一种基于粉末状物料打印用3d打印机
阅读说明：本技术 一种基于粉末状物料打印用3d打印机 (Based on powdery material prints and uses 3D printer ) 是由 王操 浮燕 赵喆 白海通 于 2021-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及3D打印设备技术领域,且公开了一种基于粉末状物料打印用3D打印机,包括支架,所述支架的两侧固定安装有铺粉推板,两个所述支架之间连接有固定轴,所述固定轴的外侧活动连接有铺粉辊。通过使用电子束作为能量源时,电子接触粉料后,会在粉料表面产生累计的负电荷,且硬铬层的外侧接触到粉料进行铺粉也带有负电荷,同时,活动块在活动槽的内部的竖直方向移动,从而带动伸缩气囊通过固定气管和管道进行吸气,使铺粉辊底端部分的硬铬层温度降低,令粉料表面负电荷和硬铬层的外侧负电荷相互作用,使粉料脱离硬铬层表面,从而避免硬铬层的外侧附着粉料继续旋转,使铺粉平面凹陷,同时避免物料的离心抛撒,提高铺粉的平整度。(The invention relates to the technical field of 3D printing equipment and discloses a 3D printer for printing based on powdery materials. When using electron beam as the energy source, behind the electron contact powder, can produce accumulative total negative charge on the powder surface, and the outside of hard chromium layer contacts the powder and spreads the powder and also has the negative charge, and simultaneously, the movable block removes at the vertical direction of the inside of activity groove, thereby it breathes in through fixed trachea and pipeline to drive flexible gasbag, make the hard chromium layer temperature of shop's whitewashed roller bottom end portion reduce, make powder surface negative charge and the outside negative charge interact of hard chromium layer, make the powder break away from the hard chromium layer surface, thereby avoid the outside of hard chromium layer to adhere to the powder and continue to rotate, make the shop's powder plane sunken, avoid the centrifugation of material to spill simultaneously, improve the roughness of shop's powder.)
技术领域
本发明涉及3D打印设备技术领域，具体为一种基于粉末状物料打印用3D打印机。
背景技术
粉末状物料用的3D打印机由工作缸、送料缸、铺粉辊、铺粉推板等组成，电子束熔融（EBM）的3D打印技术，通过使用电子束作为能量源，在打印第一层前，先将工作缸中的成型底板加热到一定的温度，然后将第一层粉料通过铺粉辊铺上去，此时因为成型底板的高温传导给了被铺上去的粉料，所以粉料颗粒之间被预烧结，这样下束后粉料就不会溃散，然后再利用3D打印的能量源通过反复扫描的方式对已经铺上去的粉料进行升温，然后再进行融化打印，打印完成后通过铺粉辊进行第二层铺粉，由于上一层粉料具有一定的高温，所以新铺上的粉料会瞬间被升温形成预烧结状态，所以每一层打印前或打印完成后都需要3D打印的能量源对成型区域进行升温。
在3D打印的过程中，铺粉装置的设计好坏对铺粉的均匀性起着决定性的作用，而铺粉的均匀性又直接影响着烧结的质量，铺粉装置中，铺粉辊转动时，尽管推板在辊简压实之前已经把粉末基本上铺均匀了，但是辊筒在压实的时候还是会自带一小部分粉末，然后小部分粉末在离心力的作用下抛撒在已经压实过的地方，造成铺粉的不均匀，传统方法使用推板对抛撒的粉末再次刮平，使粉末均匀，但是此种方法使粉末在被抛出后掉落到粉末表面，再次被刮平，使周围被铺粉辊压实后的粉末再次移动，影响此部分粉末的密实度，影响烧结效果；同时，一部分粉末会跟随铺粉辊的表面向上持续移动到旋转方向一侧，从而造成铺粉辊滚过的平面有凹槽存在，使3D打印后的实体零件质量降低。
