CN105772720B - 一种粉末材料的梯度3d铺设方法及所用的铺设装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉末材料的梯度3D铺设方法及所用的铺设装置，铺设装置是由多材料供应装置、惰性气体瓶、供粉室、工作室、控制器和运动装置组成，多材料供应装置固定设置在惰性气体瓶与工作室之间，工作室和运动装置分别固定在供粉室内，控制器设置在供粉室外；本发明方法利用不同大小及密度的颗粒在重力、空气浮力及阻力的共同作用下沉降速度的不同的原理，在供粉缸内形成呈梯度变化的材料沉积，然后在将粉末在成型平台上铺平，激光束装置进行选择性固化，在进行烧结，层层叠加完成三维实体成型，通过粉末材料供应装置实现多种粉末材料的梯度铺设，进行多组分梯度粉末材料的3D打印，本发明工艺简单，节省材料，提高了3D打印技术。

Description

一种粉末材料的梯度3D铺设方法及所用的铺设装置
技术领域
本发明涉及3D打印领域，特别涉及一种粉末材料的梯度3D铺设方法及所用的铺设装置。
背景技术
粉末床工艺是3D打印的一种主要工艺，其原理是将粉末材料在可以升降的缸内铺设薄薄一层，之后在特定区域选择性的运用激光烧结或者喷射粘结剂使其固化，之后再铺设下一层粉末，再固化，如此循环层层累积成三维实体。现有粉末床3D打印技术的成型方法主要包括选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔融(SLM)和三维打印(3DP)三种技术，目前的粉末床工艺仅能铺设单一材料的粉末，无法实现梯度零件多种粉末材料的铺设。
发明内容
本发明的目的是解决现有粉末床工艺仅能铺设单一材料的粉末，无法实现梯度零件多种粉末材料铺设的问题，而提供的一种粉末材料的梯度3D铺设方法及所用的铺设装置。
本发明之一种粉末材料的梯度3D铺设方法所用装置是由多材料供应装置、惰性气体瓶、供粉室、工作室、控制器和运动装置组成，多材料供应装置通过气流管固定设置在惰性气体瓶与工作室之间，气流管上具有可控气体换向阀，工作室和运动装置分别固定在供粉室内，控制器设置在供粉室外；
多材料供应装置包括数个粉盒和数个输料器，输料器设置在粉盒内，数个粉盒并联设置在气流管上，鸭嘴形喷头固定设置在气流管上；
工作室包括激光束装置、供粉箱、成型平台、收粉箱和刮刀器，供粉箱、成型平台和收粉箱分别固定设置在工作室下端，
激光束装置和刮刀器分别固定设置在运动装置上。
本发明之一种粉末材料的梯度3D铺设方法如下：
一：粉末的选择，选择所需要的粉末，将不同的粉末分别倒入对应的粉盒1内，粉末及其粉末沉降过程的各项参数范围如下：
二：数据建模处理，利用三维软件建立模型，然后进行切片处理，层片的厚度为0.1-0.3mm，获得材料的组分信息、轮廓信息等，建立零件的三维数据模型；
三：进行粉末铺设，控制器控制整个装置工作，将供粉室内工作室的升降密封门降下，密封工作室，控制器分别控制数个粉盒内粉末出粉，以及调控惰性气体瓶的出气流大小，数种粉末通过出粉管进入气流管内，然后通过气流使粉末由鸭嘴形喷头进入工作室内的供粉箱内，数个粉盒内的粉末根据需要，通过控制器可单独出粉或者同时出粉，使粉末在供粉箱形成梯度分布；
四：粉末的固化，粉末梯度分布完成后，控制器控制供粉箱、成型平台和收粉箱的升降，供粉箱上升一切片层高度，控制器控制刮刀器将供粉箱上粉末均匀铺设在成型平台上，剩余粉末直接掉入收粉箱内，然后通过激光束装置对成型平台上的剃度粉末进行固化，完成后，供粉箱再上升一切片层高度，成型平台下降一切片层高度，控制器控制刮刀器在将供粉箱上粉末均匀铺设在成型平台上，再对成型平台上的剃度粉末进行固化，重复操作本过程，逐层叠加制得三维实体。
本发明的有益效果：
本发明利用不同大小及密度的颗粒在重力、空气浮力及阻力的共同作用下沉降速度的不同的原理，通过粉末材料供应装置实现多种粉末材料的梯度铺设，进行多组分梯度粉末材料的3D打印，实现了工艺简单，成本低，节省材料，提高了3D打印技术。
附图说明
图1是本发明之一种粉末材料的梯度3D铺设方法所用的铺设装置的结构示意图。
图2是本发明之一种粉末材料的梯度3D铺设方法所用的铺设装置的局部工作状态结构示意图。
图3是本发明之一种粉末材料的梯度3D铺设方法所用的铺设装置的局部工作状态结构示意图。
图4是本发明之一种粉末材料的梯度3D铺设方法所用的铺设装置的局部工作状态结构示意图。
图5是本发明鸭嘴形喷头的主视图。
图6是本发明鸭嘴形喷头的仰视图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明之一种粉末材料的梯度3D铺设方法所用的铺设装置是由多材料供应装置1、惰性气体瓶2、供粉室3、工作室4、控制器5和运动装置6组成，多材料供应装置1通过气流管21固定设置在惰性气体瓶2与工作室4之间，气流管21上具有可控气体换向阀211，工作室4和运动装置6分别固定在供粉室3内，控制器5设置在供粉室3外；
多材料供应装置1包括数个粉盒11和数个输料器12，输料器12设置在粉盒11内，数个粉盒11并联设置在气流管21上，鸭嘴形喷头22固定设置在气流管21上；
工作室4包括激光束装置41、供粉箱42、成型平台43、收粉箱44和刮刀器45，供粉箱42、成型平台43和收粉箱44分别固定设置在工作室4下端，
激光束装置41和刮刀器45分别固定设置在运动装置6上。
本发明之一种粉末材料的梯度3D铺设方法如下：
一：粉末的选择，选择两个粉盒11，两个粉盒11内分别装入等质量的铁粉末和铜粉末，粉末及其粉末沉降过程的各项参数如下：
二：数据建模处理，利用三维软件建立模型，然后进行切片处理，层片的厚度为0.15mm，获得材料的组分信息、轮廓信息等，建立零件的三维数据模型；
三：进行粉末铺设，控制器5控制整个装置工作，将供粉室3内工作室4的升降密封门31降下，密封工作室4，控制器5分别控铁粉末粉盒11和铜粉末粉盒11内粉末出粉，铁粉末和铜粉末通过出粉管111进入气流管21内，然后通过气流使铁粉末和铜粉末由鸭嘴形喷头22进入工作室4内的供粉箱42内，两个粉盒11内的粉末根据需要，通过控制器5可单独出粉或者同时出粉，使粉末在供粉箱42形成梯度分布；
四：粉末的固化，粉末梯度分布完成后，控制器5控制供粉箱42、成型平台43和收粉箱44的升降，供粉箱42上升一切片层高度，控制器5控制刮刀器45将供粉箱42上粉末均匀铺设在成型平台43上，剩余粉末直接掉入收粉箱44内，然后通过激光束装置41对成型平台43上的剃度粉末进行固化，完成后，供粉箱42再上升一切片层高度，成型平台43下降一切片层高度，控制器5控制刮刀器45在将供粉箱42上粉末均匀铺设在成型平台43上，再对成型平台43上的剃度粉末进行固化，重复操作本过程，逐层叠加制得三维实体。

