多工件3d打印装置及多工件3d打印方法

文档序号:1869757 发布日期:2021-11-23 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 多工件3d打印装置及多工件3d打印方法 (Multi-workpiece 3D printing device and multi-workpiece 3D printing method ) 是由 刘建业 戚文军 赵崇亮 杨洋 李鹏 徐卡里 张嘉玲 于 2020-05-19 设计创作,主要内容包括:一种多工件3D打印装置包括铺粉装置、激光发射装置、扫描振镜装置及至少两承载装置。每一所述承载装置设置一铺粉区域,所述铺粉装置用于交替地铺设基材粉末于所述至少两铺粉区域,所述激光发射装置用于发射激光束,所述扫描振镜装置用于按预设路径将所述激光束聚焦到所述至少两铺粉区域。本发明还提供了一种多工件3D打印方法。(A multi-workpiece 3D printing device comprises a powder spreading device, a laser emitting device, a scanning galvanometer device and at least two bearing devices. Each bearing device is provided with a powder laying area, the powder laying devices are used for alternately laying base material powder in the at least two powder laying areas, the laser emitting device is used for emitting laser beams, and the scanning mirror vibrating device is used for focusing the laser beams to the at least two powder laying areas according to a preset path. The invention also provides a multi-workpiece 3D printing method.)

多工件3D打印装置及多工件3D打印方法

技术领域

本发明涉及一种3D打印装置及3D打印方法,特别涉及一种多工件3D打印装置及多工件3D打印方法。

背景技术

激光选区熔化技术(SLM)、激光直接沉积技术(LDM)及电子束粉末床熔融技术(EBM)等3D打印技术可打印成形形状复杂、高精度的一体化零件,被广泛应用于航空航天,生物医疗、工业制造领域。激光选区熔化技术成型零件时,一般通过铺粉刮板移动将粉末推送至零件的成型区域,然后移回初始位置,等待完成上一移至成型区域的粉末的打印后,再次将粉末推送至零件的成型区域。如此,铺粉刮板在打印过程中只能给一个成型区域进行铺粉,打印效率较低。

发明内容

有鉴于此,有必要提供一种提高打印效率的多工件3D打印装置及多工件3D打印方法。

一种多工件3D打印装置,包括铺粉装置、激光发射装置及扫描振镜装置,还包括至少两承载装置,每一所述承载装置设置一铺粉区域,所述铺粉装置用于交替地铺设基材粉末于所述至少两铺粉区域,所述激光发射装置用于发射激光束,所述扫描振镜装置用于按预设路径将所述激光束聚焦到所述至少两铺粉区域。

一种多工件3D打印方法,包括以下步骤:

通过一铺粉装置交替地铺设基材粉末于至少两铺粉区域,所述铺粉区域用于成型工件;

发射激光束;及

聚焦所述激光束至所述至少两铺粉区域以成型两工件的两基材层。

上述多工件3D打印装置及多工件3D打印方法通过铺粉装置交替地给至少两铺粉区域铺粉,可在激光束聚焦到一铺粉区域成型工件时,对另一铺粉区域进行铺粉,提高了铺粉效率,铺设粉末完毕后,铺粉刮板返回初始位置,另一激光束聚焦到另一铺粉区域成形工件,从而提高工件的打印效率。

附图说明

图1为一种多工件3D打印装置的示意图。

图2为图1中的成型室与成型缸另一视角的连接示意图。

图3为一种多工件3D打印方法的流程图。

图4为图3中的步骤S310在一实施方式的流程图。

主要元件符号说明

多工件3D打印装置 100
工件 10
成型室 20
铺粉装置 30
承载装置 40
铺粉区域 42
激光发射装置 50
扫描振镜装置 60
第一侧 32
第二侧 34
粉末容置件 36
粉末输送件 38
激光发射器 52
扫描振镜件 62
成型缸 44
滑轨 46
缸体 48
基材板 49
开口 41
橡胶圈 43
壁体 22
空气净化装置 80
通孔 24
多工件3D打印方法 步骤S310-S340

如下

具体实施方式

将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1及图2,本发明提供了一种多工件3D打印装置100,所述多工件3D打印装置100用于成型多个工件10。所述多工件3D打印装置100包括成型室20、铺粉装置30、至少两承载装置40、激光发射装置50、扫描振镜装置60及控制装置70。所述铺粉装置30及所述铺粉区域置于所述成型室20。所述激光发射装置50、扫描振镜装置60及所述控制装置70置于成型室20外。

每一所述承载装置40设置一铺粉区域42,每一铺粉区域42用于成型一工件10。所述铺粉装置30用于交替地铺设基材粉末于所述至少两铺粉区域42以供成型工件10。在本实施方式中,以所述多工件3D打印装置100包括两承载装置40为例,所述铺粉装置30用于交替地铺设基材粉末于两所述承载装置40上的两铺粉区域42以成型两工件10。可以理解的是,在其他实施方式中,所述多工件3D打印装置100可包括三个、四个或更多的承载装置40,所述铺粉装置30用于交替地铺设基材粉末于三个、四个或更多的所述承载装置40上的三个、四个或更多的铺粉区域42以供成型三个、四个或更多的工件10。

所述激光发射装置50用于发射激光束。所述成型室20形成窗口(图未示)。所述扫描振镜装置60用于按照预设路径运动使所述激光发射装置50发射的激光束穿过所述窗口聚焦到所述至少两铺粉区域42,将所述至少两铺粉区域42上的基材粉末熔化并经冷却后形成待成型工件10的基材层。所述控制装置70连接于激光发射装置50及所述扫描振镜装置60,用于控制所述激光发射装置50发射激光束的频率及控制所述预设路径。

