CN105749689A - 用于激光选区熔化3d打印的烟尘过滤装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置及使用方法，所有过滤装置的零件都集成在气体净化箱内，气体净化箱内由下至上依次设有由多孔隔板分隔的液态过滤介质层、粗过滤介质层、细过滤介质层及干燥剂层，在各层之间贯穿有一根吸气管道，吸气管道的吸气管道入口穿过干燥剂层进入成型室，并置于成型平台斜上方，其出口则位于液态过滤介质层内并插入液面下约0.2?8mm，吸气管道内设置有吸气风机，可将成型室内的烟尘吸入吸气管道内，然后使气体依次经过液态过滤介质层、粗过滤介质层、细过滤介质层的过滤及干燥剂层的干燥后回到成型室内。具有技术手段简便易行，成本低廉，使用维护方便，体积小巧等诸多优点。

Description

用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置及使用方法

技术领域

本发明属于激光选区熔化3D打印成型设备技术领域，涉及一种用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置及使用方法。

背景技术

3D打印亦称为增材制造，在激光选区熔化3D打印过程中，需要通过高纯氮气、氩气等气体进行保护。但由于采用高能激光束完全熔化选区内粉末材料方式成型，铺粉过程的粉末的运动、熔化成型过程的飞溅、低熔点金属成分的蒸气、粉末中非金属杂质的燃烧等都有会产生烟尘，弥漫到整个激光选区熔化3D打印设备的成型室，对成型过程产生了有害的影响，严重的危害包括：

（1）成型中，烟尘不断累积，保护气氛中的烟尘颗粒浓度越来越大，对透光镜片产生污染，将使透光镜透射率降低，激光入射到粉末表面的功率不足，粉末熔化不充分，透光镜也因吸入大量的激光能量，可能受热开裂。

（2）烟尘污染了导轨、电机、成型室壁面等地方，影响了成型过程美观性；

（3）烟尘飘落到粉末上，也影响了粉末及成型零件的纯度，导致零件成分可能发生改变，回收的粉末再次重用前需要较多的处理。

因此，成型过程中对成型室气氛进行净化十分必要，现有激光选区熔化3D打印的烟尘过滤方法主要是采用外接循环风机将含烟尘的气体抽出，然后通过多孔过滤介质（一般为圆筒状化纤滤芯或板框式过滤网）过滤，再循环返回到成型室中，这一般需要配备大功率风机或真空泵设备，体积大、结构复杂且昂贵，增加了3D打印设备的制造、运行成本，也使设备便携性较差；并且单纯采用多孔过滤介质过滤，如激光选区熔化设备长时间运行或长久没有更换过多孔过滤介质，极易因吸附过多烟尘被堵，使过滤设备的过滤效果越来越差，甚至造成过滤设备失效。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置及使用方法，它具有结构简单、烟尘过滤效果良好且能长久稳定运行、体积小巧等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置，包括集成有所有过滤装置零件的气体净化箱，气体净化箱内由下至上依次设有由多孔隔板分隔的液态过滤介质层、粗过滤介质层、细过滤介质层及干燥剂层，在各层之间贯穿有一根吸气管道，吸气管道的吸气管道入口穿过干燥剂层进入激光选区熔化3D打印设备的成型室，并置于成型平台斜上方，其出口则位于液态过滤介质层内并插入液面下约0.2-8mm，吸气管道内设置有一个由成型室进风并向液态过滤介质层出风的吸气风机，从而将成型室内的烟尘吸入吸气管道内，然后使气体依次经过液态过滤介质层、粗过滤介质层、细过滤介质层的过滤及干燥剂层的干燥后回到成型室内。