Claims (1)

1.一种粉末材料的梯度3D铺设方法，该方法的步骤如下：
一：粉末的选择，选择所需要的粉末，将不同的粉末分别倒入对应的粉盒（11）内，粉末及其粉末沉降过程的各项参数范围如下：
二：数据建模处理，利用三维软件建立模型，然后进行切片处理，层片的厚度为0.1-0.3mm，获得材料的组分信息、轮廓信息，建立零件的三维数据模型；
三：进行粉末铺设，控制器(5)控制整个装置工作，将供粉室(3)内工作室(4)的升降密封门(31)降下，密封工作室(4)，控制器(5)分别控制数个粉盒(11)内粉末出粉，以及调控惰性气体瓶(2)的出气流大小，数种粉末通过出粉管(111)进入气流管(21)内，然后通过气流使粉末由鸭嘴形喷头进入工作室(4)内的供粉箱(42)内，数个粉盒(11)内的粉末根据需要，通过控制器(5)可单独出粉或者同时出粉，使粉末在供粉箱(42)形成梯度分布；
四：粉末的固化，粉末梯度分布完成后，控制器(5)控制供粉箱(42)、成型平台(43)和收粉箱(44)的升降，供粉箱(42)上升一切片层高度，控制器(5)控制刮刀器(45)将供粉箱(42)上粉末均匀铺设在成型平台(43) 上，剩余粉末直接掉入收粉箱(44)内，然后通过激光束装置(41)对成型平台(43)上的梯度粉末进行固化，完成后，供粉箱(42)再上升一切片层高度，成型平台(43)下降一切片层高度，控制器(5)控制刮刀器(45)在将供粉箱(42)上粉末均匀铺设在成型平台(43)上，再对成型平台(43)上的梯度粉末进行固化，重复操作本过程，逐层叠加制得三维实体。
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