阅读说明：本技术 选择性激光烧结3d打印机 (Selective laser sintering 3D printer ) 是由 何冰 薄夫祥 蹤雪梅 于 2020-04-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种选择性激光烧结3D打印机。选择性激光烧结3D打印机包括机架和至少两个光路单元,至少两个光路单元设置于机架上,且至少两个光路单元包括相邻设置的第一光路单元和第二光路单元,第一光路单元和第二光路单元的扫描区域至少部分重叠。本发明的3D打印机通过设置至少两个光路单元,每个光路单元负责各自区域的扫描打印工作,且相邻的光路单元的扫描区域至少部分重叠从而增加打印机的打印尺寸,进而提高打印效率。而且打印尺寸的增加利于满足大尺寸工程机械零件的打印。(The invention discloses a selective laser sintering 3D printer. The selective laser sintering 3D printer comprises a rack and at least two light path units, wherein the at least two light path units are arranged on the rack and comprise a first light path unit and a second light path unit which are adjacently arranged, and the scanning areas of the first light path unit and the second light path unit are at least partially overlapped. According to the 3D printer, the at least two light path units are arranged, each light path unit is responsible for scanning and printing work of each area, and the scanning areas of the adjacent light path units are at least partially overlapped, so that the printing size of the printer is increased, and the printing efficiency is improved. And the increase of the printing size is beneficial to meeting the printing requirement of large-size engineering machinery parts.)

选择性激光烧结3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种选择性激光烧结3D打印机。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是以数字模型文件为基础，采用成型材料，通过逐层打印的方式来构造三维实体的快速成型装备。其中，选区激光烧结技术(SLS)是增材制造技术的一种，其工作原理是利用零件的三维数字模型，采用高功率激光束，将逐层铺设的粉末按零件截面路径加热烧结形成零件。

SLS技术因具有粉末选材广泛、制造工艺简单、无需支撑结构等特点被广泛应用，其中SLS技术通过烧结精铸蜡粉、PS、PC等粉末，不需要制作金属模具就可以快速制造出零件的精密铸造用“蜡模”原型，结合传统的熔模精密铸造技术，能够快速获得零部件的毛坯，零部件精度高、一致性好，能够有效的缩短研发周期，降低研发成本，解决传统制造方式带来的问题。

由于工程机械零件尺寸较大，市场上现有的选择性激光烧结蜡模3D打印设备打印尺寸小、打印效率慢，无法满足工程机械行业的打印需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种选择性激光烧结3D打印机，以增加打印机的打印尺寸。

本发明提供一种选择性激光烧结3D打印机，包括：

机架；和

至少两个光路单元，设置于机架上，且至少两个光路单元包括相邻设置的第一光路单元和第二光路单元，第一光路单元和第二光路单元的扫描区域至少部分重叠。

在一些实施例中，光路单元包括激光器、反射镜和振镜系统。

在一些实施例中，3D打印机包括对称设置的两个光路单元。

在一些实施例中，3D打印机还包括设置于两个光路单元之间的监控单元。

在一些实施例中，机架包括在高度方向上依次设置的顶部区域、中部区域和底部区域，至少两个光路单元设置于顶部区域内。

在一些实施例中，3D打印机还包括设置于中部区域内的加热单元，加热单元包括沿中部区域的周向分布的多个加热管。

在一些实施例中，在周向上多个加热管围合形成方形结构且包括在左右方向设置的第一加热管组以及在前后方向设置的第二加热管组，在高度方向上，第一加热管组和第二加热管组错位设置。

在一些实施例中，3D打印机还包括设置于中部区域内的铺粉单元以及设置于底部区域内的成形单元，成形单元包括成形缸，铺粉单元位于成形缸的上方且沿前后方向移动。

在一些实施例中，成形单元还包括设置于成形缸的前后两侧的废料回收箱。

在一些实施例中，3D打印机还包括设置于机架外侧的控制装置。

基于本发明提供的技术方案，选择性激光烧结3D打印机包括机架和至少两个光路单元，至少两个光路单元设置于机架上，且至少两个光路单元包括相邻设置的第一光路单元和第二光路单元，第一光路单元和第二光路单元的扫描区域至少部分重叠。本发明的3D打印机通过设置至少两个光路单元，每个光路单元负责各自区域的扫描打印工作，且相邻的光路单元的扫描区域至少部分重叠从而增加打印机的打印尺寸，进而提高打印效率。而且打印尺寸的增加利于满足大尺寸工程机械零件的打印。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的选择性激光烧结3D打印机的结构示意图；

图2为图1中的机架的结构示意图；

图3为图1中的光路单元的结构示意图；

图4为图1中的加热单元的结构示意图；

图5为图1中的成形单元的结构示意图。

各附图标记分别代表：

1、机架；

11、顶部区域；12、中部区域；13、底部区域；

2、光路单元；

21、激光器；22、反射镜；24、振镜系统；

3、加热单元；

31、第一加热管；32、第二加热管；33、第三加热管；34、第四加热管；

4、铺粉单元；

5、成形单元；

51、成形缸；52、废料回收箱；

6、监控单元；

7、控制装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

本发明实施例的选择性激光烧结3D打印机包括：

机架1；和

至少两个光路单元2，设置于机架1上，且至少两个光路单元2包括相邻设置的第一光路单元和第二光路单元，第一光路单元和第二光路单元的扫描区域至少部分重叠。

本发明实施例的3D打印机通过设置至少两个光路单元，每个光路单元负责各自区域的扫描打印工作，且相邻的光路单元的扫描区域至少部分重叠从而增加打印机的打印尺寸，进而提高打印效率。而且打印尺寸的增加利于满足大尺寸工程机械零件的打印。

