本發(fā)明涉及增材制造和金屬3d打印技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)熔融金屬?lài)娚涑练e3d打印裝置及其工作方法。

背景技術(shù)：

金屬增材制造(3d打印)是目前最為重要的一種增材制技術(shù)，它能夠直接生產(chǎn)功能零件，在航空航天、生物醫(yī)療、汽車(chē)、能源、電子等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。而且可供打印的金屬材料種類(lèi)廣泛，包括鈦合金、高強(qiáng)鋼、不銹鋼、鈷鉻鉬合金、高溫合金、鐵、銅合金、鎳鎳基合金、熱核聚變反應(yīng)堆用特殊合金等；可用的工藝也有多種，包括諸如選擇性激光熔化技術(shù)(slm)、lens(激光近凈成形技術(shù))、選擇性激光燒結(jié)(sls)、激光金屬融合(lmf)、激光金屬沉積(lmd)、電子束熔化(ebm)、金屬微滴噴射、電子束熔絲沉積(ebff)等幾十種工藝。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外從事金屬增材制造的公司和研究機(jī)構(gòu)也有上百個(gè)，比較著名的企業(yè)有德國(guó)eos、德國(guó)slmsolutions、美國(guó)optomec、英國(guó)雷尼紹(renishaw)、ge(德國(guó)conceptlaser，瑞典arcamab)、荷蘭additiveindustries、德國(guó)通快(trumpf)、德國(guó)realizer、美國(guó)3dsystemslayerwise、以色列xjet、美國(guó)exone、美國(guó)efesto、美國(guó)dm3d、美國(guó)sciaky、挪威norsktitanium、德國(guó)fabrisonic、中國(guó)鉑力特、華曙等。

但是，現(xiàn)有的金屬增材制造技術(shù)大多設(shè)備昂貴、具體打印工藝所適用的材料種類(lèi)有限、材料浪費(fèi)嚴(yán)重、設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作復(fù)雜、生產(chǎn)成本高，尤其是在高精度打印、實(shí)現(xiàn)微尺度特征結(jié)構(gòu)制造、多材料打印方面面臨很大的挑戰(zhàn)，目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)宏/微/納跨尺度制造、多尺度制造、多材料多尺度制造。此外，對(duì)于一些諸如鋁等金屬，采用選擇性激光熔化、選擇性激光燒結(jié)等工藝還面臨以下問(wèn)題：(1)活潑金屬容易氧化；(2)金屬能量吸收率低，反射率高，打印出來(lái)的金屬零件致密性差；(3)粉末很輕，導(dǎo)熱率高，容易球化等難題。為了解決目前金屬3d打印所面臨的設(shè)備和操作成本高、材料浪費(fèi)嚴(yán)重、設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作復(fù)雜、同一種工藝可供打印材料種類(lèi)受限，某些金屬材料難以通過(guò)選區(qū)激光熔化/燒結(jié)來(lái)制造，難以實(shí)現(xiàn)微尺度特征結(jié)構(gòu)制造，尤其是無(wú)法宏/微/納跨尺度制造、多尺度制造和多材料多尺度打印的問(wèn)題，迫切需要開(kāi)發(fā)新的金屬3d打印技術(shù)和工藝。

材料噴射沉積3d打印是基于微滴噴射原理選擇性沉積成形材料的一種增材制造方法，目前國(guó)際上已經(jīng)提出多種材料噴射沉積3d打印技術(shù)，主要包括噴墨(熱泡或者壓電)打印、氣溶膠噴射(aerosoljet)、聚合物噴射(polyjet)、納米顆粒噴射技術(shù)(nanoparticlejetting)、電流體動(dòng)力噴射打印(ehdjetprinting)等。材料噴射沉積3d打印具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，諸如成本低、集成度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、可用材料廣泛、材料利用率高、打印分辨率高、易于實(shí)現(xiàn)多材料打印和微尺度打印，尤其是在多材料多尺度3d打印生產(chǎn)異質(zhì)和多層次結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品方面具有非常突出和顯著的優(yōu)勢(shì)。

盡管已經(jīng)開(kāi)發(fā)的材料噴射沉積3d打印有多種，但是，大多數(shù)工藝所打印的材料是非金屬材料，只有有限的幾種工藝是打印金屬材料，以色列xjet公司開(kāi)發(fā)的納米顆粒噴射(nanoparticlejetting)技術(shù)不直接使用金屬粉體做打印材料，而是使用一種墨盒，墨盒里裝著由液體泡沫包圍著的納米金屬顆粒，以此來(lái)沉積金屬，再利用構(gòu)建室里的熱量使液體蒸發(fā)，只留下金屬部分。i-scientifica3d打印機(jī)使用的也是一種獨(dú)特的金屬油墨，其工作原理是將金屬油墨以非常薄的層厚沉積到基板上，每一層的金屬油墨在鋪好后都會(huì)熔融/固化以形成固體金屬層。這個(gè)過(guò)程是一層同時(shí)完成的，然后反復(fù)重該步驟，直到一個(gè)完整的3d對(duì)象被打印出來(lái)。因此，目前有限的集中金屬材料噴射沉積的3d打印方法所采用的打印材料，基本上都是金屬油墨或者基于納米金屬材料的金屬油墨，一方面打印的材料受限，尤其是無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全致密的金屬打印，后處理工藝復(fù)雜,尤其是具體的實(shí)際用途存在很大的局限性。電流體動(dòng)力噴射打印在打印非金屬材料方面具有非常突出的優(yōu)勢(shì)，但是不適合打印金屬材料，由于打印距離非常低，打印過(guò)程中導(dǎo)電噴嘴-打印金屬-襯底(導(dǎo)電支撐)之間很容易短路放電，難以確?？煽糠€(wěn)定的打印。另外，大多數(shù)金屬材料熔點(diǎn)高,粘性和表面張力大,部分金屬還具有較強(qiáng)的腐蝕性,以往成熟的非金屬材料噴射裝置及控制方法很難直接用于金屬材料的噴射和打印成型，需開(kāi)發(fā)新型耐高溫、耐腐蝕的噴射裝置。另一方面,在金屬微滴噴射沉積過(guò)程中,金屬微滴鋪展、凝固等受到微滴飛行速度、微滴溫度、基板溫度等多因素的耦合作用。此外，這些金屬油墨或者基于納米金屬材料的金屬油墨本身的制造成本就非常之高，制造工藝復(fù)雜，后處理工序繁瑣、并且目前還有很多金屬無(wú)法制成功能性的金屬油墨。

