一种用于激光选区熔化成形的送粉装置、方法及打印设备

文档序号:1853405 发布日期:2021-11-19 浏览:36次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于激光选区熔化成形的送粉装置、方法及打印设备 (Powder feeding device and method for selective laser melting forming and printing equipment ) 是由 韩泉泉 刘忠轶 张振华 高建 于 2021-08-24 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种用于激光选区熔化成形的送粉装置、方法及打印设备,属于3D打印技术技术领域,该装置包括底座,在所述底座设有成型仓,成型仓内设有能够升降的成型仓基板,其特征在于,在底座上成型仓水平方向的一侧设有第一粉料仓,第一粉料仓内设有能够升降的第一粉料仓滑块,在成型仓与第一粉料仓相对立的一侧设有第一粉料储存仓,在底座上设有能够在水平方向移动的第一刮刀,通过第一刮刀将第一粉料仓内的粉料刮至成型仓和第一粉料储存仓:在底座上成型仓纵向方向的一侧设有第二粉料仓,在成型仓与第二粉料仓相对应的一侧设有第二粉料储存仓,在底座上设有能够在纵向方向移动的第二刮刀,通过第二刮刀将第二粉料仓内的粉料刮至成型仓和第二粉料储存仓。(The invention relates to a powder feeding device, a method and printing equipment for selective laser melting forming, belonging to the technical field of 3D printing, wherein the device comprises a base, a forming bin is arranged on the base, and a forming bin substrate capable of lifting is arranged in the forming bin, the device is characterized in that a first powder bin is arranged on one side of the base in the horizontal direction of the forming bin, a first powder bin sliding block capable of lifting is arranged in the first powder bin, a first powder storage bin is arranged on one side of the forming bin opposite to the first powder bin, a first scraper capable of moving in the horizontal direction is arranged on the base, and powder in the first powder bin is scraped to the forming bin and the first powder storage bin through the first scraper: one side of the longitudinal direction of the forming bin is provided with a second powder bin, one side of the forming bin corresponding to the second powder bin is provided with a second powder storage bin, the base is provided with a second scraper capable of moving in the longitudinal direction, and the powder in the second powder bin is scraped to the forming bin and the second powder storage bin through the second scraper.)

一种用于激光选区熔化成形的送粉装置、方法及打印设备

技术领域

本发明属于3D打印技术领域,具体是涉及一种用于激光选区熔化成形的送粉装置、方法及打印设备。

背景技术

多材料零件(异质材料零件)由于兼顾控形、控材和控性等优越特性,在航空航天、特种加工、医学工程等重要领域具有广阔的应用场景,日益成为当前国内外3D打印领域的研究热点。SLM(Selective laser melting),又称激光选区熔化技术,是金属材料增材制造中的一种主要技术途径,该技术选用激光作为能量源,按照三维CAD切片模型中规划好的路径在金属粉末床层进行逐层扫描,扫描过的金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果,最终获得模型所设计的金属零件。

在常见的基于SLM工艺的3D打印机中只有一个刮粉刀、一套铺粉设备,因此一般只能用于打印一种材料,而打印不同材料需要中途停止设备、更换粉体,在实际操作中很困难,易造成粉体污染,且无法保证打印质量。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题,本发明提供了一种用于激光选区熔化成形的送粉装置、方法及打印设备。

本发明实施例提供了一种适用于激光选区熔化成形的送粉装置,该装置包括底座,在所述底座设有成型仓,成型仓内设有能够升降的成型仓基板,在底座上成型仓水平方向的一侧设有第一粉料仓,第一粉料仓内设有能够升降的第一粉料仓基板,在成型仓与第一粉料仓相对立的一侧设有第一粉料储存仓,在底座上设有能够在水平方向移动的第一刮刀,所述第一刮刀移动将第一粉料仓内的粉料刮至成型仓和第一粉料储存仓:在底座上成型仓纵向方向的一侧设有第二粉料仓,在成型仓与第二粉料仓相对应的一侧设有第二粉料储存仓,在底座上设有能够在纵向方向移动的第二刮刀,通过所述第二刮刀移动将第二粉料仓内的粉料刮至成型仓和第二粉料储存仓。

进一步地,在所述底座的顶部沿着成型仓水平方向设有第一丝杠,所述第一丝杠上设有第一移动滑块,所述第一移动滑块连接第一刮刀,在所述底座上沿着成型仓竖直方向设有竖直凹槽,在所述竖直凹槽内设有第二丝杠,所述第二丝杠上设有第二移动滑块,所述第二移动滑块连接第二刮刀,第一丝杠位于第二刮刀的顶部。

