用于待制造的部件的三维印刷的设备及其使用

摘要

用于待制造的部件(29)的三维印刷的设备包括印刷头(11)，该印刷头包括：‑供应铁磁性的印刷材料的供应装置(2，14，15，16)；‑允许在布设所述印刷材料之前熔化所述印刷材料的装置(12，9，6)；‑位于供应装置的出口(141；261)的水平处的第一惰性气体喷嘴(13)；以及‑在组件被制造的过程中，位于熔融的印刷材料与待制造的部件的接收表面(40)的接触点的水平处的第二惰性气体喷嘴(51)，以便允许在期望的压力下供应气体。

权利要求

1.用于待制造的部件的三维印刷的设备，所述设备包括印刷头(11，110)，所述印刷头包括：-供应铁磁性的印刷材料的供应装置(2，14，15，16；17，18，22，25，50)；

-允许所述印刷材料在布设之前熔化的装置(12，9，6；27，34，28)；

其特征在于，所述印刷头进一步包括：

-第一惰性气体喷嘴(13)，位于所述供应装置的出口(141；261)的水平处；

-第二惰性气体喷嘴(51)，在制造所述部件的过程中，所述第二惰性气体喷嘴位于熔融的所述印刷材料与待制造的所述部件的沉积表面的接触点的水平处，以便允许在期望的压力下供应气体。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，允许所述印刷材料在布设之前熔化的所述装置包括通过感应加热所述印刷材料的第一装置(12；27)。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一装置布置成以便允许加热正制造的所述部件的用于熔融的所述印刷材料的所述沉积表面。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，允许所述印刷材料在布设之前熔化的所述装置包括第二装置(28)，所述第二装置通过感应来加热正制造的所述部件的用于熔融的所述印刷材料的所述沉积表面。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一装置和/或所述第二装置围绕所述供应装置的出口。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一装置和/或所述第二装置仅在所述供应装置的出口的前方延伸并且具有与所述印刷头在使用中的前进方向成90°的U形状。

7.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一装置和/或所述第二装置具有马蹄形形状并且定位在所述供应装置的出口前方且位于该出口周围的部分中。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第一装置和/或所述第二装置定位在所述供应装置的前方和/或后方和/或侧面上。

9.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一装置和/或所述第二装置布置成以便允许所述印刷材料在任意入射角下沉积。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于，允许所述印刷材料在布设之前熔化的所述装置包括电流供应装置(6)，所述电流供应装置的一个端子被连接至所述印刷材料并且所述电流供应装置的另一个端子被连接至正在制造的所述部件。

11.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于，供应铁磁性的印刷材料的所述供应装置包括一个或多个印刷材料供应管道。

12.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括两个或更多个所述印刷头。

13.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于，所述印刷材料是粉末的形式。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，供应铁磁性的印刷材料的所述供应装置包括粉末投射喷嘴(26)。

15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，形成所述印刷材料的所述粉末由惰性气体推进。

16.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于，所述印刷材料是线的形式。

17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述印刷材料是铁磁性材料和/或磁电介质材料。

18.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于，所述印刷头包括供应线或带的形式的加固材料的装置(58，59，70，77，64，63)，供应线或带的形式的所述加固材料的所述装置布置成以便在正制造的所述部件的所述沉积表面的熔融的所述印刷材料的沉积点之前，将所述加固材料布设在熔融的所述印刷材料的所述沉积表面上。

19.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于，所述第一惰性气体喷嘴布置成以便能够调节，从而能够将惰性气体气流定向在所述印刷头的行进方向上。

20.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于，供应铁磁性的印刷材料的所述供应装置包括在惰性气体下将使用中的相应材料投入使用的装置。

21.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括惰性气体喷射调整装置(19，21，21’)。

22.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括冷却所述印刷头的全部或一部分的装置。

23.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于，允许所述印刷材料在布设之前熔化的所述装置、所述第一惰性气体喷嘴和所述第二惰性气体喷嘴被装配为使得它们能够相对于供应铁磁性的印刷材料的所述供应装置移动。

24.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括一个或多个感应器，所述一个或多个感应器连接至定位在所述印刷头的前方、或者后方、或者侧面上的一个或多个感应设备。