因此，迫切需要開(kāi)發(fā)新的熔融金屬?lài)娚涑练e3d打印技術(shù)，解決目前金屬3d打印技術(shù)存在的成本、打印材料利用率、打印材料種類(lèi)、分辨率、微尺度打印、宏/微跨尺度制造方面的不足和局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)熔融金屬?lài)娚涑练e3d打印裝置，突破現(xiàn)有金屬3d打印設(shè)備和打印成本高、分辨率低、材料利用率低、打印材料制造復(fù)雜成本高、打印材料受限、難以實(shí)現(xiàn)金屬材料微尺度打印和宏/微跨尺度的不足和局限性，尤其是結(jié)合多噴頭技術(shù)和同軸噴頭等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)金屬材料的多尺度多材料結(jié)構(gòu)一體化3d打??；

本發(fā)明具體的實(shí)現(xiàn)方案為：(1)采用超高頻電磁感應(yīng)渦流加熱的方法，設(shè)置打印材料供給單元的供料坩堝和打印噴頭的儲(chǔ)料筒兩套超高頻電磁感應(yīng)加熱單元，實(shí)現(xiàn)打印材料供給單元的供料坩堝對(duì)各種金屬材料/合金的大量且快速的加熱熔化，再通過(guò)保溫管路(加熱軟管等)輸送到打印噴頭儲(chǔ)料筒進(jìn)行加熱存儲(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)熔融金屬材料的連續(xù)高效3d打??；(2)分別設(shè)置兩路主動(dòng)水冷卻單元，水冷單元i隔絕打印噴頭的儲(chǔ)料筒和背壓控制單元之間的熱量傳導(dǎo)，水冷單元ⅱ主動(dòng)冷卻超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元；(3)打印噴頭的噴嘴與高壓脈沖電源的正極相連，打印工作開(kāi)始后，在背壓的作用下，儲(chǔ)料筒中的熔融金屬到達(dá)噴嘴位置，形成半月形的彎液面，在導(dǎo)電噴嘴上施加高壓脈沖，噴嘴與打印床(接收襯底)之間形成強(qiáng)電場(chǎng)，誘導(dǎo)電荷在噴嘴處聚集并相互排斥，強(qiáng)電場(chǎng)力使噴嘴處熔融金屬形成泰勒錐，當(dāng)電場(chǎng)力與氣體的背壓力之和大于熔融金屬所形成泰勒錐的表面張力與黏度力之和時(shí)，熔融金屬射流自泰勒錐尖端噴射而出，冷卻固化沉積在打印床(接收襯底)上，實(shí)現(xiàn)熔融金屬的噴射沉積；(4)引入微尺度和宏尺度兩種打印模式，同時(shí)兼顧打印精度和打印效率。微尺度打印模式下，采用較小的背壓和較大的電場(chǎng)力，通過(guò)噴嘴的熔融金屬流量較小，強(qiáng)電場(chǎng)力使泰勒錐內(nèi)部形成回流現(xiàn)象并為射流噴射提供足夠的動(dòng)能，微量液體突破泰勒錐形成射流，熔融金屬以極細(xì)的射流噴射沉積在接收襯底或已完成實(shí)體上；宏尺度打印模式下，采用較大的背壓和較小的電場(chǎng)力，通過(guò)噴嘴的熔融金屬流量較大，較小的電場(chǎng)力無(wú)法維持大量熔融金屬在泰勒錐內(nèi)部形成需要的回流，導(dǎo)致較大的熔融金屬液滴流被電場(chǎng)力拉出，以較粗的線寬和較大厚度在接收襯底或已完成實(shí)體上沉積。(5)采用絕緣隔熱材料作為打印床，打印金屬沉積在打印床上固化時(shí)，打印床表面保持高溫，使金屬緩慢冷卻固化，可以減少金屬的應(yīng)力，避免出現(xiàn)裂紋和變形，同時(shí)，打印床的隔熱性會(huì)使打印床的背面溫度不高，安裝在打印工作臺(tái)上時(shí)不需要設(shè)置冷卻裝置，并且由于打印床為絕緣材料，還可以克服噴頭-打印金屬材料-襯底短路放電。(6)整個(gè)打印過(guò)程(裝置)置于密閉的環(huán)境或者氣氛中，通入惰性氣體(氬氣、氮?dú)獾?。一方面能夠?qū)崿F(xiàn)活潑金屬的打印，另一方面可以避免金屬打印過(guò)程中的氧化、減小應(yīng)力、避免噴頭堵塞等問(wèn)題。

具體的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)熔融金屬?lài)娚涑练e3d打印裝置，包括工作臺(tái)，工作臺(tái)上設(shè)置打印平臺(tái)，打印床吸附設(shè)置于打印平臺(tái)上，所述打印床上方對(duì)應(yīng)設(shè)置噴射單元，所述噴射單元與z向工作臺(tái)連接；

所述噴射單元包括打印噴頭，所述打印噴頭包括相互連接的噴嘴和儲(chǔ)料筒，所述噴嘴與高壓脈沖電源的正極連接，所述儲(chǔ)料筒分別與背壓控制單元、打印材料供給單元連接，所述背壓控制單元和儲(chǔ)料筒之間還設(shè)置水冷單元i；所述打印噴頭外部設(shè)置電磁感應(yīng)噴頭加熱單元，所述電磁感應(yīng)噴頭加熱單元與水冷單元ⅱ連接。