发明内容
针对背景技术中提出的现有3D打印铺粉辊在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种基于粉末状物料打印用3D打印机，具备使铺粉更均匀、避免铺粉辊表面带动粉料抛撒的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。
本发明提供如下技术方案：一种基于粉末状物料打印用3D打印机，包括支架，所述支架的两侧固定安装有铺粉推板，两个所述支架之间连接有固定轴，所述固定轴的外侧活动连接有铺粉辊，所述铺粉辊的外侧固定连接有硬铬层，所述铺粉辊的外侧周向等角度分别开设有活动槽，所述活动槽正面和背面固定连接有固定杆，所述固定杆的两侧等距离分别固定连接有卡位块，所述固定杆的外部活动连接有活动块，所述活动块的正面和背面开设有滑动槽，且活动块的正面和背面通过滑动槽的两侧分别开设有卡槽，所述活动槽正面和背面的两侧分别活动连接有位于固定杆两侧的弹簧，所述弹簧靠近活动槽内部的一侧固定连接有活动板，所述活动槽的内部底端固定连接有位于活动块下方的伸缩气囊，所述活动槽中部的两侧固定连接有固定气管，所述固定气管的正面和背面均固定连接有管道，所述管道的另一端固定连接有密封轴承，所述密封轴承与固定轴的外侧固定连接。
优选的，所述活动槽的形状呈扇形，且活动槽内部的活动块的形状与活动槽靠近铺粉辊内侧方向部分的形状相同。
优选的，所述固定杆和卡位块整体宽度与活动块正面和背面开设的滑动槽宽度相同。
优选的，所述卡位块的形状呈锐角三角形，且锐角三角形的外侧尖端朝向铺粉辊的外侧方向，所述卡位块的形状与同周向的卡槽的形状相同。
优选的，所述固定气管的形状呈“U”字型，且固定气管的三个面在活动槽两侧和活动槽靠近铺粉辊外侧的面，所述固定气管与伸缩气囊连通。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明通过使用电子束作为能量源时，电子接触粉料后，会在粉料表面产生累计的负电荷，且硬铬层的外侧接触到粉料进行铺粉也带有负电荷，同时，活动块在活动槽的内部的竖直方向移动，从而带动伸缩气囊通过固定气管和管道进行吸气，使铺粉辊底端部分的硬铬层温度降低，令粉料表面负电荷和硬铬层的外侧负电荷相互作用，使粉料脱离硬铬层表面，从而避免硬铬层的外侧附着粉料继续旋转，使铺粉平面凹陷，同时避免物料的离心抛撒，提高铺粉的平整度。
2、本发明通过铺粉辊和硬铬层在转动的过程中，使不同的活动槽持续的经过铺粉辊周向的竖直状态，使活动块在竖直状态的活动槽内部，活动块两侧活动板推动活动块在固定杆的中线位置，令活动块不受到固定杆和卡位块作用力，从而在活动槽的内部向下移动时，能够提高瞬时情况下，铺粉辊和硬铬层作用到粉层表面的正压力，从而增加铺粉辊和硬铬层对粉料压实的紧密度，提高最终成品零件的质量。
3、本发明通过铺粉辊的外侧开设活动槽，使铺粉辊的内里非实心设置，从而减少了铺粉辊本身的重量，在铺粉辊位于固定轴外侧滑动滚动时，支架所需的驱动力降低，从而降低了多次铺粉所用相同的正压力时，对应的负载的铺粉辊的整体重量，从而减少了铺粉过程传动耗能，降低耗能成本。
附图说明
图1为本发明结构剖开正视示意图；
图2为本发明图1中A处结构放大示意图；
图3为本发明结构侧视示意图；
图4为本发明局部结构剖开侧视示意图。
图中：1、支架；2、铺粉推板；3、固定轴；4、铺粉辊；5、硬铬层；6、活动槽；7、固定杆；8、卡位块；9、活动块；10、卡槽；11、弹簧；12、活动板；13、伸缩气囊；14、固定气管；15、管道；16、密封轴承。
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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3，一种基于粉末状物料打印用固定轴3D打印机，包括支架1，支架1的两侧固定安装有铺粉推板2，两个支架1之间连接有固定轴3，固定轴3的外侧活动连接有铺粉辊4，铺粉辊4的外侧固定连接有硬铬层5，铺粉辊4的外侧周向等角度分别开设有活动槽6，活动槽6正面和背面固定连接有固定杆7，固定杆7的两侧等距离分别固定连接有卡位块8，固定杆7的外部活动连接有活动块9，活动块9的正面和背面开设有滑动槽，且活动块9的正面和背面通过滑动槽的两侧分别开设有卡槽10，活动槽6正面和背面的两侧分别活动连接有位于固定杆7两侧的弹簧11，弹簧11靠近活动槽6内部的一侧固定连接有活动板12，活动槽6的内部底端固定连接有位于活动块9下方的伸缩气囊13，活动槽6中部的两侧固定连接有固定气管14，固定气管14的正面和背面均固定连接有管道15，管道15的另一端固定连接有密封轴承16，密封轴承16与固定轴3的外侧固定连接。