25.根据权利要求1至24中的任一项所述的设备的使用，以通过沉积所述印刷材料而将两个或更多个现有部件在这两个或更多个现有部件之间的连接点处装配起来。

说明书

用于待制造的部件的三维印刷的设备及其使用

技术领域

[0001] 本发明涉及用于通过一种印刷材料或一组印刷材料三维印刷一部件的设备。

背景技术

[0002] 在使用铁磁性印刷材料的框架中，熔化温度从几百度增加至几千度。因为是它们的组合物，所以在熔化过程中实施的时候，铁磁材料对任意氧化敏感，因此导致如此制造的部件由于熔化或熔融的细丝和放置正制造的部件的表面之间的焊接的劣化而劣化。已知在受控环境封闭区域中制造印刷材料的熔化或熔融细丝的沉积。然而，这样的封闭区域不是完全密封的并且因此不能确保在铁磁性印刷材料的熔化或熔融的细丝附近仅存在惰性气体。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供用于待制造的部件的三维印刷的设备，该部件通过允许在熔化或熔融的细丝和正制造的部件的接收该细丝的沉积表面之间获得最优焊接的沉积铁磁性印刷材料的熔化或熔融的细丝的方法来制造。

[0004] 为此，根据本发明提供用于待制造的部件的三维印刷的设备，该设备包括印刷头，印刷头包括：

[0005] -供应铁磁性印刷材料的装置；

[0006] -允许印刷材料在放置之前熔化的装置；

[0007] -位于供应装置的出口的水平处的第一惰性气体喷嘴；

[0008] -在制造部件的过程中在熔融的印刷材料与将待制造的部件的沉积表面的接触点的水平处的第二惰性气体喷嘴，以便允许气体在期望的压力下供应。

[0009] 有利地，但是可选地，根据本发明的印刷设备包括至少一个以下附加技术特征：

[0010] -允许熔化的装置包括通过感应加热印刷材料的第一装置；

[0011] -通过感应加热的第一装置被布置为以便允许加热正制造的部件的熔融印刷材料的沉积表面；

[0012] -允许熔化的装置包括通过感应加热正制造的部件的熔融印刷材料的沉积表面的的第二装置；

[0013] -通过感应加热的第一装置和/或第二装置围绕印刷材料供应装置的出口；

[0014] -通过感应加热的第一装置和/或第二装置仅在印刷材料供应装置的出口的前方延伸并且具有与使用中的印刷头的前进方向成90°的U形状；

[0015] -通过感应加热的第一装置和/或第二装置具有马蹄形形状，被定位在印刷材料供应装置的出口前方且位于出口周围的部分中；

[0016] -通过感应加热的第一装置和/或第二装置定位在印刷材料供应装置的前方和/或后方和/或侧面；

[0017] -通过感应加热的第一装置和/或第二装置布置为以便允许印刷材料在任意入射角下沉积；

[0018] -允许熔化的装置包括电流供应装置，电流供应装置的一个端子被连接至印刷材料并且另一个端子被连接至正制造的部件；

[0019] -印刷材料供应装置包括一个或多个印刷材料供应管道；

[0020] -该设备包括两个或多个印刷头；

[0021] -印刷材料是粉末形式的；

[0022] -印刷材料供应装置包括粉末投射喷嘴；

[0023] -形成印刷材料的粉末由惰性气体推进；

[0024] -印刷材料是线形式的；

[0025] -印刷材料是铁磁性和/或磁电介质(magnetodielectric)材料；

[0026] -印刷头包括供应线或带形式的加固材料的装置，该装置设置成以便在熔融印刷材料沉积在沉积表面的沉积点之前将加固材料覆在正制造的部件的熔融印刷材料的沉积表面上；