進(jìn)一步的，所述電磁感應(yīng)噴頭加熱單元包括電磁感應(yīng)加熱圈，電磁感應(yīng)加熱圈通過(guò)電流轉(zhuǎn)換器與直流電源連接。

所述直流電源的電壓范圍為0-500v。

進(jìn)一步的，所述電磁感應(yīng)加熱圈套設(shè)于打印噴頭外部，電磁感應(yīng)噴頭加熱單元與z向工作臺(tái)連接。將磁場(chǎng)感應(yīng)渦流加熱原理用于對(duì)噴頭的加熱，加熱裝置為非接觸加熱，加熱迅速且不干擾驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)。

優(yōu)選的，所述電磁感應(yīng)加熱圈的中心線與儲(chǔ)料筒的中心線重合。使儲(chǔ)料筒位于電磁感應(yīng)加熱圈的工作區(qū)域。

所述水冷單元i包括第一循環(huán)水泵，第一循環(huán)水泵一端與第一水槽連接，第一循環(huán)水泵另一端與背壓控制單元和儲(chǔ)料筒之間的水冷單元接口連接。水冷單元i用來(lái)隔絕上方背壓控制單元11和下方打印噴頭5儲(chǔ)料筒之間的熱量傳導(dǎo)。

所述水冷單元ⅱ包括第二循環(huán)水泵，第二循環(huán)水泵一端與第二水槽連接，第二循環(huán)水泵另一端在電流轉(zhuǎn)換器內(nèi)部與電磁感應(yīng)加熱圈連接。水冷單元ⅱ降低電磁感應(yīng)噴頭加熱單元的工作溫度，避免高溫氧化，增長(zhǎng)使用壽命。

進(jìn)一步的，所述噴嘴外壁設(shè)置測(cè)溫元件，所述測(cè)溫元件與溫度控制器連接。監(jiān)控噴嘴的溫度，進(jìn)而保證噴嘴處于需求的工作溫度下。

進(jìn)一步的，所述噴嘴為導(dǎo)電噴嘴。

所述噴嘴內(nèi)徑尺寸為1-1000μm，所述高壓脈沖電源的輸出脈沖電壓范圍為0-10kv，輸出脈沖頻率范圍為0-5000hz。優(yōu)先選用直流高壓電源和高壓脈沖電源組合的方案，其中直流高壓電源的電壓范圍為0-7kv，高壓脈沖電源的電壓范圍為0-3kv。

進(jìn)一步的，所述背壓控制單元包括精密調(diào)壓閥，精密調(diào)壓閥一端與位于儲(chǔ)料筒上方的背壓接口連接，精密調(diào)壓閥另一端與壓縮空氣源連通。

進(jìn)一步的，所述精密調(diào)壓閥的工作壓力范圍是：0-8bar；為噴頭提供穩(wěn)定且精確可調(diào)的氣動(dòng)壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)流體。

進(jìn)一步的，所述打印材料供給單元包括電磁感應(yīng)加熱坩堝，電磁感應(yīng)加熱坩堝通過(guò)管路與儲(chǔ)料筒連通。打印材料供給單元可事先將打印材料進(jìn)行加熱，而后將打印材料傳輸給儲(chǔ)料筒。

優(yōu)選的，打印床為絕緣隔熱打印床，所述打印床由云母材質(zhì)制成，若要在已有實(shí)物表面進(jìn)行打印或修補(bǔ)，可將實(shí)物固定于打印平臺(tái)上再進(jìn)行打印。云母板具有絕緣性、耐高溫性和隔熱性，打印金屬沉積在云母板上固化時(shí)，云母板表面保持高溫，使金屬緩慢冷卻固化，可以減少金屬的應(yīng)力，避免出現(xiàn)裂紋和變形，同時(shí)，云母板的隔熱性會(huì)使云母板的背面溫度不高，安裝在打印工作臺(tái)上時(shí)不需要設(shè)置冷卻裝置。

進(jìn)一步的，所述打印裝置設(shè)置于密閉環(huán)境箱內(nèi)，密閉環(huán)境箱內(nèi)置有惰性氣體。一方面能夠?qū)崿F(xiàn)活潑金屬的打印，另外，避免金屬打印過(guò)程中的氧化、減小應(yīng)力、避免噴頭堵塞等問(wèn)題。

進(jìn)一步的，所述工作臺(tái)固定設(shè)置于機(jī)身座架上。

進(jìn)一步的，所述工作臺(tái)為二維工作臺(tái)或多自由度工作臺(tái)。打印床隨所述x-y工作臺(tái)沿x-y向運(yùn)動(dòng)或者隨多自由度工作臺(tái)沿x-y運(yùn)動(dòng)和繞x-y-z方向旋轉(zhuǎn)。選擇二維工作臺(tái)時(shí)，能夠快速精確的打印宏觀金屬結(jié)構(gòu)；使用多自由度工作臺(tái)時(shí)，不僅能打印高分辨率微尺度金屬結(jié)構(gòu)和對(duì)精度要求極高的宏觀金屬結(jié)構(gòu)，還可以實(shí)現(xiàn)打印結(jié)構(gòu)的自支撐，即使打印懸空結(jié)構(gòu)也無(wú)需支撐材料，尤其適合打印復(fù)雜金屬結(jié)構(gòu)和精密儀器的金屬部件，能充分避免去除支撐材料時(shí)對(duì)成型工件帶來(lái)的精度和質(zhì)量等方面的影響。

