RU182033U1 - Print head for molten metal volumetric printing device - Google Patents

Abstract

Устройство относится к области изготовления трехмерных физических объектов, а точнее к технологиям 3D-печати, и предназначено для постепенного, по мере подачи в устройство, расплавления металла и постепенного наплавления его на объект, который печатается с использованием устройства. Устройство используется в составе принтеров для объемной печати (3D-принтеров). Техническим результатом, при использовании данной конструкции печатающей головки, является повышение функциональности, повышение качества создаваемых объектов, уменьшение стоимости оборудования, повышение КПД и надежности. Технический результат достигается за счет того, что печатающая головка устройства для объемной печати расплавленным металлом содержит индукционный нагреватель, металлическую нить и диэлектрический теплоизоляционный стержень с продольным отверстием, причем в диэлектрический теплоизоляционный стержень вмонтирован электропроводный стержень с продольным каналом для подачи металлической нити, который выполнен с диаметром, равным диаметру металлической нити, а в месте расплава металлической нити имеет меньший диаметр, чем диаметр металлической нити, при этом индуктор индукционного нагревателя представляет собой спиралевидную трубку, которая обвита вокруг теплоизоляционного стержня и внутри которой течет теплоноситель, причем печатающая головка устройства и печатаемый объект находятся в защитной газовой среде, а электропроводный стержень и диэлектрический теплоизоляционный стержень выполнены из материалов, температура плавления которых превышает температуру плавления металла подаваемой нити. 1 ил.The device relates to the field of manufacturing three-dimensional physical objects, and more specifically to 3D printing technologies, and is intended to gradually melt the metal and gradually fuse it to an object that is printed using the device as it is fed into the device. The device is used as part of printers for volume printing (3D printers). The technical result, when using this design of the print head, is to increase functionality, improve the quality of created objects, reduce the cost of equipment, increase efficiency and reliability. The technical result is achieved due to the fact that the print head of the device for volumetric printing with molten metal contains an induction heater, a metal thread and a dielectric heat-insulating rod with a longitudinal hole, and an electrically conductive rod with a longitudinal channel for supplying a metal thread, which is made with a diameter, is mounted in the dielectric heat-insulating rod equal to the diameter of the metal thread, and in the place of the melt of the metal thread has a smaller diameter than the diameter of the meta a filament, wherein the inductor of the induction heater is a spiral tube that is entwined around the heat-insulating rod and inside which the coolant flows, the print head of the device and the printed object are in a protective gas environment, and the conductive rod and the dielectric heat-insulating rod are made of materials, the melting temperature which exceeds the melting temperature of the metal of the supplied filament. 1 ill.

Description

Устройство относится к области изготовления трехмерных физических объектов, а точнее к технологиям 3D-печати, и предназначено для постепенного, по мере подачи в устройство, расплавления металла и постепенного наплавления его на объект, который печатается с использованием устройства. Устройство используется в составе принтеров для объемной печати (3D-принтеров).The device relates to the field of manufacturing three-dimensional physical objects, and more specifically to 3D printing technologies, and is intended to gradually melt the metal and gradually fuse it to an object that is printed using the device as it is fed into the device. The device is used as part of printers for volume printing (3D printers).

На данный момент известно несколько аналогов, которые используются для печати металлом, все они подразумевают аккуратное и постепенное наслаивание исходного металлического сырья слой за слоем для построения заданной фигуры.At the moment, several analogues are known that are used for metal printing; all of them imply accurate and gradual layering of the initial metal raw material layer by layer to build a given figure.