[0027] -第一惰性气体喷嘴布置为以便能够调节，具体地，以便能够将惰性气体流定向在印刷头的行进方向上；

[0028] -材料供应装置和/或供应加固材料的装置包括在惰性气体下投放使用中的材料的装置；

[0029] -该设备包括惰性气体喷射调整装置；

[0030] -该设备包括冷却印刷头的全部或一部分的装置；

[0031] -允许印刷材料熔化的装置、第一惰性气体喷嘴和第二惰性气体喷嘴被装配为使得它们可以相对于印刷材料供应装置移动；并且，

[0032] -该设备包括连接至定位在印刷头的前方、或者后方、或者侧面的一个或多个感应设备的一个或多个感应器。

[0033] 根据本发明还提供了具有前述技术特征中的至少一个的设备的使用，通过将印刷材料沉积在两个或更多个已有部件之间的连接处来装配两个或更多个已有部件。

附图说明

[0034] 本发明的其他特性和优点将在以下的实施方式的描述过程中显现。在附图中：

[0035] -图1是根据本发明的使用线形式的印刷材料的印刷设备的示意图；

[0036] -图2是根据本发明的使用粉末形式的印刷材料的印刷设备的示意图；

[0037] -图3是与供应加固材料以制造复合材料的部件的系统耦接的图1中的印刷设备的示意图。

具体实施方式

[0038] 参考图1，将限定根据本发明的使用线形式的印刷材料的三维印刷设备的第一实施方式的供应线的原理。根据本发明的三维印刷设备包括：

[0039] -控制和驱动装置4，在此，具有电子控制和驱动卡的形式。

[0040] -存储惰性气体的装置1，将允许在正制造的部件29上的熔融材料的沉积物的水平(level，高度)处生成受控的惰性气体环境。

[0041] -一个(或多个)卷绕器2，印刷材料以线形式存储在其中，然后该印刷材料将被松开缠绕而至根据本发明的三维印刷设备的一个或多个印刷头11。从卷绕器2出来，控制线的存在的装置2’定位并连接至控制和驱动装置4，该控制线的存在的装置2’通知控制和驱动装置卷绕器2中的线的存在。此外，卷绕器经由第一触发站19连接至存储惰性气体的装置1。从而从一开始就允许将线形式的印刷材料置于受控的惰性气体环境中。

[0042] -一个或多个电机15，允许将线形式的一个或多个印刷材料从卷绕器2准确供应至印刷头11。电机15连接至控制和驱动装置4并由该控制和驱动装置驱动。电机15允许线形式的印刷材料在供给管道或管16内移动。在一变型实施方式中，可以根据所做出的对于根据本发明的三维印刷设备印刷部件29的技术选择，在供应管道16中直至印刷头11的多个位置处设置与线存在控制装置2’相似的一个或多个线存在控制装置。

[0043] -印刷头11。

[0044] 印刷头11包括第一惰性气体喷嘴13。该印刷头进一步包括线下降管14和感应器12。线下降管14直接连接至线形式的印刷材料的供应管道16。线下降管14与供应管道16、电机15和卷绕器2一起形成了用于向根据本发明的三维印刷设备供给的装置。线下降管14包括形成线形式印刷材料从供应装置输出的出口的开口端141。第一惰性气体喷嘴13在此覆盖线下降管14并且包括喷射出口31，该喷射出口将惰性气体喷射至根据本发明的三维印刷设备的供应装置的出口141的水平。在一变型实施方式中，第一惰性气体喷嘴13可以包括冷却系统。第一惰性气体喷嘴13经由第二触发站21平稳地连接至存储惰性气体的装置2。因此，第一惰性气体喷嘴13允许将惰性气体向着线形式的印刷材料的熔化区29’喷射。第一惰性气体喷嘴13允许控制气体环境，从而使从熔化区29’受控制。该环境中的惰性气体的存在允许例如避免熔融的印刷材料通过氧化而变形或劣化。

[0045] 此外，如果需要的话，线下降管14可以通过类似水系统或任意其他传热流体的冷却系统(未示出)来冷却。

[0046] 感应器12被组装，在此被密封在第一惰性气体喷嘴13的喷射出口31的外周上。因而，感应器12被定位在线下降管14的出口141的稍微下面的位置。感应器12可以包括(或不包括)磁电介质材料，该磁电介质材料允许控制生成的磁流的形式，以及在使磁流在所希望的位置起作用的同时驱动该磁电介质材料制造的磁流的集中。感应器12可具有不同的形式。第一形式围绕第一个惰性气体喷嘴13的喷射出口的水平处的线下降管14。第二可能形式允许感应器12仅在根据本发明的三维印刷设备的印刷头11在与正制造的部件29相关的方向上移动的时候在线下降管14的出口141的前方延伸，感应器12可具有布置为相对于印刷头11的前进方向成90°的U形形状。第三可能形式是布置为在下降管14的出口141前方并部分地围绕出口的马蹄形形状。其他形式的解决方案是可能的。感应器12可以布置在线沉积物的前方和/或后方。感应器12由与其连接的感应设备9控制。感应设备本身由与其连接的控制和驱动装置驱动。根据所做出的技术选择，还可以在根据本发明的三维印刷设备的印刷头11的前方、后方或者侧面放置一个或多个感应器12以及一个或多个感应设备9，这种解决方案允许使得在线形式的印刷材料的熔化区29’上和正制造的部件29上的期望温度根据所做的打印而变化。

[0047] 另一方面，为了在正制造的部件29由感应器12加热且因此其被置于包含惰性气体的受控气体氛围期间保护正制造的部件，可以形成与第一气体喷嘴13的惰性气体系统相似的新的惰性气体系统，因此所述第一气体喷嘴13以及感应器12被定位在新的惰性气体系统内部。为此，根据本发明的三维印刷设备的印刷头11包括第二惰性气体喷嘴51，该惰性气体喷嘴包括允许在其被感应器12加热之前喷射惰性气体的惰性气体喷射出口80。第二惰性气体喷嘴51经由第三触发站21’平稳地连接至惰性气体存储装置1。然后将惰性气体投射在正制造的部件29的沉积区40周围和沉积区上。因此，第二惰性气体喷嘴51提供围绕感应器12的外部部分的气体喷射回路，允许受控的惰性气体氛围围绕根据本发明的三维印刷设备的印刷头11。在一变型实施方式中，第二惰性气体喷嘴51可以包括冷却系统。