所述液态过滤介质层内具有液态过滤介质，液态过滤介质优选为水。

所述干燥剂层与成型室相连通，在干燥剂层与成型室之间设置有回气挡板，回气挡板采用多孔材料，优选为开孔海棉。

所述多孔隔板具有气孔，气孔用于气体的流通。

所述粗过滤介质层内具有多孔的过滤材料的粗过滤介质，粗过滤介质优选为过滤棉。

所述细过滤介质层内具有细过滤介质，该细过滤介质的孔隙大小要小于粗过滤介质，细过滤介质优选材料也是过滤棉。

一种用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置的使用方法，其使用步骤是：

首先成型室内的含烟尘的气体被吸气风机所吸，经过吸气管道被送入到液态过滤介质层内，使大部分烟尘或被液态介质所溶解、或因比液态介质重下沉至液态介质层底部、或因浸附了液态介质被吸附在液态介质表面或分散在液态介质中；经液态介质过滤处理后，混合有小部分未能被液态介质过滤掉的烟尘及新产生的液态介质雾气的气体向上升进入粗过滤介质层，在粗过滤介质层进行粗滤；此后，混合有极小部分未能被粗过滤介质过滤掉的烟尘及液态介质雾气再上升进入细过滤介质层，在细过滤介质层内进行细滤，细滤过程进一步将气体中剩余的污染物及部分液态介质雾气过滤掉；为防止净化后的气体仍带有液态介质雾气，在气体回收至成型室前采用再进入干燥剂层内进行干燥处理，干燥剂采用可重复再生使用的干燥剂，干燥净化后的气体最后进入成型室中。

本发明的有益效果是：与现有的激光选区熔化3D打印烟尘过滤方法不同，采用了液态过滤配合多孔过滤介质的多重过滤方法，液态过滤可以简单有效地将绝大多数烟尘过滤掉，这使后续多孔过滤介质能无需频繁更换而能长久稳定使用；并且由于后续多孔过滤介质的孔隙几乎不会随激光选区熔化3D打印设备运行时间的加长而逐步被堵住，使吸气风机的功耗大大减小，因此采用小功率风机也可长久有效地吸入含烟尘的气体；此外，过滤装置的所有零部件都集成安放到一个气体净化箱中，可以大大减小整套激光选区熔化3D打印设备的体积，有利于设备的小型化、便携化。因而，本方法及装置具有技术手段简便易行，成本低廉，使用维护方便，体积小巧等诸多优点。

附图说明

图1是本发明在激光选区熔化3D打印设备中的应用结构示意图。

图中：1-成型室，2-吸气管道，21-入口，22-出口，3-吸气风机，4-气体净化箱，5-液态过滤介质层，6-粗过滤介质层，7-细过滤介质层，8-干燥剂层，9-回气挡板，10-成型平台，11-多孔隔板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1，一种用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置，包括集成有所有过滤装置零件的气体净化箱4，气体净化箱4内内由下至上依次设有由多孔隔板11分隔的液态过滤介质层5、粗过滤介质层6、细过滤介质层7及干燥剂层8，在各层之间贯穿有一根吸气管道2，吸气管道2的吸气管道2入口21穿过干燥剂层8进入激光选区熔化3D打印设备的成型室1，并置于成型平台10斜上方，其出口22则位于液态过滤介质层5内并插入液面下约0.2-8mm，吸气管道2内设置有一个由成型室1进风并向液态过滤介质层5出风的吸气风机3，从而将成型室1内的烟尘吸入吸气管道2内，然后使气体依次经过液态过滤介质层5、粗过滤介质层6、细过滤介质层7的过滤及干燥剂层8的干燥后回到成型室1内。

所述液态过滤介质层5内具有液态过滤介质，液态过滤介质优选为水。

所述干燥剂层8与成型室1相连通，在干燥剂层8与成型室1之间设置有回气挡板9，气挡板9采用多孔材料，优选为开孔海棉。

所述多孔隔板11具有气孔，气孔用于气体的流通。

所述粗过滤介质层6内具有多孔的过滤材料的粗过滤介质，粗过滤介质优选为过滤棉。

所述细过滤介质层7内具有细过滤介质，该细过滤介质的孔隙大小要小于粗过滤介质，细过滤介质优选材料也是过滤棉。

一种用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置的使用方法，其使用步骤是：

首先成型室1内的含烟尘的气体被吸气风机3所吸，经过吸气管道2被送入到液态过滤介质层内，使大部分烟尘或被液态介质所溶解、或因比液态介质重下沉至液态介质层底部、或因浸附了液态介质被吸附在液态介质表面或分散到液态介质中；经液态介质过滤处理后，混合有小部分未能被液态介质过滤掉的烟尘及新产生的液态介质雾气的气体会向上升进入粗过滤介质层6，在粗过滤介质层6进行粗滤；此后，混合有极小部分未能被粗过滤介质层6过滤的烟尘及液态介质雾气再上升进入细过滤介质层7，在细过滤介质层7内进行细滤，细滤过程进一步将气体中剩余的污染物及部分液态介质雾气过滤掉；为防止净化后的气体仍带有液态介质雾气，在气体回收至成型室1前采用再进入干燥剂层8内进行干燥处理，干燥剂采用可重复再生使用的干燥剂，干燥净化后的气体最后进入成型室1中。

