[0001] 本申请涉及金属加工领域，具体而言，涉及一种成型装置。

[0002] 金属熔融三维直写(金属熔融沉积)方法制备金属件，是采用高频感应加热的方式，实时高效熔化金属丝材或块材，然后在送丝驱动或气压驱动下，使熔化金属液按照预设轨迹逐层沉积在成型基板上，最终实现三维金属零部件的高效柔性制造。在成型过程中，选用的金属原材料为中低熔点金属，且成型过程中的温度控制对最终制件的尺寸精度及强度具有重要影响。

[0003] 现有多金属熔融三维直写成型装置一般由成型平台、多金属熔融装置及喷头等组成。其中，金属熔融三维直写装置及喷头配合，可将中低熔点金属进行高效融化及挤出，在成型平台上进行逐层堆积成型。可以根据成型需要设置一个或多个熔融装置及喷头，熔融装置与喷头为一一对应关系。成型平台可以在控制系统控制下进行XYZ三个方向的运动，并且具有温度控制功能，随着成型过程的进行，成型件的高度在不断增加。

[0004] 在金属熔融三维直写过程中，为保证相邻金属沉积层间的结合强度，最上层表面(也称为成型面)需要有一定的温度，保证成型面的金属处于熔融状态，与沉积在该面上的金属溶液实现完全融合。

[0005] 在现有技术方案中，是通过对成型平台的温度进行控制，采用热传导的方式将成型平台的热量传导至成型面。为保证最上层成型面的温度，成型平台需要保证较高的温度。

[0006] 当成型件的成型高度较高时，温度由成型平台传导至成型面过程中，成型平台的热量需要通过已成型面热传导传递至最上层的成型面，会在已成型的区域内形成温度梯度，易造成靠近成型平台区域的已成型面的金属受热融化甚至塌陷，对成型件的强度及机械性能产生影响。

[0007] 在已成型面降温过程中，还需要将平台温度传递至最上层成型面，在已成型面内，既有热传导过程，又有降温过程，此区域的降温速率难以精确控制，成型精度及强度受影响。

[0008] 在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

[0027] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

[0028] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

[0029] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

[0030] 现有技术中的金属熔融沉积装置易造成靠近成形平台区域的已成形面的金属受热融化甚至塌陷，为了缓解该问题，根据本申请的实施例，提供了一种成型装置，如图1所示，该成型装置包括：

[0031] 承载件10，成型件成型于上述承载件10的承载面上，上述成型件在未完全成型时成为中间件；

[0032] 熔融设备40，位于上述承载面的第一侧且与上述承载件10间隔设置，上述熔融设备40将待制作的上述成型件的原料加热至熔融态并输出至上述承载件10上；

[0033] 加热器30，位于上述熔融设备40与上述承载件10之间，即与熔融设备40的至少一部分位于承载面的同一侧，且上述加热器30与上述承载面之间的距离大于或者等于上述成型件的高度，上述加热器30用于保持上述中间件的远离上述承载面的表层为熔融态。

[0034] 上述的成型装置中包括加热器，且该加热器设置在承载面的与熔融设备的同一侧，这一侧距离中间件的最上层(最上层为最后形成的层)的距离较小，小于与中间件的与承载面接触的表面的距离，这样该加热装置可以从最上层的上方对最上层的表面进行加热，使得最上层的表面保持熔融态，这样可以更好地与后续沉积在该最上层表面上的熔融态原料实现完全融合。该成型装置中不需要承载件采用热传导的方式传递至最上层，也不会在已成型的区域内形成温度梯度，避免了最上层下面的已成型区域的原料受热融化甚至塌陷，保证了成型件具有较好的强度及机械性能。

[0035] 本申请的成型装置可以应用在任何可行的材料的成型过程中，具体可以为金属，还可以为其他的可行材料。本申请的一种具体的实施例中，上述成型装置为金属的成型装置。

[0036] 如图2所示，上述加热器30具有第一开口31，上述第一开口避让上述中间件或上述成型件，上述熔融设备40输出的熔融态的上述原料通过上述第一开口31落至上述承载件10上。这样进一步保证了该加热器30不影响熔融设备40将熔融态的原料输出至承载件10上，保证了该成型装置高效地形成成型件。

[0037] 本申请的另一种实施例中，如图1所示，上述成型装置还包括冷却器20，至少部分位于上述承载面的一侧且与上述承载面之间的距离小于上述成型件的高度，上述冷却器20用于对上述中间件或者上述成型件的远离上述承载件10的表面进行冷却。该冷却器20可以从最上层的上方对成型件进行冷却，更精确地对成型件进行冷却。

