fā)生器采用中軸圓柱陽極結(jié)構(gòu)，設計獨創(chuàng)，且所采用的軸向陽極可以是空心管狀，通過中空的管可以向高溫的等離子體束中心送入各種粉體或線狀材料，用于噴涂、堆焊等應用；采用陽極桿周圍沿著環(huán)形均勻布置3個或3個以上的陰極結(jié)構(gòu)，使得單個陰極的電流大大降低，電弧等離子體穩(wěn)定性高，并可形成高弧壓小電流層流長束等離子弧，陰極壽命長，且系統(tǒng)的總功率大，工作效率穩(wěn)定高效。