由于所述铺粉装置30交替地给基材板上的至少两铺粉区域42铺粉,可在扫描振镜装置60将激光束聚焦到一铺粉区域42成型工件10时,对另一铺粉区域42进行铺粉,如此,不会在将激光束聚焦到一铺粉区域42成型工件10时闲置所述铺粉装置30,从而提高铺粉效率,相应地,另一激光在铺粉装置30完成对另一铺粉区域42进行铺粉后会聚焦到另一铺粉区域42成型工件10,两束激光几乎同时打印两工件10,也提高了工件10的打印效率。

在一实施方式中,所述多工件3D打印装置100包括两所述承载装置40,两所述承载装置40位于所述铺粉装置30的相背第一侧32及第二侧34。所述铺粉装置30包括粉末容置件36及粉末输送件38,所述粉末容置件36用于容置基材粉末。所述粉末输送件38用于将所述粉末容置件36内的基材粉末交替地输送至两所述铺粉区域42。所述粉末输送件38可为刮刀。

所述粉末输送件38从所述第一侧32将基材粉末输送至所述第二侧34的铺粉区域42时,所述扫描振镜装置60按照预设路径运动使所述激光发射装置50发射的激光束聚焦到所述第二侧34的铺粉区域42。在所述扫描振镜装置60将激光束聚焦到所述第二侧34的铺粉区域42时,所述粉末输送件38从所述第二侧34向第一侧32运动将基材粉末输送至所述第一侧32的所述铺粉区域42。同样,在所述粉末输送件38将基材粉末输送至所述第一侧32的所述铺粉区域42时,所述扫描振镜装置60按照预设路径运动使所述激光发射装置50发射的激光束聚焦到所述第一侧32的所述铺粉区域42。在所述扫描振镜装置60将激光束聚焦到所述第一侧32的所述铺粉区域42时,所述粉末输送件38从所述第一侧32向第二侧34运动将基材粉末输送至所述第二侧34的所述铺粉区域42,如此循环,使所述铺粉装置30交替地给两所述铺粉区域42铺粉。

所述激光发射装置50包括两激光发射器52。所述扫描振镜装置60包括两扫描振镜件62。一所述扫描振镜件62将一激光发射器52发射的激光束聚焦到所述第一侧32的所述铺粉区域42的基材粉末上以形成一待成型工件10的基材层。另一所述扫描振镜件62将另一激光发射器52发射的激光束聚焦到所述第二侧34的所述铺粉区域42的基材粉末上以形成另一待成型工件10的基材层。

所述承载装置40包括成型缸44及至少一滑轨46。所述成型缸44包括缸体48及活动地连接于缸体48内的基材板49,所述铺粉区域42设置于所述基材板49上。所述基材板49在成型一所述基材层时下降一预设距离,以便铺粉装置30对所述基材板49再次铺粉。所述成型缸44滑动地连接于所述至少一滑轨46上。如此,在基材板49上成型完工件10时,可通过滑轨46迅速地卸下及安装所述成型缸44。在一实施方式中,所述承载装置40包括两所述滑轨46,所述成型缸44的相对的边缘滑动地连接于两所述滑轨46上。

所述缸体48的顶端面向所述铺粉装置30形成开口41,所述铺粉装置30穿过所述开口41将基材粉末铺设于所述基材板49上。所述缸体48的顶端与所述成型室20的壁体22之间固定有橡胶圈43。如此,可防止所述铺粉区域42上的基材粉末进入所述成型室20的外壁,相应地,通过橡胶圈43使成型缸44与成型室20密闭。

在一实施方式中,所述多工件3D打印装置100还包括空气净化装置80。所述成型室20还形成通孔24。所述空气净化装置80通过所述通孔24与所述成型室20连通,用于净化成型室20内的气氛,使成型室20内的气氛达到预设的含氧量,防止工件10氧化。

请参阅图3,为本发明提供的一种多工件3D打印方法的流程图,所述多工件3D打印方法包括的步骤如下。

步骤S310:通过一铺粉装置30交替地铺设基材粉末于至少两铺粉区域42,所述铺粉区域42用于成型工件10。

步骤S320:发射激光束。

步骤S330:聚焦所述激光束至所述至少两铺粉区域42以成型两工件10的两基材层。

在一实施方式中,所述多工件3D打印方法还包括步骤340。

步骤S340:净化所述铺粉区域42所在的环境的气氛,使所述铺粉区域42所在的环境的气氛达到预设的含氧量。

在一实施方式中,所述至少两铺粉区域42包括两所述铺粉区域42。请参阅图4,所述步骤S310包括如下步骤S312-S314。

步骤S312:通过所述铺粉装置30铺设基材粉末于一铺粉区域42。

步骤S314:在聚焦所述激光束至所述一铺粉区域42时,通过所述铺粉装置30铺设基材粉末于另一铺粉区域42。

上述多工件3D打印装置100及多工件3D打印方法通过铺粉装置30交替地给至少两铺粉区域42铺粉,可在激光束聚焦到一铺粉区域42成型工件10时,对另一铺粉区域42进行铺粉,提高了铺粉效率,从而提高多个工件10的打印效率。

本技术领域的普通技术人员应当认识到,以上的实施方式仅是用来说明本发明,而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围之内,对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明所公开的范围之内。

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