[0048] 此外，根据本发明的三维印刷设备包括允许供应具有低或高电流强度的直流电的电流发生器6。该电流发生器连接至线下降管14并且由控制和驱动装置4控制以便控制要求的电压和电流强度。如必要的话，电流发生器6还可以供应交流电。电流发生器6通过第一专用线缆从电流发生器的其中一个端子连接至线下降管14并且通过第二专用线缆从电流发生器的其他一个端子连接至正制造的部件29。因此，由电流发生器6生成的电流穿过线形式的印刷材料以便将所述线形式的熔化印刷材料至少置于熔化区29’的水平处，这个熔化区在接近正制造的部件29的沉积区40时立即凝固：线下降管14具有由电流发生器6供应的电流并且将该电流传送至线形式的印刷材料以便实现在印刷材料将与所使用的线形式的印刷材料的部件29接触时将印刷材料的最终温度朝熔化温度增加。如果印刷材料是一种至少传导电流的材料，那么这是可能的。

[0049] 为了能够具有对正制造的部件29的沉积区40上的熔化区29’的熔化或熔融丝的沉积的最佳控制，根据本发明的三维印刷设备包括热测量装置。如果需要的话，第一热传感器5允许在需要时测量在线下降管14的出口141的水平处的印刷材料的温度。传感器5还可以替换地用来测量沿着熔化和熔融线至部件29的通路的沉积物的温度。第二传感器8允许测量在印刷头11的行进方向上的沉积区40正前方的正制造的部件29的温度。因而，由两个热传感器5和8进行的这两个热测量允许经由控制和驱动装置4使得由感应器12(以及其感应设备9)和电流发生器6而生成的温度在控制之下。为此，每个热传感器均连接至控制和驱动装置4。此外，每个热传感器5，8均包括专用电源3，10。

[0050] 此外，从印刷头11到正制造的部件29的沉积区40的距离的测量由尽可能靠近熔融印刷材料的沉积区40的设置点的测量装置20进行，这个测量装置20连接至控制和驱动装置4。如果需要的话，这允许控制印刷头11和正制造的部件29之间的距离。

[0051] 以上限定的印刷头11和110的所有元件具有以它们专门的方式作为单元或单独装配的可能性，以便优化正制造的部件的制造。

[0052] 使用刚刚限定的根据本发明的三维印刷设备，存在通过感应器12为正制造的部件29的沉积区域区40设定的预定温度。该感应器将正制造的部件29加热至允许供应线且允许在沉积区40的水平处在沉积区和正制造的部件之间熔化的温度。感应器12还允许在熔化区
29’的水平处加热线形式的印刷材料。该加热通过电阻加热，通过在正制造的部件29与熔融的印刷材料接触的过程中将由下降管14的电流发生器6提供的电流向着正制造的部件29传递。由此获得的不同温度允许对熔化区29’和正制造的部件29的沉积区40的位置的控制。不同的加热系统的调整允许保证印刷材料的沉积的最优和连续形式。具体地，继线形式的熔融印刷材料沉积之后，沉积的材料冻结。在图1中示出的实施方式中，感应器12的相对于印刷头11的前进方向位于沉积物的后面的部分减缓了根据印刷头的前进方向在沉积区40之后正制造的部件上的沉积材料的温度梯度的下降。在这个水平处，感应器12可以允许印刷材料的层的另一临时性熔化，因而使其沉积以便优化其粘结力和/或沉积层的冷却速度。在一变型中，感应器12仅位于前方：因而其通过感应预热材料并且通过支持来自电流发生器6的热的供应而在供应线的时候产生熔化。

[0053] 通常，使用根据本发明的三维印刷设备的印刷头11以便将熔融的印刷材料竖直地或者以相对于一路径和印刷头11的前进方向的某一给定角度沉积在正制造的部件上。在在图1中示出的情形下，这个位置处于90°，但是可以根据供应技术和印刷头11的前进方向而在所有期望角度和轴线上变化至45°。这个可能性包括能够修改印刷头11的形式和布置并且因此修改线下降管14、感应器12、不同的惰性气体喷嘴13和51、热传感器5和8以及测量装置20的位置。具体地，感应器12可以置于沉积区40上的熔融线沉积物的前方或者置于熔融线沉积物的后方。此外，通过惰性气体喷嘴13投射的惰性气体可以定向在喷射出口31的水平处以获得沿印刷头11的前进方向的惰性气体投射方向，包括惰性气体喷嘴13在喷射出口31的水平处投射的惰性气体气流的旋转。为此，第一惰性气体喷嘴13是可调节的。根据本发明的三维印刷设备可以是组合的以便根据所保留的选择来利用一个或多个感应系统9，12同时沉积线形式的多个印刷材料。根据本发明的三维印刷设备还允许不同的材料和不同的机械技术特征的组合，或者使用具有该印刷头的三维印刷设备，或者使用具有连接多条线的印刷头的三维印刷设备。如果存在多个印刷材料线，那么将存在多个供应和控制系统。

