本發(fā)明屬于3d打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效金屬3d打印設(shè)備和方法。

技術(shù)背景

3d打印技術(shù)是20世紀(jì)80年代初期發(fā)展起來的一種新型材料成形技術(shù)，其原理是首先利用計算機(jī)建立所需成形產(chǎn)品的三維實(shí)體模型，再使用分層切片軟件將該產(chǎn)品的三維實(shí)體模型處理成一系列二維截面，然后采用3d打印設(shè)備將材料按二維截面的形狀逐層堆積，最終成形得到三維實(shí)體產(chǎn)品。3d打印技術(shù)具有生產(chǎn)流程短、材料利用率高等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)形狀復(fù)雜、小批量、個性化產(chǎn)品的近終形生產(chǎn)。

3d打印技術(shù)自誕生以來，就以金屬材料、無機(jī)非金屬材料或高分子材料等為原料，在國民經(jīng)濟(jì)、國防軍工和日常生活等領(lǐng)域的產(chǎn)品生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。由于金屬產(chǎn)品在人們生產(chǎn)生活中具有廣泛用途，因此金屬3d打印技術(shù)在3d打印領(lǐng)域占有極其重要的地位，被稱為“3d打印王冠上的明珠”，是門檻最高、前景最好、最前沿的3d打印技術(shù)之一。傳統(tǒng)的金屬3d打印技術(shù)主要包括選區(qū)激光熔化技術(shù)、選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)、激光工程化凈成形技術(shù)、選區(qū)電子束熔化技術(shù)和電弧3d打印技術(shù)等，通常需要采用激光、電子束或電弧等高能量密度熱源來熔化金屬，其原料也均需預(yù)先制成一定形狀尺寸的線材或粉體，從而導(dǎo)致設(shè)備及原料的成本均較高；另外，由于冷卻條件及技術(shù)條件的限制，現(xiàn)有金屬3d打印技術(shù)每道次的成形寬度和厚度一般都在微米級或毫米級，使得生產(chǎn)較大尺寸產(chǎn)品時的成形效率較低，生產(chǎn)成本較高。由于上述突出問題的存在，嚴(yán)重制約了金屬3d打印技術(shù)的快速發(fā)展和推廣應(yīng)用。因此，采用金屬熔體直接供料，并使金屬熔體以液流形式連續(xù)噴出打印，同時利用冷卻介質(zhì)(如冷卻氣體、冷卻水、液態(tài)金屬等)進(jìn)行快速冷卻的成形方式，成為了目前金屬3d打印的發(fā)展方向和應(yīng)用趨勢。但是，這類采用金屬熔體直接供料和冷卻介質(zhì)冷卻的金屬3d打印技術(shù)仍然存在著一些明顯的缺點(diǎn)：采用冷卻氣體進(jìn)行冷卻時金屬熔體凝固速率較低且費(fèi)用較高，采用冷卻水進(jìn)行冷卻時每層金屬表面氧化嚴(yán)重且成形產(chǎn)品質(zhì)量較差，現(xiàn)有的將噴嘴置于液態(tài)金屬中直接打印并冷卻的方式使得快速凝固得到的金屬產(chǎn)品的層間結(jié)合強(qiáng)度較低、液態(tài)金屬對金屬產(chǎn)品污染嚴(yán)重、金屬液流和噴嘴的溫度

打印效率偏低、打印產(chǎn)品精度不易控制；從供料到打印成形整個機(jī)構(gòu)都安裝在密閉腔體中，連續(xù)加料不便、設(shè)備投資大；打印成形金屬產(chǎn)品的可重復(fù)性差和質(zhì)量難以保證，生產(chǎn)成本較高。

因此，開發(fā)生產(chǎn)成本低、設(shè)備機(jī)構(gòu)動作靈活、運(yùn)行速度快、打印效率高、工藝參數(shù)易于控制、成形產(chǎn)品質(zhì)量和可重復(fù)性好的新型金屬3d打印技術(shù)，具有十分迫切而重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有的采用熔體直接供料和冷卻介質(zhì)冷卻的金屬3d打印技術(shù)存在的生產(chǎn)成本高、設(shè)備機(jī)構(gòu)動作靈活性較差、運(yùn)行速度較慢、打印效率低、工藝參數(shù)不易控制以及成形產(chǎn)品質(zhì)量和可重復(fù)性較差等不足，提出將設(shè)備的供料系統(tǒng)和出料系統(tǒng)分離、打印成形區(qū)域與冷卻介質(zhì)分開、供料系統(tǒng)置于成形室外以及噴嘴的出料口大小可根據(jù)產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行調(diào)控等新方法，在此基礎(chǔ)上開發(fā)一種新型的金屬3d打印技術(shù)。本發(fā)明的目的是提供一種高效金屬3d打印設(shè)備和方法，特別適用于大型金屬產(chǎn)品的高效成形。

一種高效金屬3d打印設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備由氣氛調(diào)控系統(tǒng)、供料系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、運(yùn)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。

所述的氣氛調(diào)控系統(tǒng)包括成形室、抽真空系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)。其特征在于，所述的成形室內(nèi)安裝了所述的出料系統(tǒng)、所述的冷卻系統(tǒng)和所述的運(yùn)動系統(tǒng)，利用所述的成形室將其外部的空氣與所述的出料系統(tǒng)、所述的冷卻系統(tǒng)和所述的運(yùn)動系統(tǒng)隔絕；所述的抽真空系統(tǒng)與所述的成形室相連，用于將所述的成形室內(nèi)的空氣抽至所述的成形室外，使所述的成形室內(nèi)獲得所需的真空度；所述的充氣系統(tǒng)與所述的成形室相連，用于向所述的成形室內(nèi)充入保護(hù)氣體。