本发明与现有的激光选区熔化3D打印烟尘过滤方法不同，采用了液态过滤配合多孔过滤介质的多重过滤方法，液态过滤可以简单有效地将绝大多数烟尘过滤掉，这使后续多孔过滤介质能无需频繁更换而能长久稳定使用；并且由于后续多孔过滤介质的孔隙几乎不会随激光选区熔化3D打印设备运行时间的加长而逐步被堵住，使吸气风机3的功耗大大减小，因此采用小功率风机也可长久有效地吸入含烟尘的气体；此外，过滤装置的所有零部件都集成安放到一个气体净化箱4中，可以大大减小整套激光选区熔化3D打印设备的体积，有利于设备的小型化、便携化。因而，本方法及装置具有技术手段简便易行，成本低廉，使用维护方便，体积小巧等诸多优点。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何末背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置，其特征在于，包括集成有所有过滤装置零件的气体净化箱，气体净化箱内由下至上依次设有由多孔隔板分隔的液态过滤介质层、粗过滤介质层、细过滤介质层及干燥剂层，在各层之间贯穿有一根吸气管道，吸气管道的吸气管道入口穿过干燥剂层进入激光选区熔化3D打印设备的成型室，并置于成型平台斜上方，其出口则位于液态过滤介质层内并插入液面下约0.2-8mm，吸气管道内设置有一个由成型室进风并向液态过滤介质层出风的吸气风机，从而将成型室内的烟尘吸入吸气管道内，然后使气体依次经过液态过滤介质层、粗过滤介质层、细过滤介质层的过滤及干燥剂层的干燥后回到成型室内。

2.如权利要求1所述用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置，其特征在于，所述液态过滤介质层内具有液态过滤介质，液态过滤介质优选为水。

3.如权利要求1所述用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置，其特征在于，所述干燥剂层与成型室相连通，在干燥剂层与成型室之间设置有回气挡板，回气挡板采用多孔材料，优选为开孔海棉。

4.如权利要求1所述用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置，其特征在于，所述多孔隔板具有气孔，气孔用于气体的流通。

5.如权利要求1所述用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置，其特征在于，所述粗过滤介质层内具有多孔的过滤材料的粗过滤介质，粗过滤介质优选为过滤棉。

6.如权利要求1所述用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置，其特征在于，所述细过滤介质层内具有细过滤介质，该细过滤介质的孔隙大小要小于粗过滤介质，细过滤介质优选材料也是过滤棉。

7.一种用于激光选区熔化3D打印的烟尘过滤装置的使用方法，其特征在于使用步骤是：

首先成型室内的含烟尘的气体被吸气风机所吸，经过吸气管道被送入到液态过滤介质层内，使大部分烟尘或被液态介质所溶解、或因比液态介质重下沉至液态介质层底部、或因浸附了液态介质被吸附在液态介质表面或分散在液态介质中；经液态介质过滤处理后，混合有小部分未能被液态介质过滤掉的烟尘及新产生的液态介质雾气的气体向上升进入粗过滤介质层，在粗过滤介质层进行粗滤；此后，混合有极小部分未能被粗过滤介质过滤掉的烟尘及液态介质雾气再上升进入细过滤介质层，在细过滤介质层内进行细滤，细滤过程进一步将气体中剩余的污染物及部分液态介质雾气过滤掉；为防止净化后的气体仍带有液态介质雾气，在气体回收至成型室前采用再进入干燥剂层内进行干燥处理，干燥剂采用可重复再生使用的干燥剂，干燥净化后的气体最后进入成型室中。