Технология SLS, также известная под названием Direct metal laser sintering, позволяет создавать металлические объекты из плавкого порошка - металлической глины. Впервые данный материал был показан в 1990 году в Японии. Тогда его использовали для лепки примитивных форм. В промышленности применять его стали лишь спустя десять лет после открытия. Металлоглина изготавливается из смеси металлической стружки, органического связующего вещества и воды. При обжигании связующее вещество и вода выгорают, что превращает металлический порошок в монолитный объект. Для обработки металлоглины SLS-принтеры используют лазер. Порошок наносится на поверхность платформы ровным слоем, после чего разглаживается специальным валиком. Затем лазерное излучение обжигает слой металлоглины так, как это запрограммировано в шаблоне. Процесс повторяется раз за разом, пока фигура не приобретет нужные размеры. Печать проходит в специальной камере, в которой постоянно поддерживается высокая температура.SLS technology, also known as Direct metal laser sintering, allows you to create metal objects from fusible powder - metal clay. This material was first shown in 1990 in Japan. Then it was used for modeling primitive forms. In industry, they began to use it only ten years after the discovery. The metal clay is made from a mixture of metal chips, an organic binder and water. When fired, the binder and water burn out, which turns the metal powder into a monolithic object. SLS printers use a laser to process metal clays. The powder is applied to the surface of the platform in an even layer, after which it is smoothed out with a special roller. Then the laser radiation burns a layer of metal clay as it is programmed in the template. The process is repeated time after time until the figure acquires the desired dimensions. Printing takes place in a special chamber in which high temperature is constantly maintained.

Еще один метод - электронно-лучевая плавка. Технология ЕВМ по сути практически не отличается от SLS/DMLS печати металлом. Единственное отличие электронно-лучевой плавки заключается в том, что вместо лазерного луча, сырье плавится при помощи направленных электроимпульсов. Использование электронных пучков высокой мощности, действующих в вакууме, обеспечивает более высокую детализацию печатных объектов. Это объясняется тем, что корректировка электронного луча осуществляется не за счет движения печатной головки, а с помощью манипуляции магнитными полями, то есть на гораздо более точном уровне. Так действует промышленный 3D принтер Arcam Q10.Another method is electron beam melting. The EBM technology essentially does not differ from metal SLS / DMLS printing. The only difference between electron beam melting is that instead of a laser beam, the raw material is melted using directional electric pulses. The use of high-power electron beams operating in a vacuum provides higher detail on printed objects. This is because the correction of the electron beam is carried out not due to the movement of the print head, but by manipulating the magnetic fields, that is, at a much more accurate level. This is how the Arcam Q10 industrial 3D printer works.

Недостатками ЕВМ и SLS/DMLS машин является то, что они комплектуются германиевыми и алмазными линзами, сложными электромагнитными приспособлениями и посеребренными или позолоченными зеркалами, из-за чего оборудование имеет высокую стоимость, делает их покупку рентабельной только для крупных промышленных центров.The disadvantages of computers and SLS / DMLS machines are that they are equipped with germanium and diamond lenses, complex electromagnetic devices and silver-plated or gold-plated mirrors, which makes the equipment expensive, making their purchase cost-effective only for large industrial centers.

Еще один метод - технология FDM или fused deposition modeling. В этом случае металлическая глина выдавливается через экструдер на охлажденную платформу построения, где она застывает, слой за слоем, формируя нужный объект.Another method is FDM technology or fused deposition modeling. In this case, the metal clay is extruded through an extruder onto a cooled building platform, where it solidifies, layer by layer, forming the desired object.

Недостатками машин работающих по данной технологии является то, что напечатанную глиной модель необходимо обжигать в печи для получения металлического изделия, а также изготовленные изделия содержат много примесей, что снижает их прочность.The disadvantages of machines working on this technology is that the clay-printed model must be burned in a furnace to obtain a metal product, and the manufactured products also contain many impurities, which reduces their strength.

Информация получена из сети Интернет 07.10.2017 г. (http://make-3d.ru/articles/3d-printer-po-metallu-kak-eto-vozmozhno/).The information was received from the Internet on October 7, 2017 (http://make-3d.ru/articles/3d-printer-po-metallu-kak-eto-vozmozhno/).

Применяется также предварительный нагрев металла в ванне и подача металла к зоне печати уже в расплавленном состоянии и разбрызгивании расплава через множество экструзионных сопел. Так действует 3D принтер Vader (US 2015273577, МПК B22D 21/00, опубл. 01.10.2015).Pre-heating of the metal in the bath and supply of metal to the print zone already in the molten state and spraying of the melt through many extrusion nozzles are also used. This is how the Vader 3D printer operates (US 2015273577, IPC B22D 21/00, published 01.10.2015).