所述的供料系統(tǒng)包括熔化爐、保溫爐、熔體傳輸管道、熔化爐塞桿、保溫爐液位探針、供料壓塊、供料管道、密封擋板、熔化爐加熱器、保溫爐加熱器、熔體傳輸管道加熱器和供料管道加熱器。其特征在于，所述的供料系統(tǒng)位于所述的成形室上方，用于向所述的出料系統(tǒng)連續(xù)提供金屬熔體；所述的熔化爐用于盛裝和加熱熔化固體金屬原料，并向所述的保溫爐輸送金屬熔體；所述的保溫爐安裝在所述的熔化爐的一側(cè)，用于控制和穩(wěn)定來自所述的熔化爐的金屬熔體的溫度，并向所述的出料系統(tǒng)輸送金屬熔體；所述的熔體傳輸管道位于所述的熔化爐和所述的保溫爐之間，其一端與所述的熔化爐底部的出液口相連，另一端與所述的保溫爐側(cè)面下部的進(jìn)液口相連，是金屬熔體從所述的熔化爐流入所述的保溫爐的通道；所述的熔化爐塞桿位于所述的熔化爐內(nèi)部，與所述的熔化爐底部的出液口保持對中，用于控制從所述的熔化爐中流入所述的保溫爐中的金屬熔體的量；所述的保溫爐液位探針位于所述的保溫爐內(nèi)部，用于測量所述的保溫爐內(nèi)的金屬熔體的液面高度，以便對所述的保溫爐中金屬熔體的量進(jìn)行控制并防止金屬熔體從所述的保溫爐中溢出；所述的供料壓塊安裝于所述的保溫爐內(nèi)部，用于精確控制提供給所述的出料系統(tǒng)的金屬熔體的量；所述的供料管道是連接所述的供料系統(tǒng)與所述的出料系統(tǒng)的通道，其中部為倒u型結(jié)構(gòu)，一端與所述的保溫爐側(cè)面上部的出液口相連，另一端從所述的成形室上方穿過所述的成形室的頂蓋進(jìn)入所述的成形室中，用于向所述的出料系統(tǒng)輸送金屬熔體并在所述的供料管道的倒u型結(jié)構(gòu)中形成液封；所述的密封擋板安裝于所述的保溫爐的出液口上方，可上下運(yùn)動用于開關(guān)所述的保溫爐的出液口；所述的熔化爐加熱器位于所述的熔化爐外部周圍，用于加熱和熔化所述的熔化爐內(nèi)金屬原料；所述的保溫爐加熱器位于所述的保溫爐外部周圍，用于控制和穩(wěn)定所述的保溫爐內(nèi)金屬熔體的溫度；所述的熔體傳輸管道加熱器位于所述的熔體傳輸管道外部周圍，用于控制和穩(wěn)定所述的熔體傳輸管道的溫度；所述的供料管道加熱器位于所述的供料管道外部周圍，用于控制和穩(wěn)定所述的供料管道的溫度。

所述的出料系統(tǒng)包括噴嘴、噴嘴頂蓋、噴嘴液位探針、噴嘴塞桿、噴嘴補(bǔ)料管道、噴嘴加熱器和噴嘴補(bǔ)料管道加熱器。其特征在于，所述的噴嘴位于所述的供料系統(tǒng)的下方，用于盛裝來自所述的保溫爐的金屬熔體并通過其底部的出料口噴出金屬熔體；所述的噴嘴頂蓋位于所述的噴嘴上方，用于防止所述的噴嘴中金屬蒸汽和熱量的擴(kuò)散；所述的噴嘴液位探針位于所述的噴嘴內(nèi)部，用于測量所述的噴嘴內(nèi)金屬熔體的液面高度；所述的噴嘴塞桿位于所述的噴嘴內(nèi)部，與所述的噴嘴的出料口保持對中，用于控制出料的啟停以及調(diào)控出料的流量；所述的噴嘴補(bǔ)料管道從所述的噴嘴頂蓋的上方穿過所述的噴嘴頂蓋進(jìn)入所述的噴嘴內(nèi)，是金屬熔體通過所述的供料管道后流入所述的噴嘴的通道；所述的噴嘴加熱器位于所述的噴嘴外部周圍，用于控制和穩(wěn)定所述的噴嘴內(nèi)金屬熔體的溫度；所述的噴嘴補(bǔ)料管道加熱器位于所述的噴嘴補(bǔ)料管道外部周圍，用于控制和穩(wěn)定所述的噴嘴補(bǔ)料管道的溫度。

所述的冷卻系統(tǒng)包括冷卻槽、基板、液態(tài)金屬和液態(tài)金屬回收槽。其特征在于，所述的冷卻槽位于所述的出料系統(tǒng)的下方，其側(cè)壁內(nèi)部通有冷卻介質(zhì)，所述的冷卻槽用于盛放及冷卻所述的液態(tài)金屬；所述的基板位于所述的冷卻槽內(nèi)的中上部，其底部浸在所述的液態(tài)金屬中，用于沉積由所述的噴嘴的出料口噴出的金屬熔體；所述的液態(tài)金屬裝在所述的冷卻槽內(nèi)，用于冷卻所述的基板及沉積的金屬熔體；所述的液態(tài)金屬回收槽位于所述的冷卻槽外部周圍，用于回收從所述的冷卻槽中溢出的所述的液態(tài)金屬。

所述的運(yùn)動系統(tǒng)包括水平方向運(yùn)動裝置和豎直方向運(yùn)動裝置。其特征在于，所述的水平方向運(yùn)動裝置位于所述的出料系統(tǒng)上方，與所述的噴嘴固定在一起，用于控制所述的噴嘴做水平方向運(yùn)動；所述的豎直方向運(yùn)動裝置位于所述的基板下方，從下向上依次穿過所述的成形室的底板、所述的液態(tài)金屬回收槽的底板、所述的冷卻槽的底板和所述的液態(tài)金屬，與所述的基板的底部固定在一起，用于控制所述的基板做豎直方向運(yùn)動。

所述的控制系統(tǒng)包括電子設(shè)備和控制器。其特征在于，所述的電子設(shè)備安裝有控制軟件并與所述的控制器相連，用于向所述的控制器發(fā)出控制指令；所述的控制器與所述的氣氛調(diào)控系統(tǒng)、所述的供料系統(tǒng)、所述的出料系統(tǒng)和所述的運(yùn)動系統(tǒng)相連，用于控制這些系統(tǒng)執(zhí)行所述的電子設(shè)備發(fā)出的控制指令。

進(jìn)一步的，所述的充氣系統(tǒng)采用的保護(hù)氣體為氮?dú)饣蚨栊詺怏w或還原性氣體或氮?dú)馀c氫氣的混合氣體。

進(jìn)一步的，所述的熔化爐塞桿、所述的供料壓塊、所述的密封擋板和所述的噴嘴塞桿通過電動機(jī)或電磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動。

進(jìn)一步的，所述的冷卻槽的側(cè)壁內(nèi)部的冷卻介質(zhì)為循環(huán)水或循環(huán)油。

進(jìn)一步的，所述的冷卻系統(tǒng)為溢流式結(jié)構(gòu)，打印過程中，所述的液態(tài)金屬的液面始終保持為所述的冷卻槽頂部的高度，確保金屬熔體在凝固過程中具有穩(wěn)定的溫度梯度。

進(jìn)一步的，所述的供料系統(tǒng)安放于所述的成形室內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述的噴嘴的出料口的孔徑大小可根據(jù)產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行調(diào)控。

進(jìn)一步的，所述的基板內(nèi)部通有循環(huán)冷卻水或循環(huán)冷卻油。

進(jìn)一步的，所述的液態(tài)金屬可更換為氣體冷卻介質(zhì)或非金屬液體冷卻介質(zhì)或固體冷卻介質(zhì)。

一種采用如上所述的高效金屬3d打印設(shè)備的高效金屬3d打印方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步：氣氛調(diào)控。將所述的噴嘴頂蓋安裝在所述的噴嘴上方，關(guān)閉所述的成形室的密封門，通過所述的控制器控制所述的密封擋板將所述的保溫爐的出液口堵塞，打開所述的抽真空系統(tǒng)，對所述的成形室進(jìn)行抽真空處理；關(guān)閉所述的抽真空系統(tǒng)，打開所述的充氣系統(tǒng)，向所述的成形室內(nèi)充入保護(hù)氣體，直至所述的成形室內(nèi)的氣壓達(dá)到一個大氣壓。