上述電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)熔融金屬?lài)娚涑练e3d打印裝置工作原理為：打印材料供給單元的電磁感應(yīng)加熱坩堝將打印所需的大量金屬材料/合金快速的加熱熔化，再通過(guò)保溫管路(加熱軟管等)輸送到打印噴頭儲(chǔ)料筒進(jìn)行加熱存儲(chǔ)，壓縮空氣經(jīng)精密調(diào)壓閥調(diào)壓后推動(dòng)擠壓儲(chǔ)料筒中的熔融金屬達(dá)到導(dǎo)電噴嘴位置，由于在導(dǎo)電噴嘴上施加脈沖高壓電，噴嘴與接收襯底或者已打印完成的實(shí)體之間形成強(qiáng)電場(chǎng)，誘導(dǎo)電荷在噴嘴處聚集并相互排斥，強(qiáng)電場(chǎng)力使噴嘴處熔融金屬形成泰勒錐，當(dāng)電場(chǎng)力與氣體的背壓力之和大于熔融金屬所形成泰勒錐的表面張力與黏度力之和時(shí)，熔融金屬射流自泰勒錐尖端噴射而出。結(jié)合x(chóng)-y工作臺(tái)按設(shè)定路徑運(yùn)動(dòng)，噴射的熔融金屬固化沉積在打印床上，形成零件的截面輪廓。零件的一層截面成形完成后，打印噴頭上升一個(gè)截面的高度，以已打印完成的實(shí)體表面為目標(biāo)打印位置再進(jìn)行下一層截面的沉積，如此循環(huán)，最終形成三維實(shí)體。打印過(guò)程中，打印材料供給單元及時(shí)補(bǔ)充消耗的打印材料。

一種電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)熔融金屬?lài)娚涑练e3d打印裝置的工作方法，包括以下步驟：

步驟1：打印初始化，將工作臺(tái)和z向工作臺(tái)移動(dòng)至打印工位，使打印噴頭距打印床設(shè)定距離；

步驟2：?jiǎn)?dòng)水冷單元i、水冷單元ⅱ，打印材料供給單元將打印材料供給至打印噴頭；

步驟3：開(kāi)始打印工作，噴嘴和打印床之間形成電場(chǎng)，在背壓控制單元作用下，打印材料流至噴嘴處形成泰勒錐，進(jìn)而噴射至打印床表面，工作臺(tái)按設(shè)定路徑運(yùn)動(dòng)，完成一層的打印過(guò)程；

步驟4：重復(fù)步驟3，直至完成所有層的打印過(guò)程，打印出成形零件；

步驟5：關(guān)閉各工作單元，打印完成，將工作臺(tái)和z向工作臺(tái)移動(dòng)至原始工位，取下打印床和成形零件。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明將磁場(chǎng)感應(yīng)渦流加熱原理用于對(duì)噴頭的加熱，加熱裝置為非接觸加熱，加熱裝置不與接高壓電的金屬?lài)娮旖佑|，加熱裝置接有水冷單元ⅱ，工作時(shí)加熱裝置本身溫度很低，不會(huì)高溫氧化，使用壽命較長(zhǎng)，加熱迅速且不干擾驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)。

(2)設(shè)置打印材料供給單元，其坩堝也采用超高頻電磁感應(yīng)加熱裝置，能大量迅速的加熱融化金屬，結(jié)合過(guò)濾裝置和節(jié)流裝置，可控溫、控量的將無(wú)雜質(zhì)的熔融金屬輸送到打印噴頭的儲(chǔ)料筒，能為打印噴頭源源不斷的提供打印材料。

(3)將電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)用于熔融金屬的3d打印，打印時(shí)穩(wěn)定性良好，適用于各種粘度與熔點(diǎn)的金屬。

(4)打印金屬材料種類(lèi)不受限制，超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元能使金屬?lài)娮爝_(dá)到極高的溫度，甚至可以融化鋼鐵，以310不銹鋼材料的金屬?lài)娮鞛槔?，其熔點(diǎn)在1400℃以上，使用溫度達(dá)到1200℃，可以融化大多數(shù)常用金屬，例如；錫的熔點(diǎn)為232℃，鋅的熔點(diǎn)為420℃，鋁的熔點(diǎn)為660℃，銀的熔點(diǎn)為962℃，銅的熔點(diǎn)為1084℃，金的熔點(diǎn)為1064℃，因此這些金屬可以在打印材料供給單元中充分融化、過(guò)濾后，再在310不銹鋼金屬?lài)娮斓膬?chǔ)料筒中加熱存儲(chǔ)，以用于3d打印。

(5)打印金屬的形態(tài)不受限制，由于所打印金屬材料已經(jīng)在材料供給單元的超高頻電磁感應(yīng)加熱坩堝中充分融化，所以不受金屬材料的初始形態(tài)限制，金屬材料可以是顆粒狀、絲狀、粉末狀、塊狀或其他不規(guī)則形狀。

(6)打印的金屬零部件分辨率和致密性較高，實(shí)現(xiàn)全致密金屬零件打印。由于噴嘴與接收基板之間的距離很小，能夠減小因?yàn)榭諝鈹_動(dòng)等導(dǎo)致的定位誤差，可控性好，打印的微觀金屬結(jié)構(gòu)具有高分辨率，打印的宏觀金屬結(jié)構(gòu)具有很高的致密性。

(7)打印金屬時(shí)只在金屬?lài)娮焯幗痈邏弘娫吹恼龢O，基板不接電，既能避免噴頭-打印金屬材料-打印床短路或者高壓擊穿放電，又能克服傳統(tǒng)基板接負(fù)極的電噴印由于打印高度的變化而產(chǎn)生的不穩(wěn)定甚至斷流的現(xiàn)象。

(8)宏微跨尺度結(jié)構(gòu)一體化打印。既可用來(lái)制作宏尺度工件，也可用來(lái)制作微觀結(jié)構(gòu)，突破傳統(tǒng)3d打印技術(shù)打印精度跨度小的限制，實(shí)現(xiàn)同一打印模型上宏微跨尺度結(jié)構(gòu)一體化打印。

