用于液态金属3D打印的冷却装置及方法与流程

技术特征：
1.一种用于液态金属3d打印的冷却装置，其特征在于，包括用于从3d打印制品底部进行冷却的底部冷却机构和在打印时位于3d打印制品上方的顶部冷却机构；所述顶部冷却机构包括冷凝板和用于对所述冷凝板进行冷却的顶部冷却组件，所述冷凝板上设置有供打印原料通过的流通口；所述底部冷却机构包括用于承接从所述流通口通过的打印原料的冷却基板和用于对所述冷却基板进行冷却的底部冷却组件。2.根据权利要求1所述的用于液态金属3d打印的冷却装置，其特征在于，所述底部冷却组件包括多个导热部和用于容置多个所述导热部进行冷却的容置腔体，所述冷却基板具有与打印制品接触的第一导热面和与所述第一导热面相对的第二导热面，每个所述导热部的一端与所述冷却基板的所述第二导热面相连，另一端延伸至所述容置腔体的底壁上。3.根据权利要求2所述的用于液态金属3d打印的冷却装置，其特征在于，所述容置腔体包括与所述冷却基板相对的冷却底板和围绕所述冷却底板设置的冷却侧壁，所述冷却底板和所述冷却侧壁之间形成供冷却介质流通的冷却通道；所述冷却通道具有介质进口端和与所述介质进口端相对的介质出口端，多个所述导热部呈多行排列以从所述介质进口端延伸至所述介质出口端，相邻的两行所述导热部交错排布。4.根据权利要求3所述的用于液态金属3d打印的冷却装置，其特征在于，所述底部冷却组件还包括用于与所述介质进口端相连的冷料输入组件和用于与所述介质出口端相连的冷料输出组件；所述冷料输入组件包括第一冷料储存器和冷料输入管，所述冷料输入管的一端与所述第一冷料储存器的出料口连通，所述冷料输入管的另一端与所述冷却通道的所述介质进口端相连；所述冷料输出组件包括第二冷料储存器和冷料输出管，所述冷料输出管的一端与所述冷却通道的所述介质出口端相连，所述冷料输出管另一端与所述第二冷料储存器的进料口连通。5.根据权利要求4所述的用于液态金属3d打印的冷却装置，其特征在于，所述冷料输入管和所述冷料输出管均为多个，且每个所述冷料输入管或所述冷料输出管上均设置有调节阀。6.根据权利要求2所述的用于液态金属3d打印的冷却装置，其特征在于，所述冷却基板的所述第一导热面上设置有导热凸起，在所述第一导热面的边缘还设置有基板围堰。7.根据权利要求1所述的用于液态金属3d打印的冷却装置，其特征在于，所述顶部冷却组件包括设置于所述冷凝板上的冷却管路，所述冷却管路从所述冷凝板的一端延伸至相对的另一端。8.根据权利要求7所述的用于液态金属3d打印的冷却装置，其特征在于，在宽度方向上所述冷凝板具有第一端和与所述第一端相对的第二端，所述冷却管路是从所述第一端至所述第二端来回往复排布。9.一种液态金属3d打印方法，其特征在于，采用权利要求1-8中任一项所述的用于液态金属3d打印的冷却装置进行冷却；包括：打印原料通过所述冷凝板上的流通口后，在所述底部冷却机构的所述冷却基板上逐层堆积冷却成型。10.根据权利要求9所述的液态金属3d打印方法，其特征在于，包括如下步骤：
在打印初期采用所述底部冷却机构进行冷却，当打印至8-10层后开启所述顶部冷却机构，使所述底部冷却机构和所述顶部冷却机构同时运行；优选地，在打印之前，在所述底部冷却机构的所述冷却基板上铺设柔性导热材料；更优选地，所述柔性导热材料为液态金属材料；进一步优选地，所述液态金属材料是由ga、sn、bi、cd、pb、sb和zn中的一种或两种元素组成；进一步优选地，所述液态金属材料是由al与ga、sn、bi、cd、pb、sb和zn中的至少一种形成的合金材料；优选地，所述底部冷却机构固定于三维运动平台上，在打印过程中随所述三维运动平台一同运动，并且每打印一层所述三维运动平台向下运动，以使所述顶部冷却机构与3d打印制品最顶层的距离相等；优选地，打印过程是在真空腔室中进行，所述真空腔室的腔体容积为0.5-10m3，所述顶部冷却机构上的所述冷凝板的面积为0.1-5m2，所述底部冷却机构上的所述冷却基板的面积为0.1-5m2，所述底部冷却机构上冷却水的流速为0.5-2.5m/s，所述顶部冷却机构上冷却水的流速为0.5-2.0m/s；优选地，所述冷凝板与最顶层的3d打印制品之间的间距为10-30cm，所述冷凝板与3d打印喷嘴的间距为5-20cm；优选地，所述冷凝板经过发黑处理，其黑度值为0.8-1.0；优选地，所述冷凝板远离所述底部冷却机构的端面上排布有冷却管路，所述冷凝板靠近所述底部冷却机构的端面的粗糙度为ra为6.3-100。

技术总结
本发明提供了用于液态金属3D打印的冷却装置及方法，涉及3D打印技术领域。用于液态金属3D打印的冷却装置包括用于从3D打印制品底部进行冷却的底部冷却机构和在打印时位于3D打印制品上方的顶部冷却机构；顶部冷却机构包括冷凝板和用于对冷凝板进行冷却的顶部冷却组件，冷凝板上设置有供打印原料通过的流通口；底部冷却机构包括用于承载从流通口通过的打印原料的冷却基板和用于对冷却基板进行冷却的底部冷却组件。液态金属3D打印方法，采用上述用于液态金属3D打印的冷却装置进行冷却，通过冷却装置的改进提升了3D打印制品冷却的均匀性，有利于制备得到更大尺寸的3D打印制品。品。品。


技术研发人员：张佼 姜海涛 东青 孙宝德
受保护的技术使用者：昆山晶微新材料研究院有限公司
技术研发日：2020.07.15
技术公布日：2022/1/17