第二步：裝料熔化。通過所述的控制器控制所述的熔化爐塞桿將所述的熔化爐底部的出液口堵塞，向所述的熔化爐中裝入固體金屬原料；開啟所述的熔化爐加熱器，將所述的熔化爐中的金屬原料加熱熔化；開啟所述的熔體傳輸管道加熱器、所述的保溫爐加熱器、所述的供料管道加熱器、所述的噴嘴補(bǔ)料管道加熱器和所述的噴嘴加熱器，對所述的熔體傳輸管道、所述的保溫爐、所述的供料管道、所述的噴嘴補(bǔ)料管道和所述的噴嘴進(jìn)行加熱；通過所述的控制器將所述的熔化爐塞桿提起，使所述的熔化爐中的金屬熔體通過所述的熔體傳輸管道流入所述的保溫爐中并保溫，同時通過所述的保溫爐液位探針對所述的保溫爐內(nèi)金屬熔體的液面高度進(jìn)行在線監(jiān)測，當(dāng)所述的保溫爐中金屬熔體的液面高度高于所述的保溫爐的出液口高度且低于所述的供料管道的最高高度時，通過所述的控制器將所述的密封擋板提起，使所述的保溫爐中的金屬熔體在所述的供料管道的倒u型結(jié)構(gòu)中形成液封，同時，通過所述的控制器控制所述的熔化爐塞桿將所述的熔化爐的出液口堵塞。

第三步：熔體傳輸。通過所述的控制器控制所述的噴嘴塞桿將所述的噴嘴的出料口堵塞，再通過所述的控制器控制所述的水平方向運(yùn)動裝置將所述的噴嘴移動至所述的供料管道下方，使所述的噴嘴補(bǔ)料管道與所述的供料管道處于同一軸線上；通過所述的控制器控制所述的保溫爐內(nèi)的所述的供料壓塊由初始位置向下運(yùn)動，使所述的保溫爐內(nèi)的金屬熔體通過所述的供料管道和所述的噴嘴補(bǔ)料管道流入所述的噴嘴中，并通過所述的噴嘴液位探針在線監(jiān)測所述的噴嘴內(nèi)金屬熔體的液面高度，對所述的供料壓塊的行程進(jìn)行調(diào)控。

第四步：打印成形。通過所述的控制器控制所述的噴嘴移動至所述的基板的上方；通過所述的控制器控制所述的噴嘴塞桿提起，調(diào)整其與所述的噴嘴的出料口之間的相對位置，使金屬熔體以液流的形式從所述的噴嘴的出料口連續(xù)噴出并沉積在所述的基板上；同時，通過所述的控制器控制所述的噴嘴按照所述的電子設(shè)備所規(guī)劃的打印路徑進(jìn)行打??；當(dāng)打印完畢獲得一層金屬固體后，通過所述的控制器控制所述的噴嘴塞桿將所述的噴嘴的出料口堵塞，再通過所述的控制器控制所述的豎直方向運(yùn)動裝置驅(qū)動所述的基板下移，使打印成形的金屬固體逐漸向所述的液態(tài)金屬中浸沒，所述的基板下移距離與打印層厚保持一致，從而保證凝固過程溫度梯度的穩(wěn)定；隨著金屬固體的逐漸下移，所述的液態(tài)金屬從所述的冷卻槽的頂部溢出并流入所述的液態(tài)金屬回收槽中。

第五步：過程循環(huán)。在打印過程中一直通過所述的噴嘴液位探針對所述的噴嘴內(nèi)金屬熔體的液面高度進(jìn)行在線監(jiān)測，當(dāng)其高于設(shè)定值時，繼續(xù)執(zhí)行并重復(fù)第四步的打印成形過程，直到成形所需金屬產(chǎn)品；當(dāng)其低于設(shè)定值時，重復(fù)第三步的熔體傳輸過程和第四步的打印成形過程，直到成形所需金屬產(chǎn)品。

第六步：產(chǎn)品取出。當(dāng)打印結(jié)束后，打開所述的成形室的密封門，通過所述的控制器控制所述的水平方向運(yùn)動裝置將所述的噴嘴移動至所述的基板上方以外區(qū)域，通過所述的控制器控制所述的豎直方向運(yùn)動裝置將所述的基板及打印成形的金屬產(chǎn)品升至所述的液態(tài)金屬液面以上，將打印成形的金屬產(chǎn)品從所述的基板上取下，最終獲得所需金屬產(chǎn)品。

進(jìn)一步的，當(dāng)打印的金屬產(chǎn)品體積較大，所述的保溫爐內(nèi)的金屬熔體的量不能滿足完成整個金屬產(chǎn)品的打印需要時，通過所述的控制器將運(yùn)動至接近所述的保溫爐底部的所述的供料壓塊提升至初始位置，并控制所述的熔化爐塞桿使所述的熔化爐中的金屬熔體補(bǔ)充至所述的保溫爐中，使所述的保溫爐中的金屬熔體液面高度始終高于所述的保溫爐的出液口高度且低于所述的供料管道的最高高度。

進(jìn)一步的，當(dāng)所述的熔化爐中的金屬熔體不足以滿足向所述的保溫爐中補(bǔ)充金屬熔體的需要時，需向所述的熔化爐中補(bǔ)充固體金屬原料，實(shí)現(xiàn)3d打印過程的連續(xù)供料。

本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

1.高效金屬3d打印設(shè)備的供料系統(tǒng)與出料系統(tǒng)是分離開的，不是一個整體結(jié)構(gòu)，打印成形過程中僅需控制體積相對較小的出料系統(tǒng)進(jìn)行平面運(yùn)動，能降低運(yùn)動系統(tǒng)的成本和控制難度，提高運(yùn)動精度和運(yùn)動速度，特別有利于實(shí)現(xiàn)大型金屬產(chǎn)品的高精度、高效率生產(chǎn)。

2.高效金屬3d打印設(shè)備的噴嘴和打印成形區(qū)域處于液態(tài)金屬之外，能保證在快速凝固過程中建立穩(wěn)定的溫度梯度，提高快速凝固得到的金屬產(chǎn)品的層間結(jié)合強(qiáng)度，避免液態(tài)金屬對金屬產(chǎn)品的污染，確保金屬液流溫度和噴嘴溫度的精確調(diào)控，且有助于獲得高質(zhì)量的金屬產(chǎn)品，提高打印成形的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。

3.高效金屬3d打印設(shè)備的供料系統(tǒng)置于成形室外，縮小了成形室體積，減少了抽真空時間及保護(hù)氣體用量，降低了成形室內(nèi)部溫度以及設(shè)備的制造成本和使用成本，且有利于向熔化爐中連續(xù)加料以實(shí)現(xiàn)大型金屬產(chǎn)品長時間不間斷生產(chǎn)。