Недостатками машин работающих по данной технологии является то, что имеются ограничения по сфере применения и используемым для печати металлам (по тугоплавким металлам имеются ограничения), поскольку нагрев относительно большого объема металлов выдвигает требования к помещениям, где располагаются подобные устройства, и не может быть использован в быту.The disadvantages of machines working on this technology are that there are restrictions on the scope and metals used for printing (there are restrictions on refractory metals), since heating a relatively large volume of metals makes demands on the premises where such devices are located and cannot be used in everyday life.

Наиболее близким аналогом является печатающая головка устройства печати металлом методом непосредственного индукционного нагрева металлической нити, содержащая диэлектрический стержень с продольным отверстием для подачи металлической нити, катушку индукционного нагревателя и непосредственно металлическую нить (патент RU 170109, МПК B22D 19/00, опубл. 14.04.2017).The closest analogue is the print head of a metal printing device by direct induction heating of a metal thread, containing a dielectric rod with a longitudinal hole for supplying a metal thread, an induction heater coil and a direct metal thread (patent RU 170109, IPC B22D 19/00, publ. 04/14/2017 )

Недостатком наиболее близкого аналога является его низкая технологичность работы устройства, определяющаяся тем, что при осуществлении 3D печати различными металлами (например, металлами с различным удельным сопротивлением, магнитной проницаемостью, удельной теплоемкостью) каждому виду нужна индивидуальная конфигурация индукционного нагревателя (частота генераций тока в индукторе, размеры индуктора), что значительно повышает стоимость оборудования и печати. Вдобавок такой способ печати имеет очень низкий КПД, так как для КПД не меньше 60% отношение d1/d3 должно быть меньше или равно 2,5 (где d1 - внутренний диаметр индуктора, d3 - максимальный диаметр разогреваемого объекта, в данном случае диаметр металлической нити), которое на практике нереально соблюсти даже при максимальных диаметрах металлической нити: максимальный применяемый на практике диаметр металлической нити составляет 5 мм, значит внутренний диаметр индуктора должен быть не больше 12,5 мм, а толщина теплоизоляционной стенки 3,75 мм, что не хватает для термоизоляций индуктора (индуктор недопустимо нагревать выше 70 градусов Цельсия) от расплавленного металла. Изготавливаемая деталь имеет невысокие механические свойства из-за отсутствия защитной газовой среды, при отсутствии которой активно образуется оксидная пленка на металлической нити при нагреве и расплаве металла, которая резко уменьшает адгезию слоев металла. Отсутствует охлаждение индуктора, который сильно нагревается во время работы, что значительно уменьшает время непрерывной работы устройства, сопровождается вынужденным простоем (перерывом в работе) печатающей головки 3D принтера. Также недостатком указанного устройства является то, что при перерывах в работе на сопле остается металл, который во время простоя застывает и образует облой, который при возобновлении работы устройства мешает нагнетать печатающий материал и также нарушает форму объекта печати.The disadvantage of the closest analogue is its low manufacturability of the device, which is determined by the fact that when performing 3D printing with various metals (for example, metals with different resistivity, magnetic permeability, specific heat), each type needs an individual configuration of the induction heater (current generation frequency in the inductor, dimensions of the inductor), which significantly increases the cost of equipment and printing. In addition, this printing method has a very low efficiency, since for an efficiency of at least 60% the ratio d1 / d3 must be less than or equal to 2.5 (where d1 is the inner diameter of the inductor, d3 is the maximum diameter of the heated object, in this case the diameter of the metal thread ), which in practice is impossible to observe even with the maximum diameters of the metal thread: the maximum diameter of the metal thread used in practice is 5 mm, so the inner diameter of the inductor should be no more than 12.5 mm, and the thickness of the heat-insulating wall 3.75 mm, which is not x it rolls for thermal insulation of the inductor (the inductor must not be heated above 70 degrees Celsius) from molten metal. The manufactured part has low mechanical properties due to the absence of a protective gas environment, in the absence of which an oxide film is actively formed on a metal thread during heating and molten metal, which sharply reduces the adhesion of metal layers. There is no cooling of the inductor, which is very hot during operation, which significantly reduces the time of continuous operation of the device, accompanied by a forced downtime (interruption) of the print head of a 3D printer. Another disadvantage of this device is that during interruptions in operation, the metal remains on the nozzle, which during idle time hardens and forms a gap, which, when the device is resumed, interferes with pumping printing material and also disturbs the shape of the printing object.