(9)適用于非平整表面、曲面的打印，尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)共形襯底的打印。在金屬零件再制造和修補(bǔ)等方面具有非常突出的優(yōu)勢(shì)。

(10)打印精度高。微尺度打印模式下利用強(qiáng)電場(chǎng)力形成的極細(xì)錐射流進(jìn)行打印，可以實(shí)現(xiàn)微尺度甚至亞微尺度結(jié)構(gòu)的高分辨率制作。

(11)打印效率較高，由于所打印金屬材料已經(jīng)在打印材料供給單元的超高頻電磁感應(yīng)加熱坩堝中充分融化，并且超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元能迅速達(dá)到并保持設(shè)定的高溫，熔融金屬可以在儲(chǔ)料筒中長(zhǎng)時(shí)間保持熔融狀態(tài)，然后在高壓電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下迅速、持續(xù)的直接打印，效率較高，并且本發(fā)明裝置可以設(shè)置微尺度和宏尺度兩種打印模式，對(duì)于精度要求不高的結(jié)構(gòu)采用宏尺度打印模式，對(duì)于精度要求高的結(jié)構(gòu)采用微尺度打印模式，兼顧打印精度和打印效率。

(12)噴頭不易堵塞，通過(guò)使用強(qiáng)電場(chǎng)力將熔融金屬?gòu)膰娮炖?，結(jié)合背壓控制單元的輔助，能充分避免噴頭的堵塞。

(13)整個(gè)打印過(guò)程(裝置)置于密閉的環(huán)境或者氣氛中，通入惰性氣體(氬氣、氮?dú)獾?。一方面能夠?qū)崿F(xiàn)活潑金屬的打印，另外，避免金屬打印過(guò)程中的氧化、減小應(yīng)力、避免噴頭堵塞等問(wèn)題。

(14)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，設(shè)備操作簡(jiǎn)單、后處理簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。

(15)本發(fā)明裝置的工作臺(tái)可視打印需要選擇x-y工作臺(tái)或者多自由度工作臺(tái)，選擇x-y工作臺(tái)時(shí)，能夠快速精確的打印宏觀金屬結(jié)構(gòu)；當(dāng)工作臺(tái)使用多自由度工作臺(tái)時(shí)，不僅能打印高分辨率微尺度金屬結(jié)構(gòu)和對(duì)精度要求極高的宏觀金屬結(jié)構(gòu)，還可以實(shí)現(xiàn)打印結(jié)構(gòu)的自支撐，即使打印懸空結(jié)構(gòu)也無(wú)需支撐材料，尤其適合打印復(fù)雜金屬結(jié)構(gòu)和精密儀器的金屬部件，能充分避免去除支撐材料時(shí)對(duì)成型工件帶來(lái)的精度和質(zhì)量等方面的影響。

(16)結(jié)合使用多個(gè)噴頭或者同軸噴頭，能夠?qū)崿F(xiàn)多材料多尺度一體化打印。

本發(fā)明可用于航空航天、微納機(jī)電系統(tǒng)、生物醫(yī)療、組織器官、新材料(點(diǎn)陣材料、超材料、功能梯度材料、復(fù)合材料等)、3d功能結(jié)構(gòu)電子、可穿戴設(shè)備、新能源(燃料電池、太陽(yáng)能等)、微流控器件、微納光學(xué)器件、微納傳感器、印刷電子、可延展電子、軟體機(jī)器人等諸多領(lǐng)域和行業(yè)。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)熔融金屬?lài)娚涑练e3d打印裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的打印噴頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的打印噴頭剖面示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的一種多自由度打印平臺(tái)電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)熔融金屬?lài)娚涑练e3d打印裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1機(jī)身座架，2x-y工作臺(tái)，3打印平臺(tái)，4打印床，5打印噴頭，501供料接口，502水冷單元接口ⅰ，503水冷單元接口ⅱ，504背壓接口，505熱電偶，506溫控開(kāi)關(guān)，6噴頭固定架，7打印材料供料單元，8高壓脈沖電源，9超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元，901電磁感應(yīng)加熱圈，902直流電源，903高頻電流轉(zhuǎn)換器，90301水冷單元接口ⅲ，90302水冷單元接口iv，10電磁感應(yīng)加熱固定架，11背壓控制單元，12z向工作臺(tái)，13水冷單元i，14水冷單元ⅱ，15多自由度工作臺(tái)。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)存在金屬3d打印設(shè)備和打印成本高、分辨率低、材料利用率低、打印材料制造復(fù)雜成本高、打印材料受限、難以實(shí)現(xiàn)金屬材料微尺度打印和宏/微跨尺度的不足和局限性，為了解決如上的技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)熔融金屬?lài)娚涑练e3d打印裝置及其工作方法。