4.高效金屬3d打印設(shè)備噴嘴底部的出料口大小可以根據(jù)打印產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行調(diào)控，生產(chǎn)靈活度高、柔性大，打印效率高，特別有利于生產(chǎn)大型金屬產(chǎn)品，同時還降低了成形金屬產(chǎn)品的成本，提高了其競爭力。

5.高效金屬3d打印方法具有生產(chǎn)流程短、工藝參數(shù)易于控制、打印速度快、成形精度高、成形金屬產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低，柔性大，特別適合于生產(chǎn)大型金屬產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的高效金屬3d打印設(shè)備示意圖。其中，(1)為熔化爐塞桿，(2)為熔化爐，(3)為熔化爐加熱器，(4)為熔體傳輸管道，(5)為熔體傳輸管道加熱器，(6)為供料壓塊，(7)為密封擋板，(8)為保溫爐液位探針，(9)為保溫爐，(10)為保溫爐加熱器，(11)為供料管道，(12)為供料管道加熱器，(13)為成形室，(14)為水平方向運(yùn)動裝置，(15)為噴嘴頂蓋，(16)為噴嘴液位探針，(17)為噴嘴塞桿，(18)為噴嘴，(19)為噴嘴補(bǔ)料管道加熱器，(20)為噴嘴補(bǔ)料管道，(21)為噴嘴加熱器，(22)為冷卻槽，(23)為液態(tài)金屬回收槽，(24)為基板，(25)為液態(tài)金屬，(26)為豎直方向運(yùn)動裝置，(27)為充氣系統(tǒng)，(28)為抽真空系統(tǒng)，(29)為電子設(shè)備，(30)為控制器。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是本實(shí)施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。

結(jié)合附圖1對本發(fā)明的高效金屬3d打印設(shè)備具體說明如下：

高效金屬3d打印設(shè)備包括氣氛調(diào)控系統(tǒng)、供料系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、運(yùn)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，由熔化爐塞桿1、熔化爐2、熔化爐加熱器3、熔體傳輸管道4、熔體傳輸管道加熱器5、供料壓塊6、密封擋板7、保溫爐液位探針8、保溫爐9、保溫爐加熱器10、供料管道11、供料管道加熱器12、成形室13、水平方向運(yùn)動裝置14、噴嘴頂蓋15、噴嘴液位探針16、噴嘴塞桿17、噴嘴18、噴嘴補(bǔ)料管道加熱器19、噴嘴補(bǔ)料管道20、噴嘴加熱器21、冷卻槽22、液態(tài)金屬回收槽23、基板24、液態(tài)金屬25、豎直方向運(yùn)動裝置26、充氣系統(tǒng)27、抽真空系統(tǒng)28、電子設(shè)備29和控制器30組成。其特征在于，熔化爐塞桿1、熔化爐2、熔化爐加熱器3、熔體傳輸管道4、熔體傳輸管道加熱器5、供料壓塊6、密封擋板7、保溫爐液位探針8、保溫爐9、保溫爐加熱器10位于成形室13上方；水平方向運(yùn)動裝置14、噴嘴頂蓋15、噴嘴液位探針16、噴嘴塞桿17、噴嘴18、噴嘴補(bǔ)料管道加熱器19、噴嘴補(bǔ)料管道20、噴嘴加熱器21、冷卻槽22、液態(tài)金屬回收槽23、基板24和液態(tài)金屬25位于成形室13內(nèi)部，利用成形室13將以上裝置與外部的空氣隔絕；供料管道11和供料管道加熱器12從成形室13的上方穿過成形室13的頂蓋進(jìn)入成形室13中；豎直方向運(yùn)動裝置26從成形室13的下方穿過成形室13的底板進(jìn)入成形室13中，其初始位置處于成形室13內(nèi)，在打印成形過程中豎直方向運(yùn)動裝置26將逐漸由成形室13的底部向外移出；充氣系統(tǒng)27、抽真空系統(tǒng)28、電子設(shè)備29和控制器30位于成形室13外部；抽真空系統(tǒng)28與成形室13相連，用于將成形室13內(nèi)的空氣抽至成形室13外，使成形室13內(nèi)獲得所需的真空度；充氣系統(tǒng)27與成形室13相連，用于向成形室13內(nèi)充入保護(hù)氣體；熔化爐2用于盛裝和加熱熔化固體金屬原料，并向保溫爐9輸送金屬熔體；保溫爐9安裝在熔化爐2的一側(cè)，用于控制和穩(wěn)定來自熔化爐2的金屬熔體的溫度，并向噴嘴18輸送金屬熔體；熔體傳輸管道4位于熔化爐2和保溫爐9之間，其一端與熔化爐2底部出液口相連，另一端與保溫爐9側(cè)面下部進(jìn)液口相連，是金屬熔體從熔化爐2流入保溫爐9的通道；熔化爐塞桿1位于熔化爐2內(nèi)部，與熔化爐2底部出液口保持對中，用于控制從熔化爐2中流入保溫爐9中的金屬熔體的量；保溫爐液位探針8位于保溫爐9內(nèi)部，用于測量保溫爐9內(nèi)的金屬熔體的液面高度，以便對保溫爐9中金屬熔體的量進(jìn)行控制并防止金屬熔體從保溫爐9中溢出；供料壓塊6安裝于保溫爐9內(nèi)部，用于精確控制提供給噴嘴18的金屬熔體的量；供料管道11是連接保溫爐9與噴嘴18的通道，其中部為倒u型結(jié)構(gòu)，一端與保溫爐9側(cè)面上部出液口相連，另一端從成形室13上方穿過成形室13的頂蓋進(jìn)入成形室13中，用于向噴嘴18輸送金屬熔體并在供料管道11的倒u型結(jié)構(gòu)中形成液封；密封擋板7安裝于保溫爐9的出液口上方，可上下運(yùn)動用于開關(guān)保溫爐9的出液口；熔化爐加熱器3位于熔化爐2外部周圍，用于加熱和熔化熔化爐2內(nèi)金屬原料；保溫爐加熱器10位于保溫爐9外部周圍，用于控制和穩(wěn)定保溫爐9內(nèi)金屬熔體的溫度；熔體傳輸管道加熱器5位于熔體傳輸管道4外部周圍，用于控制和穩(wěn)定熔體傳輸管道4的溫度；供料管道加熱器12位于供料管道11外部周圍，用于控制和穩(wěn)定供料管道11的溫度；噴嘴18位于保溫爐9的下方，用于盛裝來自保溫爐9的金屬熔體并通過其底部的出料口噴出金屬熔體；噴嘴頂蓋15位于噴嘴18上方，用于防止噴嘴18中金屬蒸汽和熱量的擴(kuò)散；噴嘴液位探針16位于噴嘴18內(nèi)部，用于測量噴嘴18內(nèi)金屬熔體的液面高度；噴嘴塞桿17位于噴嘴18內(nèi)部，與噴嘴18的出料口保持對中，用于控制出料的啟停以及調(diào)控出料的流量；噴嘴補(bǔ)料管道20從噴嘴頂蓋15的上方穿過噴嘴頂蓋15進(jìn)入噴嘴18中，是金屬熔體通過供料管道11后流入噴嘴18的通道；噴嘴加熱器21位于噴嘴18外部周圍，用于控制和穩(wěn)定噴嘴18內(nèi)金屬熔體的溫度；噴嘴補(bǔ)料管道加熱器19位于噴嘴補(bǔ)料管道20外部周圍，用于控制和穩(wěn)定噴嘴補(bǔ)料管道20的溫度；冷卻槽22位于噴嘴18的下方，其側(cè)壁內(nèi)部通有冷卻介質(zhì)，冷卻槽22用于盛放及冷卻液態(tài)金屬25；基板24位于冷卻槽22內(nèi)的中上部，其底部浸在液態(tài)金屬25中，用于沉積由噴嘴18的出料口噴出的金屬熔體；液態(tài)金屬25裝在冷卻槽22內(nèi)，用于冷卻基板24及沉積的金屬熔體；液態(tài)金屬回收槽23位于冷卻槽22外部周圍，用于回收從冷卻槽22中溢出的液態(tài)金屬25；水平方向運(yùn)動裝置14位于噴嘴18上方，與噴嘴18固定在一起，用于控制噴嘴18做水平方向運(yùn)動；豎直方向運(yùn)動裝置26位于基板24下方，從下向上依次穿過成形室13的底板、液態(tài)金屬回收槽23的底板、冷卻槽22的底板和液態(tài)金屬25，與基板24的底部固定在一起，用于控制基板24做豎直方向運(yùn)動；電子設(shè)備29安裝有控制軟件并與控制器30相連，用于向控制器30發(fā)出控制指令；控制器30與熔化爐塞桿1、供料壓塊6、密封擋板7、保溫爐液位探針8、水平方向運(yùn)動裝置14、噴嘴液位探針16、噴嘴塞桿17、豎直方向運(yùn)動裝置26和抽真空系統(tǒng)28相連，用于控制以上裝置執(zhí)行電子設(shè)備29發(fā)出的控制指令。