Задача данного технического решения заключается в разработке конструкции, печатающей головки 3D принтера, позволяющей устранить указанные выше недостатки.The objective of this technical solution is to develop a design for the print head of a 3D printer, which allows to eliminate the above disadvantages.

Техническим результатом при использовании данной конструкции печатающей головки является повышение функциональности, повышение качества создаваемых объектов, уменьшение стоимости оборудования, повышение КПД и надежности. Эти особенности существенно увеличат возможности по практическому применению устройств 3D печати металлом в системе образования, быту и бизнесе.The technical result when using this design of the print head is to increase functionality, improve the quality of created objects, reduce the cost of equipment, increase efficiency and reliability. These features will significantly increase the possibilities for the practical use of 3D metal printing devices in the education system, everyday life and business.

Технический результат достигается за счет того, что печатающая головка устройства для объемной печати расплавленным металлом содержит индукционный нагреватель, металлическую нить и диэлектрический теплоизоляционный стержень с продольным отверстием, причем в диэлектрический теплоизоляционный стержень вмонтирован электропроводный стержень с продольным каналом для подачи металлической нити, который выполнен с диаметром, равным диаметру металлической нити, а в месте расплава металлической нити имеет меньший диаметр, чем диаметр металлической нити, при этом индуктор индукционного нагревателя представляет собой спиралевидную трубку, которая обвита вокруг теплоизоляционного стержня и внутри которой течет теплоноситель, причем печатающая головка устройства и печатаемый объект находятся в защитной газовой среде, а электропроводный стержень и диэлектрический теплоизоляционный стержень выполнены из материалов, температура плавления которых превышает температуру плавления металла подаваемой нити.The technical result is achieved due to the fact that the print head of the device for volumetric printing with molten metal contains an induction heater, a metal thread and a dielectric heat-insulating rod with a longitudinal hole, and an electrically conductive rod with a longitudinal channel for supplying a metal thread, which is made with a diameter, is mounted in the dielectric heat-insulating rod equal to the diameter of the metal thread, and in the place of the melt of the metal thread has a smaller diameter than the diameter of the meta a filament, wherein the inductor of the induction heater is a spiral tube that is entwined around the heat-insulating rod and inside which the coolant flows, the print head of the device and the printed object are in a protective gas environment, and the conductive rod and the dielectric heat-insulating rod are made of materials, the melting temperature which exceeds the melting temperature of the metal of the supplied filament.

Кроме того, она содержит индуктор индукционного нагревателя, представляющий собой спиралевидный провод, который обвит вокруг теплоизоляционного стержня.In addition, it contains an inductor of an induction heater, which is a spiral wire that is twisted around a heat-insulating rod.

Кроме того, она содержит несколько индукторов расположенных последовательно.In addition, it contains several inductors arranged in series.

Кроме того, она и печатаемый объект находятся в вакууме.In addition, it and the printable object are in a vacuum.

Кроме того, отношение d1/d2, где d1 - внутренний диаметр индуктора, d2 - внешний диаметр электропроводного стержня, меньше или равно 2,5.In addition, the ratio d1 / d2, where d1 is the inner diameter of the inductor, d2 is the outer diameter of the conductive rod, is less than or equal to 2.5.