进一步地,第一刮刀和第二刮刀均通过刮刀架上固定在移动滑块上,所述移动滑块上设有固定槽,刮刀上设有可卡入固定槽内的凸起。

进一步地,第一粉料储存仓和第二粉料储存仓的底部连接储料罐,所述储料罐与储存仓可拆卸的连接。

进一步地,第一刮刀和第二刮刀为柔性材质;或第一刮刀和第二刮刀与底座相接触的部位为柔性。

进一步地,第一刮刀和第二刮刀设有防止粉料从两侧刮出的挡板。

进一步地,成型仓基板位于能够升降的成型仓滑块上,所述成型仓滑块上设有能够保持成型仓基板水平的气压锁。

本发明实施例还提供了一种打印设备,该打印设备包括上述任一项所述的一种适用于激光选区熔化成形双材料的送粉装置。

进一步地,在所述送粉装置中成型仓的顶部设有激光器。

本发明实施例还提供了上述任一项所述的一种适用于激光选区熔化成形双材料的送粉装置的送粉方法,该方法包括如下过程:

成型仓内部的成型仓基板上升到设定的位置上,控制第一粉料仓中滑块上升指定的高度从而将第一粉料仓中粉料顶出,控制第一刮刀在水平方向移动,将第一粉料仓中顶出的粉料刮到成型仓,多余的第一粉料被刮到第一粉料储存仓内,第一刮刀运动到起始位置上;开始对成型仓内铺设的第一层粉料进行激光成型;

当第一层粉料激光成型之后,成型仓基板下降一层;控制第二粉料仓内滑块上升从而将第二粉料仓中的粉料顶出,控制第二刮刀在纵向方向移动,将第二粉仓顶出的粉料给刮到成型仓内,多余的第二粉料被刮到第二粉料储存仓内然后再开始对加工仓内铺设的第二层粉料进行激光成型,然后重复上述操作。

本发明的有益效果如下:

本发明提供的送粉装置中在成型仓的水平方向和纵向方向的一侧均设有粉料仓,粉料仓内设有可以升降的粉料仓滑块,这样当水平方向上的第一粉料仓滑块将粉料顶出之后,可以通过第一刮刀的水平移动将第一粉料仓内的粉料刮到成型仓内进行打印,多于的粉料再被刮到储料仓进行储存保证不会浪费掉,同时当成型仓内第一粉料打印完之后,可以再控制第二刮刀的纵向移动将第二粉料仓内的粉料刮到成型仓内进行打印,多于的粉料也被刮到储料仓进行储存,这样就实现双材料零件的交替打印,提高了打印的效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种适用于激光选区熔化成形双材料的送粉装置的整体结构图;

图2为本发明实施例提供的送粉装置中加工仓底座的整体结构图;

图3为图2在A-A方向上的剖视图;

图4为本发明实施例提供的送粉装置中刮刀的结构示意图。

图中:1、加工仓底座,2、加工仓,3、第一粉料仓,4、第二粉料仓,5、第一丝杠,6、第二丝杠,7、第一刮刀,71.挡板,72、凸块,8、第二刮刀,9、第一粉料储存仓,10、第二粉料储存仓,11、储料罐,12、粉仓电机,13、粉仓螺母,14、粉仓丝杠,15、刮刀电机,16、刮刀螺母,17、刮刀架,18、盖板,19、加工仓基板,20、粉料仓滑块,21,滑块。22、加工仓基板。

具体实施方式

如图1-图2所示,本发明实施例提供了一种适用于激光选区熔化成形双材料的送粉装置,该装置主要包括加工仓底座1,在所述加工仓底座的中间位置上设有加工仓2,所述加工仓内设有可以升降的加工仓基板,在所述加工仓底座上加工仓的水平方向方向的一侧设有第一粉料仓3,在所述加工仓与所述第一粉料仓相对的一侧设有第一粉料储存仓9,在所述加工仓底座上加工仓的竖直方向的一侧设有第二粉料仓4,在所述加工仓与所述第二粉料仓4相对的一侧设有第二粉料储存仓10。

进一步地,在所述加工仓底座1的顶部沿着加工仓水平方向上设有第一丝杠5,其中第一丝杠上连接有丝杠螺母,同时所述丝杠螺母连接第一刮刀7,所述第一刮刀7的底部与加工仓底座的表面相贴合,这样通过第一刮刀7沿着第一丝杠5上移动可以将第一粉料仓3的粉料刮到加工仓内的加工仓基板上,同时多余的粉料被刮到第一粉料储存仓9。

在所述加工仓底座的表面上沿着加工仓竖直方向上设有第二丝杠6,其中第二丝杠6上也连接有丝杠螺母,所述丝杠螺母上连接第二刮刀8,所述第二刮刀能够沿着第二丝杠进行移动,第二刮刀的底部与加工仓底座的表面相贴合,这样当第一刮板将第一粉料仓内的粉料运送至加工仓基板打印完之后,可以控制加工仓基板向下移动一段距离,然后通过第二刮刀将第二粉料仓内的粉料运送至加工仓基板上继续加工,同时多余的第二种粉料被刮到第二粉料储存仓内,这样可以快速实现两种粉料的交替更换。

在实施例中为了避免第一刮刀的交叉运动不会发生干涉,在所述加工仓底座上的第二粉料仓和第二粉料储存仓的一侧,也就是沿着加工仓竖直方向的一侧设有竖向凹槽,所述第二丝杠6设置在竖向凹槽内,这样第二丝杠和第一丝杠不会发生交叉,其中第一丝杠与第二丝杠之间的高度距离等于或者大于第二刮刀的高度,这样第二刮刀8在竖直方向上移动不会与第一丝杠5发生干涉。