進(jìn)一步的，充氣系統(tǒng)27采用的保護(hù)氣體為氮?dú)饣蚨栊詺怏w或還原性氣體或氮?dú)馀c氫氣的混合氣體。

進(jìn)一步的，熔化爐塞桿1、供料壓塊6、密封擋板7和噴嘴塞桿17通過電動機(jī)或電磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動。

進(jìn)一步的，冷卻槽22的側(cè)壁內(nèi)部的冷卻介質(zhì)為循環(huán)水或循環(huán)油。

進(jìn)一步的，冷卻槽22為溢流式結(jié)構(gòu)，打印過程中，液態(tài)金屬25的液面始終保持為冷卻槽22頂部的高度，確保金屬熔體在凝固過程中具有穩(wěn)定的溫度梯度。

進(jìn)一步的，熔化爐塞桿1、熔化爐2、熔化爐加熱器3、熔體傳輸管道4、熔體傳輸管道加熱器5、供料壓塊6、密封擋板7、保溫爐液位探針8、保溫爐9、保溫爐加熱器10、供料管道11和供料管道加熱器12安放于成形室13內(nèi)。

進(jìn)一步的，噴嘴18的出料口的孔徑大小可根據(jù)產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行調(diào)控。

進(jìn)一步的，基板24內(nèi)部通有循環(huán)冷卻水或循環(huán)冷卻油。

進(jìn)一步的，液態(tài)金屬25可更換為氣體冷卻介質(zhì)或非金屬液體冷卻介質(zhì)或固體冷卻介質(zhì)。

實(shí)施例1：

純錫罐的高效3d打印成形。

根據(jù)純錫罐的大小及精度要求，選擇噴嘴18出料口的直徑為1.5mm；將噴嘴頂蓋15安裝在噴嘴18上方，關(guān)閉成形室13的密封門，通過控制器30控制密封擋板7將保溫爐9的出液口堵塞，打開抽真空系統(tǒng)28，對成形室13進(jìn)行抽真空處理；關(guān)閉抽真空系統(tǒng)28，打開充氣系統(tǒng)27，向成形室13內(nèi)充入保護(hù)氣體，直至成形室內(nèi)的氣壓達(dá)到一個大氣壓；通過控制器30控制熔化爐塞桿1將熔化爐2底部的出液口堵塞，向熔化爐2中裝入固體純錫原料；開啟熔化爐加熱器3，將熔化爐2中的純錫原料加熱至350℃；開啟熔體傳輸管道加熱器5、保溫爐加熱器10、供料管道加熱器12、噴嘴補(bǔ)料管道加熱器19和噴嘴加熱器21，將熔體傳輸管道4、保溫爐9、供料管道11、噴嘴補(bǔ)料管道20和噴嘴18加熱至300℃；通過控制器30將熔化爐塞桿1提起，使熔化爐2中的純錫熔體通過熔體傳輸管道4流入保溫爐9中并保溫，同時通過保溫爐液位探針8對保溫爐9內(nèi)純錫熔體的液面高度進(jìn)行在線監(jiān)測，當(dāng)保溫爐9中純錫熔體的液面高度高于保溫爐9的出液口高度且低于供料管道11的最高高度時，通過控制器30將密封擋板7提起，使保溫爐9中的純錫熔體在供料管道11的倒u型結(jié)構(gòu)中形成液封，同時，通過控制器30控制熔化爐塞桿1將熔化爐2的出液口堵塞；通過控制器30控制噴嘴塞桿17將噴嘴18的出料口堵塞，再通過控制器30控制水平方向運(yùn)動裝置14將噴嘴18移動至供料管道11下方，使噴嘴補(bǔ)料管道20與供料管道11處于同一軸線上；通過控制器30控制保溫爐9內(nèi)的供料壓塊6由初始位置向下運(yùn)動，使保溫爐9內(nèi)的純錫熔體通過供料管道11和噴嘴補(bǔ)料管道20流入噴嘴18中，并通過噴嘴液位探針16在線監(jiān)測噴嘴18內(nèi)純錫熔體的液面高度，對供料壓塊6的行程進(jìn)行調(diào)控；通過控制器30控制噴嘴18移動至基板24的上方，通過控制器30控制噴嘴塞桿17提起，調(diào)整其與噴嘴18的出料口之間的相對位置，使純錫熔體以液流的形式從噴嘴18的出料口連續(xù)噴出并沉積在基板24上；同時，通過控制器30控制噴嘴18按照電子設(shè)備29所規(guī)劃的打印路徑以50mm/s的速度進(jìn)行打?。划?dāng)打印完畢獲得一層純錫固體后，通過控制器30控制噴嘴塞桿17將噴嘴18的出料口堵塞，再通過控制器30控制豎直方向運(yùn)動裝置26驅(qū)動基板24以10mm/s的速度下移，使打印成形的純錫固體逐漸往液態(tài)金屬25中浸沒，基板24下移距離與打印層厚保持一致；隨著純錫固體的逐漸下移，液態(tài)金屬25從冷卻槽22的頂部溢出并流入液態(tài)金屬回收槽23中；在打印過程中一直通過噴嘴液位探針16對噴嘴18內(nèi)純錫熔體的液面高度進(jìn)行在線監(jiān)測，當(dāng)其高于設(shè)定值時，繼續(xù)執(zhí)行并重復(fù)上述打印成形過程，直到成形純錫罐；當(dāng)其低于設(shè)定值時，將噴嘴18移動至供料管道11下方，重復(fù)純錫熔體由保溫爐9補(bǔ)充至噴嘴18的過程，并重復(fù)打印成形過程，直到成形純錫罐。當(dāng)打印結(jié)束后，打開成形室13的密封門，通過控制器30控制水平方向運(yùn)動裝置14將噴嘴18移動至基板24上方以外區(qū)域，通過控制器30控制豎直方向運(yùn)動裝置26將基板24及打印成形的純錫罐升至液態(tài)金屬25液面以上，將打印成形的純錫罐從基板24上取下，最終獲得純錫罐。