Конструкция настоящей полезной модели, показанная на чертеже, состоит из диэлектрического теплоизоляционного стержня 1 с продольным отверстием, в которое вмонтирован электропроводный стержень 2 с продольным каналом для подачи металлической нити; катушки индукционного нагревателя 3, внутри которой течет теплоноситель 4; и непосредственно металлической нити 5.The design of the present utility model shown in the drawing consists of a dielectric heat-insulating rod 1 with a longitudinal hole, in which a conductive rod 2 with a longitudinal channel for supplying a metal thread is mounted; induction heater coils 3, inside which coolant 4 flows; and directly metal thread 5.

Металлическая нить 5, входя в устройство в твердом состоянии, разогревается при помощи электропроводного стержня 2 (который ранее нагрет с помощью индукционного нагревателя), и по мере прохождения через канал электропроводного стержня 2 преобразуется в расплав 6. Таким образом, к моменту выхода из устройства, металл нити находится в жидком состоянии, и наносится на основание или предыдущий слой металла создаваемой трехмерной модели 7.The metal thread 5, entering the device in a solid state, is heated using an electrically conductive rod 2 (which was previously heated using an induction heater), and as it passes through the channel, the electrically conductive rod 2 is converted into melt 6. Thus, by the time of exit from the device, the metal of the thread is in a liquid state, and is applied to the base or the previous metal layer of the created three-dimensional model 7.

При этом при нанесении расплава печатающая головка немного сжимает расплав с целью повышения адгезий между слоями создаваемой трехмерной модели 7.In this case, when applying the melt, the print head compresses the melt slightly in order to increase adhesion between the layers of the created three-dimensional model 7.

Температура плавления диэлектрического теплоизоляционного стержня 1 и электропроводного стержня 2, для сохранения работоспособности устройства, должна быть выше температуры плавления применяемого в металлической нити 5 металла.The melting temperature of the dielectric heat-insulating rod 1 and the conductive rod 2, to maintain the operability of the device, must be higher than the melting temperature used in the metal thread 5 of the metal.

Вся вышеописанная система находится в защитной газовой среде или в вакууме, с целью защиты расплава 6 и нагретой металлической нити 5 от окисления и иных отрицательных химических воздействий. Таким образом, в защитной газовой среде повышается способность адгезий между слоями металла и, соответственно, повышается прочность создаваемой трехмерной модели 7.The entire system described above is in a protective gas environment or in vacuum, in order to protect the melt 6 and heated metal filament 5 from oxidation and other negative chemical influences. Thus, in a protective gas environment, the adhesion between metal layers increases and, accordingly, the strength of the created three-dimensional model 7 increases.

Так как индукционные токи воздействуют только на токопроводящие материалы, диэлектрический теплоизоляционный стержень 1 не будет разогреваться индукционным нагревателем. Нагрев диэлектрического теплоизоляционного стержня 1 будет происходить только из-за контакта с разогреваемым электропроводным стержнем 2. Электропроводный стержень 2 (выполняет функцию сопла) будет подвергаться индукционному нагреву, при этом тепловая энергия, имеющаяся в электропроводном стержне 2, будет передаваться металлической нити 5 (путем теплопроводности), которая будет плавиться. Таким образом, получается косвенный индукционный нагрев металлической нити 5. При таком способе появляется возможность плавки металлической нити 5 из разных металлов (сплавов), которые ранее не могли быть эффективно нагреты путем непосредственного индукционного нагрева, таким образом, повышая функциональность устройства.Since induction currents affect only conductive materials, the dielectric heat-insulating rod 1 will not be heated by an induction heater. The heating of the dielectric heat-insulating rod 1 will occur only due to contact with the heated conductive rod 2. The conductive rod 2 (acts as a nozzle) will undergo induction heating, while the thermal energy available in the conductive rod 2 will be transferred to the metal thread 5 (by heat conduction ), which will melt. Thus, indirect induction heating of the metal filament 5 is obtained. With this method, it becomes possible to melt the metal filament 5 from different metals (alloys) that previously could not be effectively heated by direct induction heating, thereby increasing the functionality of the device.