本申請(qǐng)的一種典型的實(shí)施方式中，如圖1-4所示，提供了一種電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)熔融金屬?lài)娚涑练e3d打印裝置，它包括：機(jī)身座架1，工作臺(tái)(本實(shí)施例中采用二維工作臺(tái)，即x-y工作臺(tái)2)，打印平臺(tái)3，打印床4，打印噴頭5，供料接口501，水冷單元接口ⅰ502，水冷單元接口ⅱ503，背壓接口504，熱電偶505，溫控開(kāi)關(guān)506，噴頭固定架6，打印材料供料單元7，高壓脈沖電源8，超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元9(即電磁感應(yīng)噴頭加熱單元)，電磁感應(yīng)加熱圈901，直流電源902，高頻電流轉(zhuǎn)換器903，水冷接口ⅲ90301，水冷接口iv90302，電磁感應(yīng)加熱固定架10，背壓控制單元11，z向工作臺(tái)12，水冷單元i13，水冷單元ⅱ14等。其中，機(jī)身座架1置于最下方，x-y工作臺(tái)2定位安裝在機(jī)身座架1上，打印平臺(tái)3置于x-y工作臺(tái)2之上，打印床4置于打印平臺(tái)3上，并通過(guò)真空吸附或者電磁吸附等方式固定在打印平臺(tái)3上。超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元9的電磁感應(yīng)加熱圈901位于打印床4正上方，與高頻電流轉(zhuǎn)換器903相連接，固定在電磁感應(yīng)加熱固定架10上，電磁感應(yīng)加熱固定架10安裝在z向工作臺(tái)12上，高頻電流轉(zhuǎn)換器903和直流電源902連接。打印噴頭5置于電磁感應(yīng)加熱圈(螺旋薄壁銅管)901中，打印噴頭5與噴頭固定架6相連接，噴頭固定架6與電磁感應(yīng)加熱固定架10一起固定安裝在z向工作臺(tái)12上，電磁感應(yīng)加熱圈901的中心線與打印噴頭5的儲(chǔ)料筒的中心線重合。打印噴頭5的噴嘴與高壓脈沖電源8的正極相連接。背壓控制單元11(可以采用精密調(diào)壓閥)的一端與壓縮空氣相連接，另一端與打印噴頭5上部相連接。水冷單元ⅰ13位于背壓控制單元11和打印噴頭5的儲(chǔ)料筒之間，用來(lái)隔絕上方背壓控制單元11和下方打印噴頭5儲(chǔ)料筒之間的熱量傳導(dǎo)。打印噴頭5的儲(chǔ)料筒側(cè)壁設(shè)有供料接口501，供料接口501連接打印材料供給單元7。超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元9與水冷單元ⅱ14連接。

打印過(guò)程中，整個(gè)裝置置于密閉的環(huán)境或者氣氛中，通入惰性氣體(氬氣、氮?dú)獾?，或者置于手套箱內(nèi)。

x-y工作臺(tái)2為二維精密位移臺(tái)，帶動(dòng)打印床4完成在x-y方向的移動(dòng)，并與打印噴頭5沿著z向上下運(yùn)動(dòng)相配合，完成每一層結(jié)構(gòu)的打印。x-y工作臺(tái)2采用ls-180線性位移臺(tái)，工作行程150mm，雙向重復(fù)定位精度±0.1μm。

z向工作臺(tái)12為一維高精密位移臺(tái)。采用pi公司的m-501超精密z軸位移臺(tái)，重復(fù)精度0.1μm。z向工作臺(tái)12帶動(dòng)打印噴頭5沿z向上下運(yùn)動(dòng)。

打印床4具有絕緣性、耐高溫性和隔熱性，材質(zhì)為云母板，厚度為5mm，尺寸為方形120x120mm。云母板具有絕緣性、耐高溫性和隔熱性，打印金屬沉積在云母板上固化時(shí)，云母板表面保持高溫，使金屬緩慢冷卻固化，可以減少金屬的應(yīng)力，避免出現(xiàn)裂紋和變形，同時(shí)，云母板的隔熱性會(huì)使云母板的背面溫度不高，安裝在打印工作臺(tái)上時(shí)不需要設(shè)置冷卻裝置。

打印噴頭5的噴嘴為導(dǎo)電金屬?lài)娮?，?dǎo)電噴嘴安裝在打印噴頭最下端，選用導(dǎo)電材質(zhì)，可以是310不銹鋼、303不銹鋼、304不銹鋼等不銹鋼或者石墨，噴嘴內(nèi)徑尺寸為1-1000μm。本實(shí)施例中其材質(zhì)選用310不銹鋼，內(nèi)徑為100μm。

背壓控制單元11的調(diào)壓范圍為0.1-7bar。

打印材料供給單元7包括電磁感應(yīng)加熱坩堝，電磁感應(yīng)加熱坩堝通過(guò)保溫管路與儲(chǔ)料筒連通。保溫管路上可設(shè)置節(jié)流裝置，電磁感應(yīng)加熱坩堝內(nèi)可設(shè)置過(guò)濾裝置。

圖2-3為本發(fā)明的打印噴頭結(jié)構(gòu)示意圖，包括：供料接口501，水冷單元接口ⅰ502，水冷單元接口ⅱ503，背壓接口504，熱電偶505(即測(cè)溫元件)，溫控開(kāi)關(guān)506，背壓接口504下方為水冷單元i13，水冷單元接口ⅰ502和水冷單元接口ⅱ503連接水冷單元ⅰ13，水冷單元i隔絕高溫儲(chǔ)料筒和背壓控制模塊之間的熱量傳導(dǎo)。水冷單元i13下方為打印噴頭5的儲(chǔ)料筒，儲(chǔ)料筒側(cè)壁設(shè)有供料接口501，打印材料供給單元7通過(guò)供料接口501與打印噴頭5的儲(chǔ)料筒相連接。熱電偶505固定在打印噴頭5的儲(chǔ)料筒外壁，并連接溫控開(kāi)關(guān)506。熱電偶505與溫控開(kāi)關(guān)506組成打印噴頭溫控單元，監(jiān)控、設(shè)定儲(chǔ)料筒的溫度，以保持打印噴頭5儲(chǔ)料筒內(nèi)的金屬始終處于打印工藝所需要的溫度和狀態(tài)。背壓接口504與背壓控制單元11連接。

水冷單元i包括循環(huán)水泵、水槽、連接管路等，優(yōu)先選用水泵型號(hào)為hqb-2500，功率為55w，揚(yáng)程為2.5m，流量為2000l/h。