實(shí)施例2：

錫合金零件的高效3d打印成形。

根據(jù)錫合金零件的大小及精度要求，選擇噴嘴18出料口的直徑為1mm；將噴嘴頂蓋15安裝在噴嘴18上方，關(guān)閉成形室13的密封門，通過控制器30控制密封擋板7將保溫爐9的出液口堵塞，打開抽真空系統(tǒng)28，對成形室13進(jìn)行抽真空處理；關(guān)閉抽真空系統(tǒng)28，打開充氣系統(tǒng)27，向成形室13內(nèi)充入保護(hù)氣體，直至成形室內(nèi)的氣壓達(dá)到一個大氣壓；通過控制器30控制熔化爐塞桿1將熔化爐2底部的出液口堵塞，向熔化爐2中裝入固體錫合金原料；開啟熔化爐加熱器3，將熔化爐2中的錫合金原料加熱至350℃；開啟熔體傳輸管道加熱器5、保溫爐加熱器10、供料管道加熱器12、噴嘴補(bǔ)料管道加熱器19和噴嘴加熱器21，將熔體傳輸管道4、保溫爐9、供料管道11、噴嘴補(bǔ)料管道20和噴嘴18加熱至300℃；通過控制器30將熔化爐塞桿1提起，使熔化爐2中的錫合金熔體通過熔體傳輸管道4流入保溫爐9中并保溫，同時通過保溫爐液位探針8對保溫爐9內(nèi)錫合金熔體的液面高度進(jìn)行在線監(jiān)測，當(dāng)保溫爐9中錫合金熔體的液面高度高于保溫爐9的出液口高度且低于供料管道11的最高高度時，通過控制器30將密封擋板7提起，使保溫爐9中的錫合金熔體在供料管道11的倒u型結(jié)構(gòu)中形成液封，同時，通過控制器30控制熔化爐塞桿1將熔化爐2的出液口堵塞；通過控制器30控制噴嘴塞桿17將噴嘴18的出料口堵塞，再通過控制器30控制水平方向運(yùn)動裝置14將噴嘴18移動至供料管道11下方，使噴嘴補(bǔ)料管道20與供料管道11處于同一軸線上；通過控制器30控制保溫爐9內(nèi)的供料壓塊6由初始位置向下運(yùn)動，使保溫爐9內(nèi)的錫合金熔體通過供料管道11和噴嘴補(bǔ)料管道20流入噴嘴18中，并通過噴嘴液位探針16在線監(jiān)測噴嘴18內(nèi)錫合金熔體的液面高度，對供料壓塊6的行程進(jìn)行調(diào)控；通過控制器30控制噴嘴18移動至基板24的上方，通過控制器30控制噴嘴塞桿17提起，調(diào)整其與噴嘴18的出料口之間的相對位置，使錫合金熔體以液流的形式從噴嘴18的出料口連續(xù)噴出并沉積在基板24上；同時，通過控制器30控制噴嘴18按照電子設(shè)備29所規(guī)劃的打印路徑以30mm/s的速度進(jìn)行打印；當(dāng)打印完畢獲得一層錫合金固體后，通過控制器30控制噴嘴塞桿17將噴嘴18的出料口堵塞，再通過控制器30控制豎直方向運(yùn)動裝置26驅(qū)動基板24以5mm/s的速度下移，使打印成形的錫合金固體逐漸往液態(tài)金屬25中浸沒，基板24下移距離與打印層厚保持一致；隨著錫合金固體的逐漸下移，液態(tài)金屬25從冷卻槽22的頂部溢出并流入液態(tài)金屬回收槽23中；在打印過程中一直通過噴嘴液位探針16對噴嘴18內(nèi)錫合金熔體的液面高度進(jìn)行在線監(jiān)測，當(dāng)其高于設(shè)定值時，繼續(xù)執(zhí)行并重復(fù)上述打印成形過程，直到成形錫合金零件；當(dāng)其低于設(shè)定值時，將噴嘴18移動至供料管道11下方，重復(fù)錫合金熔體由保溫爐9補(bǔ)充至噴嘴18的過程，并重復(fù)打印成形過程，直到成形錫合金零件。當(dāng)打印結(jié)束后，打開成形室13的密封門，通過控制器30控制水平方向運(yùn)動裝置14將噴嘴18移動至基板24上方以外區(qū)域，通過控制器30控制豎直方向運(yùn)動裝置26將基板24及打印成形的錫合金零件升至液態(tài)金屬25液面以上，將打印成形的錫合金零件從基板24上取下，最終獲得錫合金零件。

