阅读说明：本技术 一种高效的选择性激光熔化金属3d打印铺粉系统 (Efficient selective laser melting metal 3D printing powder laying system ) 是由 王学才 顾凯 施春宇 孙明丰 熊孝经 张坤 于 2019-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高效的选择性激光熔化金属3D打印铺粉系统,其沿水平横向可移动的设置,包括竖向送料组件和设于竖向送料组件下方的水平推料组件,竖向送料组件包括下基座,下基座设有出料通道,水平推料组件包括刀架,刀架上安装有刮刀,出料通道和刮刀中,至少一者设置为沿水平横向不同位置的两处,出料通道的下端口设于两片刮刀之间或刮刀设于两条出料通道的下端口之间。本发明公开的高效的选择性激光熔化金属3D打印铺粉系统,铺粉系统沿横向往复运动的两个行程均可以进行铺粉,即出粉后随即推平,从而实现双向铺粉,解决了现有技术中一个铺粉周期存在一次空走行程,只能实现一次铺粉的问题,提升了效率。(The invention discloses an efficient selective laser melting metal 3D printing powder spreading system which is movably arranged along the horizontal direction and comprises a vertical feeding assembly and a horizontal pushing assembly arranged below the vertical feeding assembly, wherein the vertical feeding assembly comprises a lower base, the lower base is provided with a discharging channel, the horizontal pushing assembly comprises a knife rest, scrapers are arranged on the knife rest, at least one of the discharging channel and the scrapers is arranged at two different positions along the horizontal direction, and the lower port of the discharging channel is arranged between the two scrapers or the scrapers are arranged between the lower ports of the two discharging channels. According to the efficient selective laser melting metal 3D printing powder spreading system disclosed by the invention, the powder spreading system can spread powder along two strokes of transverse reciprocating motion, namely the powder is pushed flat immediately after being discharged, so that bidirectional powder spreading is realized, the problem that in the prior art, one empty-walking stroke exists in one powder spreading period and only one powder spreading can be realized is solved, and the efficiency is improved.)

一种高效的选择性激光熔化金属3D打印铺粉系统

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体涉及一种高效的选择性激光熔化金属3D打印铺粉系统。

背景技术

激光选区熔化金属3D打印技术(Selective laser melting,SLM)采用精密聚焦光斑快速熔化预置铺好的一层层金属粉末，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件。致密度可达到近乎100％，是一种极具发展前景的快速成型技术，尤其在航空航天、医疗、汽车、模具等领域有着极为重要的应用前景。在使用SLM技术生产制造的关键之一在于获得较好的铺粉效果，同时要实现SLM技术工业化的关键在于高效稳定。双向铺粉机构即保证了较好的铺粉效果还极大的提升了SLM的效率。

基于SLM技术是逐层熔化堆积的过程，所以在激光烧结前快速获得好的粉床至关重要，现有技术中在一个铺粉周期中只有一次刮粉动作，还有一次空走行程，这极大降低了工作效率；现有铺粉机构无法实现选区铺粉，浪费粉末；现有技术在铺粉机构复杂，铺粉时会出现铺粉不均匀、掉粉、卡粉等现象，轻则导致工件丢层产生缺陷，使工件性能下降，重则发生撞刀导致构建过程无法继续进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效的选择性激光熔化金属3D打印铺粉系统，保证铺粉质量的同时，避免铺粉周期内空走行程，提高粉床质量，提升打印速率。

为实现上述发明目的，本发明提供以下的技术方案：一种高效的选择性激光熔化金属3D打印铺粉系统，其沿水平横向可移动的设置，包括竖向送料组件和设于所述竖向送料组件下方的水平推料组件，所述竖向送料组件包括下基座，所述下基座设有出料通道，所述水平推料组件包括刀架，所述刀架上安装有刮刀，所述出料通道和所述刮刀中，至少一者设置为沿水平横向不同位置的两处，所述出料通道的下端口设于两片所述刮刀之间或所述刮刀设于两条所述出料通道的下端口之间。

进一步的，所述下基座设有两条所述出料通道，所述刮刀设于两条所述出料通道的下端口之间。

进一步的，所述竖向送料组件还包括上基座，所述上基座安装于所述下基座上方，所述上基座设有与两条所述出料通道的上端口并联连接的过渡通道。

进一步的，所述出料通道中设有送料辊，所述送料辊向下旋转的侧表面与其所在出料通道的内壁之间形成条形出料口。

进一步的，所述送料辊向上旋转的侧表面与其所在出料通道的内壁之间形成配合间隙，所述配合间隙的上方设有柔性挡片，所述柔性挡片通过压条安装于所述下基座上并与所述送料辊的上表面贴合。