[0054] 在根据本发明的三维印刷设备的该实施方式中，连接至印刷头11的一组元件，即第一惰性气体喷嘴13和第二惰性气体喷嘴51、线下降管14、电机15以及卷绕器2均在具有由触发站19、21和21’控制的压力的受控气体氛围之下。

[0055] 应当注意的是在一变型实施方式中，制造部件29的环境可以是充满根据选择的印刷材料而具有不同的专一性的惰性气体的被封闭的封闭区域(没有示出)。该封闭的封闭区域充满惰性气体并且可以与整合的气体再循环系统耦接以便具有在熔化区29’上的和其封闭环境的以及正制造的部件29上的熔融印刷材料的沉积区40上的最优纯度的惰性气体氛围。

[0056] 参考图2，现在将限定根据本发明的三维印刷设备的第二实施方式，在此使用粉末形式的印刷材料。这个实施方式与前述实施方式的共同元件具有相同的参考标号并且以下将不会再次详细限定。根据图2的提供粉末的原理的三维印刷设备包括：

[0057] -控制和驱动装置4；

[0058] -存储惰性气体的装置1，允许在正制造的部件29的熔融材料的沉积物的水平处生成受控的惰性气体氛围；

[0059] -吸入粉末形式的印刷材料的吸入装置18，例如，文丘里管系统，该抽吸装置经由触发站19连接至惰性气体存储装置1。

[0060] -包括粉末形式的印刷材料的粉末容器17，粉末容器17连接至吸入装置18以便允许惰性气体和粉末形式的印刷材料的混合，因而惰性气体用作供应管道22中的粉末形式的印刷材料的推进剂。这进一步允许从一开始就将粉末形式的印刷材料置于受控气体氛围的惰性气体中。粉末容器17在其与吸入装置18之间的出口处具有用于测量粉末容器17中剩余的粉末的量的系统50。测量系统50配备有截止阀，允许停止印刷并使粉末容器17与吸入装置18隔离。为此，测量系统50连接至控制和驱动装置4。

[0061] -印刷头110。

[0062] 印刷头110与先前在根据本发明的三维印刷设备的第一实施方式中限定的印刷头11的结构非常相似。因此，印刷头110包括第一惰性气体喷嘴13。该印刷头进一步包括粉末下降管25和感应器27。该粉末下降管25直接连接至粉末形式的印刷材料的供应管道22。粉末下降管25与供应管道22、吸入装置18和粉末容器17一起形成供给根据本发明的三维印刷设备的装置。粉末下降管25包括在图2中的底部开口端处形成供应装置的粉末形式的印刷材料的出口的投射喷嘴26。第一惰性气体喷嘴13在此覆盖粉末下降管24和投射喷嘴26并且包括在根据本发明的三维印刷设备的供应装置的投射喷嘴26的出口261的水平喷射惰性气体的喷射出口31。在一变型实施方式中，第一惰性气体喷嘴13可以包括冷却系统。第一惰性气体喷嘴13经由第二触发站21平稳地连接至惰性气体存储装置2。因此，第一惰性气体喷嘴
13允许惰性气体向着粉末形式的印刷材料的熔化区29’喷射。第一惰性气体喷嘴13允许气体氛围环境被控制，从而从熔化区29’以及从沉积区40受控制。这个环境中惰性气体的存在允许例如避免熔化的印刷材料通过氧化而变形或劣化。此外，如果需要的话，粉末下降管25且可能还有投射喷嘴26可以通过类似水系统或任意其他传热流体的冷却系统(没有示出)被冷却。

[0063] 在变形中，投射喷嘴26可以根据所希望的沉积形式和与正制造的部件29的沉积区40之间的距离而具有可变几何形状。在另外的变型中，投射喷嘴26可以具有可变的自动的几何形状以便使选择的投射形式变化以及控制与正制造的部件29的沉积区40之间的距离。
投射喷嘴26优选地在其中心处具有将限定的感应器27。