實(shí)施例3：

銅合金模具的高效3d打印成形。

根據(jù)銅合金模具的大小及精度要求，選擇噴嘴18出料口的直徑為2mm；將噴嘴頂蓋15安裝在噴嘴18上方，關(guān)閉成形室13的密封門，通過控制器30控制密封擋板7將保溫爐9的出液口堵塞，打開抽真空系統(tǒng)28，對成形室13進(jìn)行抽真空處理；關(guān)閉抽真空系統(tǒng)28，打開充氣系統(tǒng)27，向成形室13內(nèi)充入保護(hù)氣體，直至成形室內(nèi)的氣壓達(dá)到一個大氣壓；通過控制器30控制熔化爐塞桿1將熔化爐2底部的出液口堵塞，向熔化爐2中裝入固體銅合金原料；開啟熔化爐加熱器3，將熔化爐2中的銅合金原料加熱至1250℃；開啟熔體傳輸管道加熱器5、保溫爐加熱器10、供料管道加熱器12、噴嘴補(bǔ)料管道加熱器19和噴嘴加熱器21，將熔體傳輸管道4、保溫爐9、供料管道11、噴嘴補(bǔ)料管道20和噴嘴18加熱至1200℃；通過控制器30將熔化爐塞桿1提起，使熔化爐2中的銅合金熔體通過熔體傳輸管道4流入保溫爐9中并保溫，同時通過保溫爐液位探針8對保溫爐9內(nèi)銅合金熔體的液面高度進(jìn)行在線監(jiān)測，當(dāng)保溫爐9中銅合金熔體的液面高度高于保溫爐9的出液口高度且低于供料管道11的最高高度時，通過控制器30將密封擋板7提起，使保溫爐9中的銅合金熔體在供料管道11的倒u型結(jié)構(gòu)中形成液封，同時，通過控制器30控制熔化爐塞桿1將熔化爐2的出液口堵塞；通過控制器30控制噴嘴塞桿17將噴嘴18的出料口堵塞，再通過控制器30控制水平方向運(yùn)動裝置14將噴嘴18移動至供料管道11下方，使噴嘴補(bǔ)料管道20與供料管道11處于同一軸線上；通過控制器30控制保溫爐9內(nèi)的供料壓塊6由初始位置向下運(yùn)動，使保溫爐9內(nèi)的銅合金熔體通過供料管道11和噴嘴補(bǔ)料管道20流入噴嘴18中，并通過噴嘴液位探針16在線監(jiān)測噴嘴18內(nèi)銅合金熔體的液面高度，對供料壓塊6的行程進(jìn)行調(diào)控；通過控制器30控制噴嘴18移動至基板24的上方，通過控制器30控制噴嘴塞桿17提起，調(diào)整其與噴嘴18的出料口之間的相對位置，使銅合金熔體以液流的形式從噴嘴18的出料口連續(xù)噴出并沉積在基板24上；同時，通過控制器30控制噴嘴18按照電子設(shè)備29所規(guī)劃的打印路徑以100mm/s的速度進(jìn)行打?。划?dāng)打印完畢獲得一層銅合金固體后，通過控制器30控制噴嘴塞桿17將噴嘴18的出料口堵塞，再通過控制器30控制豎直方向運(yùn)動裝置26驅(qū)動基板24以10mm/s的速度下移，使打印成形的銅合金固體逐漸往液態(tài)金屬25中浸沒，基板24下移距離與打印層厚保持一致；隨著銅合金固體的逐漸下移，液態(tài)金屬25從冷卻槽22的頂部溢出并流入液態(tài)金屬回收槽23中；在打印過程中一直通過噴嘴液位探針16對噴嘴18內(nèi)銅合金熔體的液面高度進(jìn)行在線監(jiān)測，當(dāng)其高于設(shè)定值時，繼續(xù)執(zhí)行并重復(fù)上述打印成形過程，直到成形銅合金模具；當(dāng)其低于設(shè)定值時，將噴嘴18移動至供料管道11下方，重復(fù)銅合金熔體由保溫爐9補(bǔ)充至噴嘴18的過程，并重復(fù)打印成形過程，直到保溫爐9中的銅合金熔體不足以滿足向噴嘴18中補(bǔ)充銅合金熔體的需要時，通過控制器30將運(yùn)動至接近保溫爐9底部的供料壓塊6提升至初始位置，并控制熔化爐塞桿1使熔化爐2中的銅合金熔體補(bǔ)充至保溫爐9中，使保溫爐9中的銅合金熔體液面高度始終高于保溫爐9的出液口高度且低于供料管道11的最高高度，重復(fù)以上的補(bǔ)料以及打印成形過程，直到成形銅合金模具。當(dāng)打印結(jié)束后，打開成形室13的密封門，通過控制器30控制水平方向運(yùn)動裝置14將噴嘴18移動至基板24上方以外區(qū)域，通過控制器30控制豎直方向運(yùn)動裝置26將基板24及打印成形的銅合金模具升至液態(tài)金屬25液面以上，將打印成形的銅合金模具從基板24上取下，最終獲得銅合金模具。

實(shí)施例4：

不銹鋼法蘭的高效3d打印成形。

根據(jù)不銹鋼法蘭的大小及精度要求，選擇噴嘴18出料口的直徑為1mm；將噴嘴頂蓋15安裝在噴嘴18上方，關(guān)閉成形室13的密封門，通過控制器30控制密封擋板7將保溫爐9的出液口堵塞，打開抽真空系統(tǒng)28，對成形室13進(jìn)行抽真空處理；關(guān)閉抽真空系統(tǒng)28，打開充氣系統(tǒng)27，向成形室13內(nèi)充入保護(hù)氣體，直至成形室內(nèi)的氣壓達(dá)到一個大氣壓；通過控制器30控制熔化爐塞桿1將熔化爐2底部的出液口堵塞，向熔化爐2中裝入固體不銹鋼原料；開啟熔化爐加熱器3，將熔化爐2中的不銹鋼原料加熱至1600℃；開啟熔體傳輸管道加熱器5、保溫爐加熱器10、供料管道加熱器12、噴嘴補(bǔ)料管道加熱器19和噴嘴加熱器21，將熔體傳輸管道4、保溫爐9、供料管道11、噴嘴補(bǔ)料管道20和噴嘴18加熱至1550℃；通過控制器30將熔化爐塞桿1提起，使熔化爐2中的不銹鋼熔體通過熔體傳輸管道4流入保溫爐9中并保溫，同時通過保溫爐液位探針8對保溫爐9內(nèi)不銹鋼熔體的液面高度進(jìn)行在線監(jiān)測，當(dāng)保溫爐9中不銹鋼熔體的液面高度高于保溫爐9的出液口高度且低于供料管道11的最高高度時，通過控制器30將密封擋板7提起，使保溫爐9中的不銹鋼熔體在供料管道11的倒u型結(jié)構(gòu)中形成液封，同時，通過控制器30控制熔化爐塞桿1將熔化爐2的出液口堵塞；通過控制器30控制噴嘴塞桿17將噴嘴18的出料口堵塞，再通過控制器30控制水平方向運(yùn)動裝置14將噴嘴18移動至供料管道11下方，使噴嘴補(bǔ)料管道20與供料管道11處于同一軸線上；通過控制器30控制保溫爐9內(nèi)的供料壓塊6由初始位置向下運(yùn)動，使保溫爐9內(nèi)的不銹鋼熔體通過供料管道11和噴嘴補(bǔ)料管道20流入噴嘴18中，并通過噴嘴液位探針16在線監(jiān)測噴嘴18內(nèi)不銹鋼熔體的液面高度，對供料壓塊6的行程進(jìn)行調(diào)控；通過控制器30控制噴嘴18移動至基板24的上方，通過控制器30控制噴嘴塞桿17提起，調(diào)整其與噴嘴18的出料口之間的相對位置，使不銹鋼熔體以液流的形式從噴嘴18的出料口連續(xù)噴出并沉積在基板24上；同時，通過控制器30控制噴嘴18按照電子設(shè)備29所規(guī)劃的打印路徑以200mm/s的速度進(jìn)行打??；當(dāng)打印完畢獲得一層不銹鋼固體后，通過控制器30控制噴嘴塞桿17將噴嘴18的出料口堵塞，再通過控制器30控制豎直方向運(yùn)動裝置26驅(qū)動基板24以20mm/s的速度下移，使打印成形的不銹鋼固體逐漸往液態(tài)金屬25中浸沒，基板24下移距離與打印層厚保持一致；隨著不銹鋼固體的逐漸下移，液態(tài)金屬25從冷卻槽22的頂部溢出并流入液態(tài)金屬回收槽23中；在打印過程中一直通過噴嘴液位探針16對噴嘴18內(nèi)不銹鋼熔體的液面高度進(jìn)行在線監(jiān)測，當(dāng)其高于設(shè)定值時，繼續(xù)執(zhí)行并重復(fù)上述打印成形過程，直到成形不銹鋼法蘭；當(dāng)其低于設(shè)定值時，將噴嘴18移動至供料管道11下方，重復(fù)不銹鋼熔體由保溫爐9補(bǔ)充至噴嘴18的過程，并重復(fù)打印成形過程，直到保溫爐9中的不銹鋼熔體不足以滿足向噴嘴18中補(bǔ)充不銹鋼熔體的需要時，通過控制器30將運(yùn)動至接近保溫爐9底部的供料壓塊6提升至初始位置，并控制熔化爐塞桿1使熔化爐2中的不銹鋼熔體補(bǔ)充至保溫爐9中，使保溫爐9中的不銹鋼熔體液面高度始終高于保溫爐9的出液口高度且低于供料管道11的最高高度；當(dāng)熔化爐2中的不銹鋼熔體不足以滿足向保溫爐6中補(bǔ)充不銹鋼熔體的需要時，需向熔化爐2中再次補(bǔ)充固體不銹鋼原料，并重復(fù)以上的補(bǔ)料以及打印成形過程，直到成形不銹鋼法蘭。當(dāng)打印結(jié)束后，打開成形室13的密封門，通過控制器30控制水平方向運(yùn)動裝置14將噴嘴18移動至基板24上方以外區(qū)域，通過控制器30控制豎直方向運(yùn)動裝置26將基板24及打印成形的不銹鋼法蘭升至液態(tài)金屬25液面以上，將打印成形的不銹鋼法蘭從基板24上取下，最終獲得不銹鋼法蘭。