进一步的，所述下基座底部还连接有呈括号状设置并设于所述出料通道和所述刮刀的水平横向两侧的两块防护板。

进一步的，所述竖向送料组件还包括分流器和储料盒，所述分流器设有多条分流道，多条所述分流道的上端并联连接一总流道的下端口，多条所述分流道倾斜设置且多条所述分流道的下端口沿水平纵向延伸，所述储料盒设有储料腔，所述储料腔中设有料位传感器，所述分流器和所述储料盒均设于所述下基座的上方，所述分流通道、所述储料腔以及所述出料通道相互连通。

进一步的，所述分流器内置于所述储料盒中。

进一步的，还包括水平送料组件，所述水平送料组件包括管道，所述管道具有进料通道，所述进料通道中设有螺旋输送轴，所述水平送料组件的输出端与所述竖向送料组件的输入端上下连通。

进一步的，所述水平送料组件与所述竖向送料组件之间通过防尘盖连接，所述防尘盖包括弧形壳体和设于所述弧形壳体两端的端盖，所述弧形壳体与所述竖向送料组件连接，所述端盖与所述水平送料组件连接。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有以下优点：

1)本发明公开的高效的选择性激光熔化金属3D打印铺粉系统，铺粉系统沿横向往复运动的两个行程均可以进行铺粉，即出粉后随即推平，从而实现双向铺粉，解决了现有技术中一个铺粉周期存在一次空走行程，只能实现一次铺粉的问题，提升了效率；

2)本发明公开的高效的选择性激光熔化金属3D打印铺粉系统，出粉通道设置为两条，刮刀设置为一片，铺粉系统停留在左出粉位置时，右侧送料辊转动，粉末落在粉床上，铺粉机构往右侧运动，完成周期中的第一次铺粉，在铺粉机构停留在右出粉位置时，左侧送料辊转动，粉末落在粉床上，铺粉机构往左侧运动，完成周期中的第二次铺粉，可以在任意位置、任意时间对需要落粉的位置进行送粉，实现了对将要构建的任意区域进行选区适应构件大小铺粉，减少了粉末的浪费，克服了现有技术中每一次铺粉过程都必须整个平台铺满，解决了粉末大量浪费的问题。

3)本发明公开的高效的选择性激光熔化金属3D打印铺粉系统，通过设置送料辊，可以定量的将粉末落在粉床上，每次需要粉末的量可以根据铺粉区域的大小设定送料辊转动的圈数，从而实现定量送粉，另外，送料辊通过表面摩擦力送粉可以保证落在粉床上粉末均匀分布，克服了现有技术铺粉过程中存在局部缺粉或者局部粉末太厚的情况，保证了构建过程顺利完成，解决了因为铺粉不均而导致构件缺层的问题，提升构建产品的质量。

附图说明

图1为本发明公开的3D打印铺粉系统的工作示意图；

图2为本发明公开的3D打印铺粉系统的立体图；

图3为本发明公开的竖向送料组件的主视剖视图；

图4为本发明公开的竖向送料组件的侧视剖视图；

图5为本发明公开的下基座的示意图；

图6为本发明公开的刀架的示意图；

图7为本发明公开的上基座的示意图；

图8为本发明公开的下基座上安装送料辊、柔性挡片、刀架以及防滑板的示意图；

图9为本发明公开的储料盒的外观示意图；

图10为本发明公开的分流器的外观示意图；

图11为本发明公开的分流器的剖开后一半的示意图；

图12为本发明公开的3D打印铺粉系统的工作示意图。

具体实施方式

下面结合本发明的原理、附图以及实施例对本发明进一步描述

参见图1至图12，如其中的图例所示，一种高效的选择性激光熔化金属3D打印铺粉系统100，其沿水平横向可移动的连接于往复模组机构200上，3D打印铺粉系统100包括竖向送料组件和设于竖向送料组件下方的水平推料组件，竖向送料组件包括下基座110，下基座110设有出料通道111，水平推料组件包括刀架120，刀架120上安装有刮刀(图中未视出)，出料通道111和刮刀中，至少一者设置为沿水平横向不同位置的两处，出料通道111的下端口设于两片刮刀之间或刮刀设于两条出料通道11的下端口之间。

本实施例中优选的实施方式，下基座110设有两条出料通道111，刮刀设于两条出料通道111的下端口之间。

本实施例中优选的实施方式，竖向送料组件还包括上基座130，上基座130安装于下基座110上方，上基座130设有与两条出料通道111的上端口并联连接的过渡通道131。

本实施例中优选的实施方式，出料通道111中设有送料辊112，送料辊112向下旋转的侧表面与其所在出料通道111的内壁之间形成条形出料口。

本实施例中优选的实施方式，送料辊112向上旋转的侧表面与其所在出料通道111的内壁之间形成配合间隙，配合间隙的上方设有柔性挡片113，柔性挡片113通过压条114安装于下基座110上并与送料辊112的上表面外切。