[0064] 感应器27被组装，在此，被密封在第一惰性气体喷嘴13的喷射出口31的外周上。因而感应器27位于粉末下降管25的投射喷嘴26的出口261的略下方。感应器27可以包括(或不包括)磁电介质材料，允许控制生成的磁流的形式，并且在使磁流在所希望的位置起作用的同时驱动该磁电介质材料生成的磁流的集中。感应器27可以与先前在根据本发明的三维印刷设备的第一实施方式的印刷头11的情况中限定的感应器12类似具有不同的形式。感应器27由与其连接的感应设备34控制。感应设备34本身由与其连接的控制和驱动装置4驱动。

[0065] 根据本发明的三维印刷设备的印刷头110包括第二惰性气体喷嘴51，该惰性气体喷嘴包括允许在惰性气体被感应器27加热之前喷射惰性气体的惰性气体喷射出口81。第二惰性气体喷嘴51经由第三触发站21’与惰性气体存储装置1流体连接。然后惰性气体投射在正制造的部件29的沉积区40周围和沉积区上。因此，第二惰性气体喷嘴51提供围绕感应器27的外部部分的气体喷射回路，从而允许受控气体氛围的惰性气体围绕根据本发明的三维印刷设备的印刷头110。在一变型实施方式中，第二惰性气体喷嘴51可以包括冷却系统。在此，在根据本发明的三维印刷设备的这个实施方式中，第二惰性气体喷嘴51包括第二感应器28。第二感应器28的形式和位置允许在熔化的印刷材料沉积之前预热沉积区40并且在熔化的印刷材料沉积之后控制该相同的沉积区的冷却，并且这是根据印刷头110的前进方向而言的。第二感应器28仅布置在前方以便实现预加热。其他解决方案是可能的：第二感应器
28包括第一前部和第二后部。第二感应器28由与其连接的感应设备9控制。感应设备9本身由与其连接的控制和驱动装置4驱动。

[0066] 然而，在根据本发明的三维印刷设备的该第二实施方式中，感应器27和28、以及第一惰性气体喷嘴13和第二惰性气体喷嘴51的形式进一步允许控制投射喷嘴26和正制造的部件29之间的粉末形式的印刷材料的居中和分散。投射喷嘴26将惰性气体气流和粉末形式的印刷材料向着正制造的部件29的沉积区40投射。第一惰性气体喷嘴13将惰性气体和粉末形式的印刷材料限制为向着正制造的部件29的沉积区40的所希望的方向，以便控制向着正制造的部件29行进的粉末的分散。在一变型中，由第一惰性气体喷嘴13喷射的惰性气体将粉末的投射定向为向着感应器27的磁场中的理想点以形成粉末形式的印刷材料的熔化物。

[0067] 为了保持粉末的线性且恒定的流量，形成第二惰性气体喷嘴51的惰性气体的二次供应，其抑制由于感应器27的作用而导致的粉末流变形。在该构造中，因为印刷材料是熔化或熔融物，感应器28在印刷材料的印刷头110出口处并且在印刷材料与正制造的部件29接触的时候不干扰粉末形式的印刷材料。第二惰性气体喷嘴51在感应器27的下面和印刷区的周围使惰性气体的供应分散。投射喷嘴26装配在其上的粉末下降管25与第二感应器28之间的距离可以根据技术选择和使用的粉末形式的印刷材料的特性而变化。目的是使得材料在从下降装置或投射装置出来的时候不会经历类似磁斥力的应力以使得材料向着正制造的部件前进，该应力来自起作用的感应设备的磁场。

[0068] 根据本发明的三维印刷设备的第二实施方式允许利用感应器27加热粉末形式的印刷材料并且利用感应器28加热正制造的部件29，利用两个感应器得到的两个温度允许在正制造的部件29上的供应材料的熔化。

[0069] 实际上，继气体/粉末和惰性气体混合物由投射喷嘴26和第一惰性气体喷嘴13(出口31)投射之后，粉末形式的印刷材料经受使用(或没有使用)磁电介质材料的感应器27的加热，允许磁流集中至期望位置(29’所在处)从而将其熔融点传给粉末形式的印刷材料。在第二阶段，熔融的印刷材料经受使用(没有使用)磁电介质材料的感应器28的影响，允许磁流集中至期望的位置，在该位置操作准则允许其加热正制造的部件29并且继发性地(或者没有)使熔化的印刷材料根据磁流的位置与感应器28之间的距离而下降。在熔化的印刷材料与正制造的部件29的沉积区40接触的过程中，沉积区40(低于其熔点)和熔化的印刷材料(高于其熔点)之间的温度变化形成沉积在部件上的印刷材料的最优连接。如先前的，多个热测量件与根据本发明的三维印刷设备连接，从而允许该过程被控制：第一热测量件5测量印刷材料通过感应器27之后粉末形式的熔融的印刷材料的温度，第二温度测量件8是正好在熔化的印刷材料与正制造的部件29接触之前对正制造的部件29进行测量。