水冷單元i包括第一循環(huán)水泵，第一循環(huán)水泵一端與第一水槽連接，第一循環(huán)水泵另一端與背壓控制單元和儲(chǔ)料筒之間的水冷單元接口i連接。儲(chǔ)料筒位于打印噴頭最下方，儲(chǔ)料筒和背壓接口之間有一段金屬管，第一循環(huán)水泵供給的循環(huán)水在外部包圍冷卻這段金屬管，循環(huán)水不會(huì)進(jìn)入儲(chǔ)料筒內(nèi)。

高壓脈沖電源8輸出脈沖電壓范圍為0-5kv，輸出脈沖頻率范圍為0-2000hz。優(yōu)先選用直流高壓電源和高壓脈沖電源組合的方案，其中直流高壓電源的電壓范圍為0-7kv，高壓脈沖電源的電壓范圍為0-3kv。

圖4為本發(fā)明的超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元9的結(jié)構(gòu)示意圖，包括：電磁感應(yīng)加熱圈901，直流電源902，高頻電流轉(zhuǎn)換器903，水冷單元接口ⅲ90301，冷單元接口iv90302。水冷單元接口ⅲ90301、水冷單元接口iv90302與水冷單元ⅱ14接通，水冷單元ⅱ14的循環(huán)水通過(guò)水冷單元接口ⅲ90301流經(jīng)高頻電流轉(zhuǎn)換器903內(nèi)部，并與電磁加熱圈901(薄壁螺旋銅管)流通，再通過(guò)水冷單元接口iv90302流出，完成對(duì)超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元9的冷卻。

水冷單元ii包括循環(huán)水泵、水槽、連接管路等。優(yōu)先選用水泵型號(hào)為hqb-2000，功率為24w，揚(yáng)程為1.8m，流量為1400l/h。

水冷單元ⅱ包括第二循環(huán)水泵，第二循環(huán)水泵一端與第二水槽連接，第二循環(huán)水泵另一端與電流轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的電磁感應(yīng)加熱圈連接。水冷單元ⅱ降低電磁感應(yīng)噴頭加熱單元的工作溫度，避免高溫氧化，增長(zhǎng)使用壽命。電磁感應(yīng)加熱圈901的本質(zhì)是薄壁螺旋空心金屬管，水冷單元ii中的循環(huán)水會(huì)在這個(gè)空心金屬管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。水冷單元ii的唯一作用就是用來(lái)冷卻這個(gè)金屬管的。由于這個(gè)金屬管(電磁感應(yīng)加熱圈901)要接通電流轉(zhuǎn)換器，所以它的兩個(gè)管口會(huì)接在電流轉(zhuǎn)換器內(nèi)部，因此水冷單元ii的兩個(gè)冷卻管路需要在電流轉(zhuǎn)換器內(nèi)部和金屬管(電磁感應(yīng)加熱圈901)的管口對(duì)接。簡(jiǎn)而言之，循環(huán)水只是“路過(guò)、流經(jīng)”電流轉(zhuǎn)換器，它的目的是在金屬管(電磁感應(yīng)加熱圈901)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)以冷卻金屬管，電流轉(zhuǎn)換器等內(nèi)部電器元件并未接觸循環(huán)水。

電磁感應(yīng)加熱圈901為薄壁螺旋管，選用銅質(zhì)空心金屬管。

直流電源902采用中低壓直流電源，電壓0-500v連續(xù)可調(diào)。

本申請(qǐng)的另一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)熔融金屬?lài)娚涑练e3d打印裝置，增加多自由度工作臺(tái)15，可以在打印懸空結(jié)構(gòu)或需要支撐的結(jié)構(gòu)時(shí)旋轉(zhuǎn)傾斜一定的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)自支撐，從而避免使用支撐，無(wú)需支撐的完成各種懸空結(jié)構(gòu)的打印。如圖5所示，多自由度工作臺(tái)15安裝在打印平臺(tái)3上，打印床4置于多自由度工作臺(tái)15上，并通過(guò)真空吸附或者電磁吸附等方式固定在多自由度工作臺(tái)15上。

多自由度工作臺(tái)15可以是五自由度工作臺(tái)或六自由度工作臺(tái)，與x-y工作臺(tái)一起帶動(dòng)打印床4完成在x-y方向的移動(dòng)和繞x-y-z的旋轉(zhuǎn)，并與噴頭5沿著z向上下運(yùn)動(dòng)相配合，完成每一層結(jié)構(gòu)的打印。多自由度工作臺(tái)15可以在打印懸空結(jié)構(gòu)或需要支撐的結(jié)構(gòu)時(shí)旋轉(zhuǎn)傾斜一定的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)自支撐，從而避免使用支撐，無(wú)需支撐的完成各種懸空結(jié)構(gòu)的打印。

打印床4具有絕緣性、耐高溫性和隔熱性，可以是云母板，厚度為5mm，尺寸為方形100x100mm。云母板具有絕緣性、耐高溫性和隔熱性，打印金屬沉積在云母板上固化時(shí)，云母板表面保持高溫，使金屬緩慢冷卻固化，可以減少金屬的應(yīng)力，避免出現(xiàn)裂紋和變形，同時(shí)，云母板的隔熱性會(huì)使云母板的背面溫度不高，安裝在打印工作臺(tái)上時(shí)不需要設(shè)置冷卻裝置。

該實(shí)施方式的打印裝置主要應(yīng)用于微尺度金屬結(jié)構(gòu)和對(duì)精度要求極高的金屬結(jié)構(gòu)的打印或修補(bǔ)，打印結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)自支撐，即使打印懸空結(jié)構(gòu)也無(wú)需支撐材料。

本申請(qǐng)的另一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)熔融金屬?lài)娚涑练e3d打印裝置的工作方法，具體工藝步驟如下：