[0038] 一种具体的实施例中，如图3所示，上述冷却器20位于上述加热器30和上述承载件10之间，上述冷却器20具有第二开口21，上述第二开口21避让上述中间件或上述成型件，中间件可以穿过第二开口运动以保证喷头和中间件的表层之间的距离保持不变，上述熔融设备40输出的熔融态的上述原料通过上述第二开口21落至上述承载件10上。这样进一步保证了该冷却器20不影响熔融设备40将熔融态的原料输出至承载件10上，保证了该成型装置高效地形成成型件。

[0039] 更为具体的一种实施例中，如图3所示，上述冷却器20包括壳体22，上述壳体22内具有空腔，上述空腔内具有冷媒，通过控制冷媒的通过量实现冷却器的温度控制。具体的冷媒可以为液体，例如丙酮或者水等。

[0040] 当然，本申请的冷却器并不限于上述结构的冷却器，还可以为其他结构的冷却器，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适结构的冷却器对成型件或者中间件进行冷却。

[0041] 本申请的熔融设备可以为现有技术中任何可行的熔融设备，本申请的一种具体的实施例中，如图1所示，上述熔融设备40包括熔融结构41和喷头42，熔融结构41将待制作的上述成型件的原料加热至熔融态；喷头42位于上述熔融结构41和上述承载件10之间且与上述熔融结构41连通，上述喷头42用于将熔融态的上述原料喷出至上述承载件10的表面上。

[0042] 本申请的熔融设备40可以为一个也可以为多个，喷头42可以为一个，也可以为多个，熔融设备40与喷头42可以一一对应地连通，如图1所示，也可以为一对多地连通，还可以为多对一地连通。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适数量的喷头42和合适数量的熔融设备40。

[0043] 为了使得该成型装置高效地进行制作成型件，本申请的一种具体的实施例中，上述成型装置还包括控制系统，控制系统用于至少控制上述承载件的移动、上述加热器的工作、上述冷却器的工作以及上述熔融设备的工作，保证这些设备高效有效地进行工作，且互相之间不干扰。

[0044] 上述的承载件可以只具有承载功能，还可以具有其他的功能，比如调节或者保持中间件或者成型件的温度的功能。本申请的一种具体的实施例中，上述承载件包括调温结构，上述调温结构用于对上述成型件或者上述中间件进行加热或者保温，例如，该调整结构保持较高的温度，使得中间件的最上层的表面保持熔融态。

[0045] 为了对各个设备或者结构进行高效地控制，本申请的一种实施例中，上述控制系统包括第一控制模块，第二控制模块、第三控制模块和第四控制模块，其中，第一控制模块用于控制上述承载件的移动，具体控制承载件沿着XYZ三个方向的运动；上述第二控制模块用于控制上述加热器的温度，上述第三控制模块用于控制上述冷却器的温度，上述第四控制模块用于控制上述熔融设备的温度。

[0046] 为了进一步提高加热效率，本申请的一种实施例中，上述的加热器为感应加热器，如图1所示，上述承载件10为承载平台。

[0047] 当然，本申请的加热器并不限于上述的感应加热器，还可以为其他合适的加热器。同样地，本申请的承载件也不限于上述的承载平台，其可以为任何的可以承载成型件或中间件的结构。

[0048] 一种具体的实施例中，上述原料为熔点小于140℃的金属。这种类型的金属的成型更采用该成型装置更合适。但是，本申请的原料可以为任何采用上述成型装置可以成型的原料，例如，还可以为一些聚合物等等。

[0049] 还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0050] 从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

[0051] 本申请的成型装置中包括加热器，且该加热器设置在承载面的与熔融设备的同一侧，这一侧距离中间件的最上层(最上层为最后形成的层)的距离较小，小于与中间件的与承载面接触的表面的距离，这样该加热装置可以从最上层的上方对最上层的表面进行加热，使得最上层的表面保持熔融态，这样可以更好地与后续沉积在该最上层表面上的熔融态原料实现完全融合。该成型装置中不需要承载件采用热传导的方式传递至最上层，也不会在已成型的区域内形成温度梯度，避免了最上层下面的已成型区域的原料受热融化甚至塌陷，保证了成型件具有较好的强度及机械性能。

[0052] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。