具体在本实施例中，如图1和图3所示，3D打印机包括对称设置的两个光路单元。光路单元均包括激光器21、反射镜22和振镜系统24。两个光路单元分别负责左右半侧区域的扫描打印而且两个光路单元的扫描区域交叉覆盖。

如图3所示，本实施例的光路单元2包括两个对称设置的反射镜22。

监控单元如图2所示，本实施例的机架1包括在高度方向上依次设置的顶部区域11、中部区域12和底部区域13，两个光路单元2设置于顶部区域11内。具体地，本实施例的机架1为框架机构，顶部区域11包括支撑板，两个光路单元2设置在支撑板上。

本实施例的3D打印机还包括设置于支撑板上并位于两个光路单元2之间的监控单元6。

本实施例的机架1的中部区域12和底部区域13连通。且中部区域12包括分别位于左右两侧的隔板。本实施例的3D打印机还包括设置于中部区域12内的加热单元3，加热单元3包括沿中部区域12的周向分布的多个加热管。

具体地，加热单元3包括在左右方向设置的第一加热管组以及在前后方向设置的第二加热管组，具体地，第一加热管组包括位于左侧的第一加热管31和位于右侧的第二加热管32，第二加热管组包括位于后侧的第三加热管33和位于前侧的第四加热管34。四个加热管在周向上围合形成方形结构。

为了更好地对整个中间区域加热，在高度方向上，第一加热管组和第二加热管组错位设置。

在本实施例中，3D打印机还包括设置于中部区域12内的铺粉单元4以及设置于底部区域13内的成形单元5，成形单元5包括成形缸51，铺粉单元4位于成形缸51的上方且沿前后方向移动。

下面根据图1至图5对本发明实施例的选择性激光烧结3D打印机的结构进行详细说明。

如图1所示，本实施例的选择性激光烧结3D打印机包括主机和设置于主机外侧的控制装置7。其中，主机包括机架1、光路单元2，加热单元3、铺粉单元4、成形单元5和监控单元6。

本实施例的选择性激光烧结3D打印机为蜡粉选择性激光烧结3D打印机。

如图2所示，机架1为机械框架结构，整体机械框架采用方形钢管焊接。整体框架分成三部分，顶部区域11、中间区域12和底部区域13，顶部区域11用于放置光路单元2、监控单元6等核心电子器件。中间区域12用于放置加热单元3和铺粉单元4，其中，加热单元3位于铺粉单元4的上方。底部区域13用于放置成形单元5。本实施例的机架1的整体布局合理紧凑在有限的空间实现较大的成形尺寸。

如图3所示，本实施例的3D打印机包括两个光路单元2，具体包括位于左侧的光路单元和位于右侧的光路单元，两个光路单元分别负责各自半边区域的扫描打印工作，且两个光路单元可实现100-150mm的交叉区域双重覆盖。双光路单元的设置增加了本实施例的打印机的打印尺寸，本实施例的打印机的最大打印幅面尺寸达到1200*600mm，远超过市场同类型激光烧结设备打印尺寸，因此能够满足工程机械行业大尺寸蜡模的直接打印成形。

如图4所示，本实施例的加热系统3用于在工作过程中对中间区域12进行加热，以使中间区域保持恒温，可以大幅度降低打印材料的打印翘曲变形。

具体地，本实施例的加热系统3采用灯管辐射加热，也就是说四个加热管均为加热灯管，加热灯管高度错层分布。前后两个灯管距离成形平台距离为200-250mm，左右两个灯管距离成形平面距离为200-230mm，每个加热灯管负责各区域加热，最高加热温度达到150，该加热温度能够满足精铸蜡粉打印要求。且加热系统3采用PID方式控制，保证温度恒定。另外，在工作时中部区域12为一密闭空腔(附图中未示出外侧的档板以及密封元件)，能够起到保温恒定作用。

如图5所示，铺粉单元4包括铺粉缸，铺粉缸可做前后运动，设备每打印一层，工作台降低一层后，铺粉缸前后运动实现粉末供给及铺平。本实施例的铺粉缸进行前后运动，运行距离最短，且不空程运行，设备打印效率得到双倍提升。且铺粉缸底部开口大小及侧面倾斜角度是根据精铸蜡粉流动特性设置的以专用于精铸蜡粉打印。本实施例的铺粉单元4还包括用于驱动铺粉缸前后运动的驱动机构。

如图5所示，本实施例的成形单元5，包括成形缸51以及设置于成形缸51前侧和后侧的废料回收箱52，废料回收箱52用于回收打印粉末。本实施例的成形缸51上方设置有铺粉单元4，也就是说本实施例的成形缸51的物料供给系统位于外侧以不占用主机空间。成形缸51内置螺杆顶升及下降机构从而实现成形平台的上升和下降。本实施例的成形平台的打印幅面尺寸≥1200*600mm。

本实施例的打印机还包括监控单元6，监控单元6采用实时监控摄像头，用于拍摄成形单元内部铺粉及打印实时状态。监控单元6通过与互联网连接即可实现远程查看，操作人员通过手机、电脑均可远程实时查看当前打印状态，同时拍摄的视频可保存在电脑上，可方便操作人员返回查看打印过程中的问题。

本实施例的打印机还包括控制装置7，控制装置7与主机相分离，设置于主机的外侧，控制装置7用于对加热单元3的动作、成形平台的升降、铺粉缸的运动以及上料系统的动作进行控制，而且控制装置7还用于对打印状态进行显示。本实施例的打印机将大部分的电气控制零件均放置在外置控制柜上，能够有效降低主机整体尺寸，降低设备制造成本，提高经济性的同时保证了设备的美观性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。