[0070] 在根据本发明的三维印刷设备的该实施方式中，被连接至印刷头110的所有元件，即第一惰性气体喷嘴13和第二惰性气体喷嘴51、粉末下降管25、供应管道22以及粉末容器17、吸入装置18和用于测量粉末的量的系统50利用由触发站19、21和21’控制的压力而处于受控气体氛围下。

[0071] 已经限定了具有两个感应器27和28的根据本发明的三维印刷设备的第二实施方式。然而，使用的感应器的数量以及它们的位置，它们的形式以及磁电介质材料的使用(或不使用)取决于所做出技术选择并且可以变化。此外，根据本发明的三维印刷设备的第二实施方式可具有与印刷头数相同数量的感应装置、气体供应、冷却系统、投射喷嘴。

[0072] 在前述中，不同的感应器12、27和28可具有一个单线圈或具有多个线圈。在具有多个线圈的感应器27的情况下，通过出口31和81供应的惰性气体必须允许例如如果感应器27和连接的材料在线圈之间形成封闭柱体时可利用通过不同的线圈的磁场来控制粉末的分散。控制和驱动装置4控制感应设备以提供感应设备的与1Hz至30MHz的交流电相连接的感应器。

[0073] 另一方面，根据所讨论的本发明的三维印刷设备的实施方式，不同的感应器12、27和28具有的形式使得以便获得最佳感应场，该感应场在线下降管14的开口端141或投射喷嘴26的出口261与正制造的部件29上的沉积区40之间形成印刷材料的一组力。在多个感应器的情况下，它们的形式可以连接至彼此以再次改善获得的总体感应场。这样得到的磁场允许经由洛伦兹力使加热的印刷材料以及已经沉积在沉积区40上的印刷材料保持原来的形状，从而允许印刷材料供应不是必需竖直的，而是根据需要按照任意入射角。

[0074] 同样地，线下降管和粉末下降管以及粉末投射喷嘴由类似铜的材料或具有等效的特性的材料以及磁电介质材料制成。

[0075] 参考图3，将限定根据本发明的三维印刷设备的第三实施方式。根据本发明的三维印刷设备的第三实施方式基于根据本发明的三维印刷设备的第一实施方式和第二实施方式。根据本发明的三维印刷设备的第三实施方式根据先前限定的第一实施方式或第二实施方式的根据本发明的三维印刷设备，铁磁性的(或者不是)线或带供应系统耦接至三维印刷设备，从而允许具有不同的机械性能的材料连接，以便由复合材料制造部件29。根据本发明的三维印刷设备的第三实施方式将基于根据本发明的三维印刷设备的第一实施方式来限定。对根据本发明的三维印刷设备的第二实施方式的应用做必要的修改。

[0076] 在此，线或带供应系统包括两个供应管63和64，从而允许同时放置两个线或带。供应管63和64具有根据技术选择并根据印刷头11的数量围绕印刷头11单独移动、旋转移动或线性移动的可能性，这个可能性允许在印刷头11的前进过程中叠加和/或交叉线或带。线或带供应系统的数量以及旋转轴或线性轴的数量根据印刷头11的数量和期望的技术选择而变化，因此可具有任意数量的线或带供应系统。

[0077] 每个线或带供应设备包括卷绕器58、59，该卷绕器包含将要被分散的存储的线或带。卷绕器58、59可以通过将其例如连接至惰性气体存储装置2而处于受控气体氛围下。在卷绕器58、59的出口处可安装连接至控制和驱动装置4的控制线或带的存在的装置71、76。在控制线或带的存在的装置71、76之后，布置线或带驱动电机70、77。

[0078] 驱动电机70、77与输送管60、66耦接。输送管60、66与线或带切割系统61、62耦接。在该线或带切割系统61、62之前布置第二驱动电机73、74以允许线或带67、68的切割和前进受控制。如果需要的话，在切割装置61、62之后布置第三驱动电机69、75，从而允许在输送管
63、64中被切割的线或带67、68的切割和前进受控制。一旦线或带67、68通过输送管63、64，线或带可以经由感应或电阻预加热系统72加热，以便使其在印刷材料沉积之前在期望的控制温度下沉积，通过印刷头11在印刷材料上熔融或液化。

[0079] 在一变型中，根据该实施方式的根据本发明的三维印刷设备可以包括可通过在印刷头前进时重叠而交叉的线或带供应系统。这允许线或带在通过印刷头供应另一层材料之前叠置在已经布设的材料上。线或带的长度、宽度和直径将根据所选择的连接特性而变化，从而允许优化与沉积的材料的粘合。

[0080] 在一变型中，线或带供应装置包括加热装置，在布设了线或带之后，该加热装置在线或带与部件29接触的时候将线或带连接至前述层。这允许在三维印刷头通过之前或之后定位线或带。