實(shí)施例5：

鋁合金葉輪的高效3d打印成形。

根據(jù)鋁合金葉輪的大小及精度要求，選擇噴嘴18出料口的直徑為10mm；將噴嘴頂蓋15安裝在噴嘴18上方，關(guān)閉成形室13的密封門，通過控制器30控制密封擋板7將保溫爐9的出液口堵塞，打開抽真空系統(tǒng)28，對成形室13進(jìn)行抽真空處理；關(guān)閉抽真空系統(tǒng)28，打開充氣系統(tǒng)27，向成形室13內(nèi)充入保護(hù)氣體，直至成形室內(nèi)的氣壓達(dá)到一個大氣壓；通過控制器30控制熔化爐塞桿1將熔化爐2底部的出液口堵塞，向熔化爐2中裝入固體鋁合金原料；開啟熔化爐加熱器3，將熔化爐2中的鋁合金原料加熱至800℃；開啟熔體傳輸管道加熱器5、保溫爐加熱器10、供料管道加熱器12、噴嘴補(bǔ)料管道加熱器19和噴嘴加熱器21，將熔體傳輸管道4、保溫爐9、供料管道11、噴嘴補(bǔ)料管道20和噴嘴18加熱至750℃；通過控制器30將熔化爐塞桿1提起，使熔化爐2中的鋁合金熔體通過熔體傳輸管道4流入保溫爐9中并保溫，同時通過保溫爐液位探針8對保溫爐9內(nèi)鋁合金熔體的液面高度進(jìn)行在線監(jiān)測，當(dāng)保溫爐9中鋁合金熔體的液面高度高于保溫爐9的出液口高度且低于供料管道11的最高高度時，通過控制器30將密封擋板7提起，使保溫爐9中的鋁合金熔體在供料管道11的倒u型結(jié)構(gòu)中形成液封，同時，通過控制器30控制熔化爐塞桿1將熔化爐2的出液口堵塞；通過控制器30控制噴嘴塞桿17將噴嘴18的出料口堵塞，再通過控制器30控制水平方向運(yùn)動裝置14將噴嘴18移動至供料管道11下方，使噴嘴補(bǔ)料管道20與供料管道11處于同一軸線上；通過控制器30控制保溫爐9內(nèi)的供料壓塊6由初始位置向下運(yùn)動，使保溫爐9內(nèi)的鋁合金熔體通過供料管道11和噴嘴補(bǔ)料管道20流入噴嘴18中，并通過噴嘴液位探針16在線監(jiān)測噴嘴18內(nèi)鋁合金熔體的液面高度，對供料壓塊6的行程進(jìn)行調(diào)控；通過控制器30控制噴嘴18移動至基板24的上方，通過控制器30控制噴嘴塞桿17提起，調(diào)整其與噴嘴18的出料口之間的相對位置，使鋁合金熔體以液流的形式從噴嘴18的出料口連續(xù)噴出并沉積在基板24上；同時，通過控制器30控制噴嘴18按照電子設(shè)備29所規(guī)劃的打印路徑以500mm/s的速度進(jìn)行打印；當(dāng)打印完畢獲得一層鋁合金固體后，通過控制器30控制噴嘴塞桿17將噴嘴18的出料口堵塞，再通過控制器30控制豎直方向運(yùn)動裝置26驅(qū)動基板24以20mm/s的速度下移，使打印成形的鋁合金固體逐漸往液態(tài)金屬25中浸沒，基板24下移距離與打印層厚保持一致；隨著鋁合金固體的逐漸下移，液態(tài)金屬25從冷卻槽22的頂部溢出并流入液態(tài)金屬回收槽23中；在打印過程中一直通過噴嘴液位探針16對噴嘴18內(nèi)鋁合金熔體的液面高度進(jìn)行在線監(jiān)測，當(dāng)其高于設(shè)定值時，繼續(xù)執(zhí)行并重復(fù)上述打印成形過程；當(dāng)其低于設(shè)定值時，將噴嘴18移動至供料管道11下方，重復(fù)鋁合金熔體由保溫爐9補(bǔ)充至噴嘴18的過程，并重復(fù)打印成形過程，直到保溫爐9中的鋁合金熔體不足以滿足向噴嘴18中補(bǔ)充鋁合金熔體的需要時，通過控制器30將運(yùn)動至接近保溫爐9底部的供料壓塊6提升至初始位置，并控制熔化爐塞桿1使熔化爐2中的鋁合金熔體補(bǔ)充至保溫爐9中，使保溫爐9中的鋁合金熔體液面高度始終高于保溫爐9的出液口高度且低于供料管道11的最高高度；當(dāng)熔化爐2中的鋁合金熔體不足以滿足向保溫爐6中補(bǔ)充鋁合金熔體的需要時，需向熔化爐2中再次補(bǔ)充固體鋁合金原料，并重復(fù)以上的補(bǔ)料以及打印成形過程，直到成形鋁合金葉輪；當(dāng)打印結(jié)束后，打開成形室13的密封門，通過控制器30控制水平方向運(yùn)動裝置14將噴嘴18移動至基板24上方以外區(qū)域，通過控制器30控制豎直方向運(yùn)動裝置26將基板24及打印成形的鋁合金葉輪升至液態(tài)金屬25液面以上，將打印成形的鋁合金葉輪從基板24上取下，最終獲得鋁合金葉輪。