Устройство (печатающая головка) использует индукционный нагрев электропроводного стержня с целью расплавления металлической нити и использования ее расплава металла для построения объемной модели из металла путем послойного его нанесения на печатаемую модель. Металлическая нить, входя в устройство в твердом состоянии, по мере движения по устройству разогревается электропроводным стержнем путем теплопроводного контакта, (который ранее нагрет с помощью индукционного нагревателя) и переходит в жидкое состояние, после чего наносится на печатаемую трехмерную модель для формирования слоя печати, охлаждается и застывает (твердеет).The device (printhead) uses induction heating of the electrically conductive rod to melt the metal filament and use its molten metal to build a three-dimensional model of metal by layering it on a printed model. A metal thread entering the device in a solid state, as it moves through the device, it is heated by an electrically conductive rod by means of a heat-conducting contact (which was previously heated using an induction heater) and goes into a liquid state, after which it is applied to a printed three-dimensional model to form a print layer, it is cooled and freezes (hardens).

Стоит отметить, что при использовании металлических нитей из разных металлов (сплавов) отпадает необходимость перенастройки индукционного нагревателя, так как отмечалось выше, индукционному нагреву подвержен только электропроводный стержень 2, который имеет один и тот же материал даже при смене материала металлической нити 5.It is worth noting that when using metal threads from different metals (alloys), there is no need to reconfigure the induction heater, as noted above, only the conductive rod 2, which has the same material even when changing the material of the metal thread 5, is subject to induction heating.

Использование электропроводного стержня 2 значительно повышает КПД индукционного нагревателя, т.к из-за большого диаметра электропроводного стержня 2 (то есть максимальный диаметр разогреваемого объекта в этом случае это диаметр электропроводного стержня 2 - d2), можно заменить величину d3 величиной d2 в формуле dl/d3, что приведет к получению отношения d1/d2 (где d1 - внутренний диаметр индуктора 3, d2 - внешний диаметр электропроводного стержня 2, который в разы больше диаметра металлической нити 5), которое должно быть меньше или равно 2,5, которое уже возможно соблюсти на практике, так как расчетная толщина термоизоляции по этой формуле будет уже больше 20 мм, что уже вполне достаточно для термоизоляции индуктора от расплава.The use of the conductive rod 2 significantly increases the efficiency of the induction heater, because due to the large diameter of the conductive rod 2 (that is, the maximum diameter of the heated object in this case is the diameter of the conductive rod 2 - d2), d3 can be replaced by d2 in the formula dl / d3, which will lead to the ratio d1 / d2 (where d1 is the inner diameter of the inductor 3, d2 is the outer diameter of the conductive rod 2, which is several times larger than the diameter of the metal thread 5), which should be less than or equal to 2.5, which is already it is possible to observe in practice, since the calculated thickness of thermal insulation according to this formula will already be more than 20 mm, which is already quite sufficient for thermal insulation of the inductor from the melt.

Появляется возможность использования низкочастотных токов, взамен токам высокой частоты. Это связано с тем, что диаметр электропроводного стержня 2 в разы больше, чем диаметр металлической нити 5, что значительно удешевляет стоимость радиодеталей и других комплектующих индукционного нагревателя.There is the possibility of using low-frequency currents, instead of high-frequency currents. This is due to the fact that the diameter of the conductive rod 2 is several times larger than the diameter of the metal thread 5, which significantly reduces the cost of radio components and other components of the induction heater.

Металлическая нить 5 в твердом состоянии, подаваемая в верхнюю часть устройства, исполняет роль поршня для выдавливания металла в жидком состоянии 6 из нижней части устройства.The metal thread 5 in the solid state, supplied to the upper part of the device, acts as a piston for extruding metal in the liquid state 6 from the lower part of the device.