本实施例中优选的实施方式，竖向送料组件还包括分流器140和储料盒150，分流器140设有多条分流道141，多条分流道141的上端并联连接一总流道142的下端口，多条分流道141倾斜设置且多条分流道141的下端口沿水平纵向延伸，储料盒150设有储料腔，储料腔中设有料位传感器151，分流器140和储料盒150均设于上基座130的上方，出料通道111、过渡通道131、储料腔、分流道141以及总流道142相互连通。

本实施例中优选的实施方式，分流器140内置于储料盒150中。

本实施例中优选的实施方式，下基座110底部还连接有呈括号状设置并设于出料通道111和刮刀的水平横向两侧的两块防护板115。

本实施例中优选的实施方式，还包括水平送料组件，水平送料组件包括管道160，管道160具有进料通道161，进料通道161中设有螺旋输送轴162，水平送料组件的输出端与竖向送料组件的输入端上下连通。

本实施例中优选的实施方式，水平送料组件与竖向送料组件之间通过防尘盖170连接，防尘盖170包括弧形壳体171和设于弧形壳体171两端的端盖172，弧形壳体171与竖向送料组件连接，端盖172与水平送料组件连接。

防尘盖170安装于储料盒150之上并与水平送料组件的管道161相对定位，完全接收送水平送料组件输送过来的粉末，并防止粉末飞扬。储料盒150为长方体结构，安装于防尘盖170之下，整体安装于上基座130上，上下连通形成一个较大储粉空间。分流器140是安装在在储料盒150内部接料口处，将水平送料组件上落下的粉末均匀的分流并存储在储料盒150中，避免粉末在储料盒150中集中堆积造成铺粉不均。料位传感器151是安装在储料盒150顶部钣金上，监测储料盒中的料位，避免储料盒内的粉末过多外溢，还能避免缺料打印。上基座130整体安装于下基座110之上，储料盒150之下，整体呈长方体结构，两端各开有两个定位销孔用于安装定位前端压条181和固定安装板182，其中部为漏斗状漏空结构，便于粉末集中。在上基座130的下部有四个定位销孔用于定位安装下基座110。在底部两端中间位置开有梯形台阶口，用于匹配柔性挡片113的安装。下基座110安装于刀架120之上，整体呈长方体结构，在上部中间位置长度方向上对称开有半圆形长槽，呈左右对称分布，用于匹配柔性挡片113安装；在下基座110两端开有两个对称圆形孔，用于匹配安装送料辊112。2个柔性挡片113为耐磨橡胶材质，通过压条114固定于下基座110中间半圆形长槽位置，呈左右对称分布，柔性贴合在送料辊112上表面，以阻挡储料盒内的粉末从配合间隙中落至粉床上，以保证粉末只从送料辊112的一侧落下。2个送料辊112呈均匀光滑长棒状，安装于上基座130和下基座110之间，呈水平状态左右对称分布，送料辊112一侧间隙被柔性挡片113阻挡，另一侧与上基座130和下基座110形成一条均匀的条形出料口，2个送料辊112分别由2台电机独立控制，送料辊112转动时，便依靠送料辊112表面的摩擦力将粉末从条形出料口中均匀的传送至粉床上。而送粉量则由电机转动的转数决定，以实现定量送粉。压条114截面呈梯形状长条，用于固定柔性挡片113。侧板115上部分贴合安装在下基座110两侧，下半部分向内侧倾斜，呈左右对称状态，减少送料辊112垂直落下对粉床的冲击力，起到缓冲左右，另外可以让送料辊112落下的粉末尽可能落在刮刀附近。刀架120安装于下基座110之下的中间位置，刮刀安装于刀架120上。固定安装板182安装在双向铺粉机构的后端。双向铺粉机构整体通过固定安装板安装于往复模组机构上，以实现构建过程中铺粉装置的往复运动。

双向铺粉机构固定安装在往复模组机构上往复运动，实现双向铺粉，而水平送料组件管道的位置一直保持不变，在构建过程中，双向铺粉机构会水平送料组件管道处加粉。

当双向铺粉机构移动至水平送料组件管道处时，料位传感器安装在储料盒一定深度位置，会预先感应储料盒中是否有足够的粉末，若储料盒中料位太低，以至于料位传感器感应不到，则水平送料组件启动，通过水平送料组件管道向双向铺粉机构中注入粉末，直至料位传感器再次感应到粉末后10S才停止加粉。

当料位传感器感应到有足够的粉末时，则无需注入粉末，开始铺粉动作，双向铺粉机构向右侧运动至左出粉点(根据工件左侧位置选择)，电机带动右侧送料辊转动一定角度将粉末定量输送至粉床上，电机停止，铺粉机构向右继续运动至右停靠点，完成第一次向右铺粉。激光开始扫描该层打印构件。

当激光扫描该层后，停止出光，铺粉机构向左侧运动至右出粉点(根据工件右侧位置选择)，电机带动左侧送料辊转动一定角度将粉末定量输送至粉床上，电机停止，铺粉机构向左继续运动至右停靠点，完成第二次向左铺粉，实现选区双向铺粉。激光开始扫描该层打印构件。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。