步驟1：打印初始化，x-y工作臺(tái)、z向工作臺(tái)從原位移動(dòng)到打印工位，使固定在z向工作臺(tái)上打印噴頭的最下端移動(dòng)到距離打印床的預(yù)先設(shè)置的高度，根據(jù)所打印的材料、精度、零件尺寸等，設(shè)置好超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元、打印噴頭溫控單元、高壓脈沖電源、背壓控制單元等所需工作參數(shù)。打印環(huán)境通入惰性氣體(如氬氣、氮?dú)獾?。

步驟2：首先開(kāi)啟水冷單元i、水冷單元ⅱ，待水路循環(huán)穩(wěn)定后，開(kāi)啟打印材料供給單元、超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元、打印噴頭溫控單元，當(dāng)打印材料供給單元中的金屬材料完全處于熔融狀態(tài)后，打開(kāi)熔融金屬輸送管路，將一定量的熔融金屬輸送到打印噴頭儲(chǔ)料筒內(nèi)并進(jìn)行加熱保溫。

步驟3：開(kāi)啟高壓脈沖電源、背壓控制單元。在背壓的作用下，儲(chǔ)料筒中的熔融金屬被擠出到達(dá)噴嘴位置，在導(dǎo)電噴嘴上施加高壓脈沖，噴嘴與打印床之間形成強(qiáng)電場(chǎng)，誘導(dǎo)電荷在噴嘴處聚集并相互排斥，強(qiáng)電場(chǎng)力使噴嘴處熔融金屬形成泰勒錐，當(dāng)電場(chǎng)力與氣體的背壓力之和大于熔融金屬所形成泰勒錐的表面張力與黏度力之和時(shí)，熔融金屬射流自泰勒錐尖端噴射而出。結(jié)合x(chóng)-y工作臺(tái)按設(shè)定路徑運(yùn)動(dòng)，噴射的熔融金屬固化沉積在打印床上，形成零件的截面輪廓。

步驟4：零件的一層截面成形完成后，打印噴頭上升一個(gè)截面的高度，以第一層實(shí)體作為接收襯底,，結(jié)合x(chóng)-y工作臺(tái)按設(shè)定路徑運(yùn)動(dòng)，噴嘴噴射的熔融金屬固化沉積在第一層實(shí)體上，打印完成零件的第二層截面輪廓。如此循環(huán)，直至完成所有層的打印，最終形成三維實(shí)體。打印過(guò)程中打印材料供給單元及時(shí)補(bǔ)充消耗的打印材料。

步驟5：關(guān)閉高壓脈沖電源、超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元、打印噴頭溫控單元、打印材料供給單元、水冷單元i、水冷單元ⅱ等，x-y工作臺(tái)、z向工作臺(tái)回到原始工位，關(guān)閉惰性氣體。從打印平臺(tái)上取下打印床(接收襯底)和已成形零件。

為了使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加清楚地了解本申請(qǐng)的技術(shù)方案，以下將結(jié)合具體的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本申請(qǐng)的技術(shù)方案。

選用高純度鋁為打印材料，具體打印工藝過(guò)程如下：

步驟1：打印初始化，x-y工作臺(tái)2、z向工作臺(tái)12從原位移動(dòng)到打印工位，使固定在z向工作臺(tái)12上的打印噴頭5最下端移動(dòng)到距離打印床4預(yù)先設(shè)置的高度，根據(jù)所需打印鋁質(zhì)工件的精度、尺寸等，在打印材料供給單元7中放入足量鋁材，并設(shè)置好打印材料供給單元7、超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元9、打印噴頭溫控單元30、高壓脈沖電源8、背壓控制單元11等所需工作參數(shù)。打印環(huán)境通入惰性氣體氬氣。

步驟2：首先開(kāi)啟水冷單元i和水冷單元ii，待水路循環(huán)后，開(kāi)啟打印材料供給單元7、超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元9、打印噴頭溫控單元30，當(dāng)打印材料供給單元7中的金屬材料完全處于熔融狀態(tài)后，打開(kāi)熔融金屬輸送管路，將熔融金屬輸入打印噴頭5的儲(chǔ)料筒中加熱存儲(chǔ)。

步驟3：開(kāi)啟高壓脈沖電源8、背壓控制單元11。在背壓的作用下，打印噴頭5儲(chǔ)料筒中的熔融金屬到達(dá)噴嘴位置，在導(dǎo)電噴嘴上施加高壓脈沖，噴嘴與打印床4之間形成強(qiáng)電場(chǎng)，誘導(dǎo)電荷在噴嘴處聚集并相互排斥，強(qiáng)電場(chǎng)力使噴嘴處熔融金屬形成泰勒錐，當(dāng)電場(chǎng)力與氣體的背壓力之和大于熔融金屬所形成泰勒錐的表面張力與黏度力之和時(shí)，熔融金屬射流自泰勒錐尖端噴射而出。結(jié)合x(chóng)-y工作臺(tái)2按設(shè)定路徑運(yùn)動(dòng)，噴射的熔融金屬固化沉積在打印床4上，形成零件的截面輪廓。

步驟4：零件的一層截面成形完成后，打印噴頭5上升一個(gè)截面的高度，以第一層實(shí)體作為接收襯底,，結(jié)合x(chóng)-y工作臺(tái)2按設(shè)定路徑運(yùn)動(dòng)，噴嘴噴射的熔融金屬固化沉積在第一層實(shí)體上，打印完成零件的第二層截面輪廓。如此循環(huán)，直至完成所有層的打印，最終形成三維實(shí)體。打印過(guò)程中打印材料供給單元7及時(shí)補(bǔ)充消耗的打印材料。

步驟5：關(guān)閉高壓脈沖電源8、超高頻電磁感應(yīng)噴頭加熱單元9、打印噴頭溫控單元30、打印材料供給單元7、背壓控制單元11、水冷單元i和水冷單元ii等，x-y工作臺(tái)2、z向工作臺(tái)12回到原始工位，關(guān)閉打印環(huán)境通入的惰性氣體氬氣。從打印床4上取下接收襯底和成形零件。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。