Если ранее принтер производил печать, то на сопле печатающей головки оставались остатки застывшего металла, которые образуют облой, который мог бы при возобновлении работы печатающей головки мешать нагнетать печатающий материал. Для решения этой задачи электропроводный стержень 2 может полностью нагреться сам и нагреть металлическую нить 5 до места, где выходит нить. И тогда можно вновь расплавить облой теплом, переданным через электропроводный стержень 2, и теплом, переданным через металлическую нить 5, так как суммарная площадь диаметрального сечения электропроводного стержня и металлической нити 2 больше, чем отдельная площадь диаметрального сечения металлической нити, следовательно, теплопроводность и скорость нагрева выше. Ранее это было не совсем реально или малоэффективно при непосредственном индукционном нагреве нити, так как при таком виде нагрева нагрев нити осуществляется с центра области электромагнитного воздействия индуктора, и в связи с низкой теплопроводностью нити, нить не может быть быстро и эффективно нагрета у самого выходного отверстия, что в итоге снижало надежность устройства. Благодаря этому улучшению повышается надежность устройства.If previously the printer was printing, then on the nozzle of the print head there were remains of solidified metal, which form an area that could interfere with pumping of the printing material when the print head resumes operation. To solve this problem, the conductive rod 2 can completely heat itself and heat the metal thread 5 to the place where the thread comes out. And then it is possible to melt the flask again with heat transmitted through the conductive rod 2 and heat transmitted through the metal thread 5, since the total diameter of the diametrical section of the conductive rod and the metal thread 2 is larger than the separate diameter of the diametrical section of the metal thread, therefore, the thermal conductivity and speed heating higher. Previously, this was not entirely realistic or ineffective with direct induction heating of the filament, since with this type of heating the filament is heated from the center of the electromagnetic field of the inductor, and due to the low thermal conductivity of the filament, the filament cannot be heated quickly and efficiently at the outlet itself , which ultimately reduced the reliability of the device. Thanks to this improvement, the reliability of the device is increased.

А также повышается надежность устройства за счет того, что в индукторе индукционного нагревателя, представляющий собой спиралевидную трубку, течет теплоноситель, который отводит лишнее тепло от индуктора, предотвращая его перегрев.And also increases the reliability of the device due to the fact that the coolant flows in the inductor of the induction heater, which is a spiral tube, which removes excess heat from the inductor, preventing it from overheating.

В описываемом устройстве диаметр отверстия электропроводного стержня 2 (63) не одинаков по всему протяжению и может иметь сужения в виде сопла на конце с диаметром (d4), где происходит истекание жидкого металла. Таким образом, при уменьшении диаметра (d4) можно достигать более высокой точности 3D печати.In the described device, the diameter of the hole of the electrically conductive rod 2 (63) is not uniform over the entire length and may have a narrowing in the form of a nozzle at the end with a diameter (d4), where the outflow of liquid metal occurs. Thus, by decreasing the diameter (d4), higher precision 3D printing can be achieved.

Claims (1)

Печатающая головка устройства для объемной печати расплавленным металлом, содержащая индукционный нагреватель, металлическую нить и диэлектрический теплоизоляционный стержень с продольным отверстием, отличающаяся тем, что в диэлектрический теплоизоляционный стержень вмонтирован электропроводный стержень с продольным каналом для подачи металлической нити, который выполнен с диаметром, равным диаметру металлической нити, а на конце имеет сужение в виде сопла, при этом индуктор индукционного нагревателя представляет собой спиралевидную трубку с теплоносителем внутри нее, которая обвита вокруг теплоизоляционного стержня, причем электропроводный стержень и диэлектрический теплоизоляционный стержень выполнены из материала, температура плавления которого превышает температуру плавления металла подаваемой нити.A print head of a device for volumetric printing with molten metal, comprising an induction heater, a metal thread and a dielectric heat-insulating rod with a longitudinal hole, characterized in that an electrically conductive rod with a longitudinal channel for supplying the metal thread, which is made with a diameter equal to the diameter of the metal, is mounted in the dielectric heat-insulating rod filaments, and at the end it has a narrowing in the form of a nozzle, while the inductor of the induction heater is a spiral the bottom tube with a coolant inside it, which is twisted around a heat-insulating rod, and the conductive rod and the dielectric heat-insulating rod are made of a material whose melting point exceeds the melting temperature of the metal of the supplied thread.

Images