其中，使用电子束对粉末物料下束时，令电子束对粉料选区进行熔化，且电子接触粉料后，会在粉料表面产生累计的负电荷，即粉料带负电，当铺粉辊4在对物料进行压实的过程中，铺粉辊4的外表面硬铬层5接触粉料，使带负电的粉料直接接触不带电的硬铬层5，令粉料表面的负电荷发生转移，使粉料表面与硬铬层5对负电荷进行分摊，分摊过程为先中和后均分，从而使粉料和硬铬层5表面均带负电。
其中，活动槽6的形状呈扇形，且活动槽6内部的活动块9的形状与活动槽6靠近铺粉辊4内侧方向部分的形状相同，使活动槽6在铺粉辊4的外侧周向能够覆盖铺粉辊4的外侧面，使活动块9在活动槽6的内部可以竖向移动，从而在铺粉辊4外侧顶底端活动块9在重力作用下，使粉末物料压实。
其中，固定杆7和卡位块8整体宽度与活动块9正面和背面开设的滑动槽宽度相同，使铺粉辊4和硬铬层5在转动的过程中，使不同的活动槽6持续的经过竖直状态，令活动块9在竖直状态的活动槽6内部时，从而活动块9两侧活动板12推动活动块9在固定杆7的中线位置，令活动块9不受到固定杆7和卡位块8作用力，从而在活动槽6的内部向下移动时，能够提高瞬时情况下，铺粉辊4和硬铬层5作用到粉层表面的正压力，从而增加铺粉辊4和硬铬层5对粉料压实的紧密度，提高最终成品零件的质量。
其中，卡位块8的形状呈锐角三角形，且锐角三角形的外侧尖端朝向铺粉辊4的外侧方向，卡位块8的形状与同周向的卡槽10的形状相同，且卡位块8的靠近铺粉辊4内侧的面连接有小齿块，使活动块9在除了活动槽6竖向位置的其他位置均固定，同时，通过卡位块8的作用，活动槽6在铺粉辊4周向的一侧部分时，活动块9在自身重力的作用下，推动一侧活动板12并靠近固定杆7的一侧，在卡位块8自身的卡位作用和表面小齿块作用下，使活动块9固定在固定杆7的外侧位置，直到此活动块9到达竖向位置，从而精确控制活动块9只有在活动槽6竖直位置时进行移动，从而提高整个装置的准确性。
参阅图4，固定气管14的形状呈“U”字型，且固定气管14的三个面在活动槽6两侧和活动槽6靠近铺粉辊4外侧的面，固定气管14与伸缩气囊13连通，从而在固定气管14通过管道15通入外部空气时，使对应部分的硬铬层5的温度降低，从而使粉料表面负电荷和硬铬层5的外侧负电荷相互作用，使粉料脱离硬铬层5的表面，从而避免硬铬层5的外侧附着粉料继续旋转，使铺粉平面凹陷，同时避免物料的离心抛撒，从而提高铺粉的平整度。
其中，当活动槽6竖直时，活动块9在活动槽6的内部移动从而使伸缩气囊13拉伸吸入外部空气，使固定气管14和伸缩气囊13内部的温度降低，同时，铺粉辊4和硬铬层5在固定轴3的外侧旋转了一定角度，伸缩气囊13和固定气管14与外侧硬铬层5进行热交换，从而作用在外侧表面附着的粉末温度，使粉末温度降低，使粉末掉落，即铺粉辊4外侧硬铬层5的温度降低后，不在作用在最顶层的粉层的压实工作，从而避免降温后的硬铬层5与粉层热交换，同时，在粉料进行铺粉时，铺粉辊4将粉料铺上以后，粉料和上一层粉层才会有热交换进行预热，即铺好粉料和硬铬层5的降温同时发生，从而避免上整体粉层本身热量的散失，提高作用效率。
本发明的使用方法（工作原理）如下：
进行铺粉时，工作缸内部成型底板向下移动，送料缸内部底板向上移动，使内部粉末物料在铺粉推板2和铺粉辊4的一侧，铺粉推板2和铺粉辊4通过丝杆在固定轴3的外侧旋转，铺粉推板2推动多余物料向移动的方向运动，固定轴3的底端使粉料压实，在铺粉辊4一侧部分的活动块9，活动块9在自身重力的作用下，推动活动板12并靠近固定杆7的一侧，在卡位块8自身的卡位作用和表面小齿块作用下，使活动块9固定在固定杆7的外侧位置，直到此活动块9到达竖向位置，同时，活动槽6的内部活动块9在活动槽6旋转到竖向时，在铺粉辊4顶端部分的活动块9，因为活动块9在竖直的状态下，活动块9正面和背面的两侧活动板12对活动块9的作用力相同，使活动块9的中线与固定杆7的中线相同，令活动块9不受到两侧卡位块8的卡位作用，使活动块9在自身重力的作用下向下移动，活动块9压缩底端的伸缩气囊13通过固定气管14和管道15排出内部空气，在铺粉辊4底端部分的活动块9，因为活动块9在竖直的状态下，活动块9正面和背面的两侧活动板12对活动块9的作用力相同，使活动块9的中线与固定杆7的中线相同，令活动块9不受到两侧卡位块8的卡位作用，使活动块9在自身重力的作用下向下移动，活动块9拉动伸缩气囊13的底端，使伸缩气囊13膨胀并通过管道15和固定气管14充入外部空气，使活动槽6的内部温度降低，从而对应硬铬层5的部分温度降低，使硬铬层5外侧附着的粉末温度降低，从而使粉末表面负电荷和硬铬层5表面负电荷相互作用，从而使粉末脱离硬铬层5的底端部分，并被硬铬层5的底端压实。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。