[0081] 在一个变型中，整个线或带供应系统以及其切割可以在受控气体氛围下进行。由印刷头提供的材料可以是聚合物、复合物或铁磁性材料，印刷头11需要根据材料来适配。

[0082] 同样地，如果需要的话，卷绕器58、59可以置于受控气体氛围中，整合有对位于卷绕器58、59后面直至将线或带供应至线或带供应系统的整个系统的密封件。如果需要的话，指定惰性气体喷嘴13可以形成在向着印刷头11的前进方向定向的惰性气体喷嘴的出口141的水平处的气流。因此惰性气体将具有突出部，从而使其出现在喷嘴头的前方。

[0083] 刚刚限定的三维印刷设备从在固定点处开始形成部件的时刻起还可以用于尽可能多的工作流。其可以被装配在多轴机器人的臂端部上。

[0084] 另一方面，通过使用用于承受来自正制造的部件的应力的零件的由二氧化硅制成的支撑材料，正制造的部件可以由根据本发明的三维印刷设备形成。二氧化硅的易碎特性允许一旦正制造的部件的印刷完成则容易地去除支撑物。

[0085] 刚刚限定的三维印刷设备允许制造由通过感应器和/或通过电流的电阻式通道以简单或复杂的组合而被熔化或熔融的许多材料或材料组合制成的部件。因此使用的印刷材料是铁磁性的和/或磁电介质的和/或连接至铁磁性部分的复合聚合物。

[0086] 在一变型实施方式中，根据本发明的三维印刷设备包括机械加工装置，该机械加工装置被布置为一旦已经完成一层或多层印刷材料的布设，则在所有期望的轴上进行机械加工以获得期望的表面和尺寸，在制造部件的结构的过程中进行机械加工(无论正制造的部件的前进状态是什么)，以便将已经制造的部件的部分调整或变成为需要尺寸和要求规格(无论要求的机械加工轴是什么)，以根据存在的缺陷或要求的规格并且在所有要求的轴上完成部件的制造。建议的另一解决方案是在部件完成之后进行机械加工。

[0087] 将正制造的部件29附接在印刷物上的原则可以由以下多个原则组成，第一解决方案是通过螺钉将第一层部件的基板附接至印刷物。第二解决方案是使用附接至印刷物的螺栓以便从附接点创建补充产物的部件。第三解决方案是保持允许布设第一补充印刷层的结构板，该保持可以通过允许保持固定位置的任意手段来完成，通过紧固在结构板周围，例如，通过使用螺丝和/或紧固螺栓。

[0088] 在实施方式的另一变形中，根据本发明的三维印刷设备包括用于预加热或控制正制造的部件的已经制造的部分的温度的系统并且具体地包括支撑正制造的部件的板，因而该板的温度通过冷却系统或液体温度的增加或者通过设置在板中的感应或热辐射来控制。此外，板可具有多个定位轴或移动轴，以便增加制造方案和制造步骤。

[0089] 如先前已经限定的，根据本发明的三维印刷设备包括用于冷却不同元件的系统，以允许印刷设备的不同的主体的温度处于控制之下，如果需要的话，允许获得这些主体的期望的正的或负的温度。

[0090] 在一变型实施方式中，根据本发明的三维印刷设备包括用于收集信息的装置，比如形式测量数据，从而允许通过控制和驱动装置4调整当前印刷，诸如印刷材料的路径和位置的构造的变形。

[0091] 应当指出，根据本发明的三维印刷设备可以通过使用旋转的感应系统、气体、线或带供应系统来进行制造，并且因此包括在沉积区40及线下降管周围或者在粉末投射喷嘴周围旋转的系统。

[0092] 根据本发明的三维印刷设备可以整体地或者仅某些部分地装配在臂或多轴单元上。因此，根据本发明的三维印刷设备在正制造的部件的制造过程中可以更换。

[0093] 根据本发明的三维印刷设备在连接或焊接在一起之前可以装配两个或多个现有的部件。此外，根据本发明的三维印刷设备可以将印刷补充物添加至如此装配的部件。印刷补充物可以在部件装配之后使用三维扫描仪系统来确定。一旦进行部件的装配，根据本发明的三维印刷设备使用三维扫描仪系统来使装配件三维再现，然后将如此制造的再现品与要获得的最终对象的模型相比较，以确定将添加至部件的装配件的印刷补充物。在一变型中，如果根据本发明的三维印刷设备包括机械加工装置，则如必要的话，可以在将三维再现品与最终对象的模型比较之后，对正制造的部件的装配件进行调整。

[0094] 当然，在不背离本发明框架的前提下，可以对本发明进行许多修改。