进一步地,本实施例中竖直凹槽的顶部设有盖板18,通过该盖板18将竖向凹槽的顶部给密封住,这样在第二刮板8在进行刮料的时候,避免粉料进入到竖向凹槽内,从而影响第二丝杠的转动。

参见图3,本实施例中的第一粉料仓和第二粉料仓的内部均设有可以升降的粉料仓滑块20,所述粉料仓滑块20与粉料仓的内壁相贴合,在所述粉料仓滑块20上放置粉料,这样刮刀每刮一次料,所述粉料仓滑块20可以在上升一段距离,实现自动供料。

进一步地,在所述加工仓底座的底部设有分别设有控制第一粉料仓和第二粉料仓内滑块上升的粉仓电机12,所述粉仓电机12通过粉仓联轴器13连接粉仓丝杠14,通过粉仓电机12控制粉仓丝杠的转动控制滑块的上下升降。

当然在另外一些实施例中,所述粉料仓滑块20的上升也可以通过其它驱动机构来控制,比如液压驱动,在每个粉料仓的底部竖直放置一个液压缸,液压缸的活塞杆端部连接粉仓内的滑块,这样通过活塞杆的伸缩控制滑块的上下升降。

参见图1所示,本实施例中在加工仓底座1上第一粉料储存仓或者第二粉料储存仓的底部连接存储料罐11,当第一刮板或者第二刮板将粉料刮至粉料储存仓后,可以通过储料罐11来收集,所述储料罐11的顶部与储存仓的顶部可拆卸的连接,遮挡储料罐11内的粉料存储满之后,可以将储料罐11拆下,将多余的粉料取出。

进一步地,参见图1所示,在本实施例中的所述加工仓水平方向的端部设有凸起的安装台,所述安装台的高度正好大于第二刮刀板的高度,在所述安装台的顶部固定有刮刀电机15,刮刀电机15通过刮刀联轴器16与第一丝杠5相连接,第一丝杠上设有刮刀螺母,刮刀螺母连接刮刀架17,所述刮刀架17上设有刮刀槽,所述刮刀槽的轴线垂直于第一丝杠5的轴线,在所述第一刮刀7的顶部设有可卡入刮刀槽内的凸起72,参见图4,这样便于第一刮刀7的安装,当第一刮刀7出现损害的时候,可以直接将第一刮刀7顶部的凸起从所述刮刀槽内滑出即可。

在本实施例中第二丝杠的端部同第一丝杠的端部一样,也是设置刮刀电机,所述刮刀电机通过联轴器与第二丝杠相连接,所述第二丝杠上设有丝杠螺母,所述第二刮刀通过第二刮刀架固定在丝杠螺母上,只是第一丝杠上的刮刀电机直接固定在加工仓底座1上。

优选地,本实施例中第一刮刀7和第二刮刀8整体的材质为橡胶或者第一刮刀和第二刮刀的顶部为橡胶材质,这样当刮刀的底部在加工仓顶部滑动的时候,可以发生一定的变形,这样可以保证刮粉的质量,同时加工仓底座的顶部可以设置成光滑的。

进一步地,本实施例中,第一刮刀7和第二刮刀8主体部分呈梯形设置,在第一刮刀和第二刮刀的表面的两侧设有一个挡板73,所述挡板73垂直于所述第一刮刀和第二刮刀的表面,这样保证在刮粉的过程中,两种材料不会混合。

最后本发明实施例还提供了一种3D打印设备,该3D打印设备包括上述实施例提供的适用于激光选区熔化成形双材料的送粉装置,在所述装置中加工仓顶部设有激光器,当第一刮板将第一粉料刮到加工仓内的时候,激光器可以根据设定的功率、扫描速度和扫描放置开始激光成型,当一层成型之后,加工仓内的底板会下降一层,然后第二刮板将第二粉料仓内的粉料刮至加工仓内,然后激光器继续开始激光成型。

下面详细说明一下上述适用于激光选区熔化成形双材料的送粉装置的送粉方法,该方法包括如下过程:

首先将加工仓内的底板上升到设定的位置上,然后控制第一粉料仓中滑块上升指定的高度从而将第一粉料仓中的滑块上的粉料顶出,控制第一丝杠上第一丝杠螺母移动从而带动第一刮刀开始移动,将第一粉料仓中顶出的粉料刮到加工仓内将加工仓给填满,多于的第一粉料被刮板刮到第一粉料储存仓内,然后第一刮刀运动到起始位置上;

然后,开始对加工仓内铺设的第一层粉料进行激光成型,当第一层粉料激光成型之后,再控制加工仓内基板下降一层;

最后,控制第二粉料仓内滑块上升从而将第二粉料仓中的粉料顶出,控制第二丝杠上第二刮到沿着第二丝杠向前移动,从而将第二粉仓顶出的粉料给刮到加工仓内,多于的第二粉料也是被刮板刮到第二粉料储存仓内然后再开始对加工仓内铺设的第二层粉料进行激光成型,然后重复上述操作。

最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

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