CN106001575B - 一种选择性激光烧结sls铺粉预热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，包括立柱、丝杆、驱动电机，上支架、下支架，高度调节板、红外线测温装置、多个四棱锥空心壳体、以及控制系统；每个四棱锥空心壳体和内部的加热棒、内壁的反光板组成一个独立预热装置，多个独立预热装置将成形区分成多个可独立预热的小区域，独立预热装置直接由控制系统控制，互不干涉，当所铺粉末不同区域温度不同时，可以调整独立预热装置对不同区域进行不同温度的预热，从而实现所铺粉末整体均匀预热，每个独立预热装置在立体空间内方向可调，能够根据成形件的大小调整预热区域，增加预热效率，节约能源，本装置可有效提高成形件精度及组织性能，对SLS成形技术的发展具有重要意义。

Description

一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置

技术领域

本发明属于3D打印增材制造技术领域，涉及一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置。

技术背景

3D打印快速成形技术是一种以三维CAD模型为基础，运用粉末状金属或树脂等可黏合材料，通过逐层叠加的原理，制造复杂零件。该过程不需要传统的刀具、夹具和机床就可以制备出任意形状的复杂零件。其主要特点有：设计制造一体化，由三维模型直接进行打印成形，在一定程度上实现了设计、制造的一体化。高度柔性，该技术不受零件形状和结构的约束，使复杂模型直接制造成为产品模型。③缩短新产品的研制周期，降低研发成本。可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转换成真实的产品模型，从而可以对正处于设计阶段的产品做出快速评价、修改及功能试验，这样既有效地缩短了产品的研发周期，又降低了经济损耗。因此，3D打印快速成形技术发展对推进先进制造业的发展具有重要意义

选择性激光烧结（SLS）技术属于3D打印技术的一种，其工艺成形过程是：利用三维CAD软件设计出所需零件的三维模型，将模型导入到成形设备。随后进行铺粉并刮平，用激光器在铺平的粉末上进行烧结成形，当一层成形面烧结完成后，继续重复上述过程，烧结切片层不停叠加，直到得到三维实体零件。SLS成形过程中所铺粉末预热是一个重要环节，如果所铺粉末不预热或预热不均匀，成形件性能和精度将会下降，甚至不能烧结成形。对所铺粉末加热有两个热源，一是成形件本身对所铺粉末的预热，由于不断被激光烧结叠加成形，成形件内部温度较高。成形件截面尺寸不同，其内部温度分布也不同，因此对不同部位所铺粉末预热也不同。二是加热装置对粉末进行预热，为了使所铺粉末预热均匀，同时也是为了使成形件内部温度分布均匀，防止成形件翘曲变形，需要用加热装置对所铺粉末及成形件进行预热，使所铺粉末和成形件内部温度均匀分布。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，该装置由多个独立预热装置组成，可以对不同区域进行不同温度的预热，也可以根据成形件的大小调整预热区域。

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是：

一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，包括立柱、丝杆、驱动电机，上支架、下支架，高度调节板、红外线测温装置、四棱锥空心壳体、加热棒、反光板以及控制系统；所述上支架的两侧套接在水平固定的两根丝杆上，丝杠两端分别由立柱支撑，丝杆一端设置有驱动电机，用于驱动丝杆转动，带动上支架水平移动，上支架和下支架通过高度调节板连接，由螺栓固定，高度调节板可以调节下支架与铺粉面的距离，上支架内侧安装红外线测温装置，对所铺粉末进行测温，下支架的下部设置多个在立体空间内方向可调的四棱锥空心壳体，四棱锥空心壳体内部安装多层加热棒，内壁上还设置有反光板，对加热棒辐射的热量进行反射，提升加热效率；单个的四棱锥空心壳体及安装在壳体内部的加热棒、反光板构成一个独立的预热装置，每个预热装置和红外线测温装置均与控制系统相连，根据红外线测温装置反馈的信息，控制每个四棱锥空心壳体的朝向及其内部加热棒的温度，实现所铺粉末预热温度的整体均匀性；

所述上支架、下支架及高度调节板均采用铝合金材质；

所述四棱锥空心壳体采用铝合金或不锈钢材质，通过铸造或冲压成型；

所述下支架与四棱锥空心壳体连接部分为球形凹槽和球形凸台结构，所述球形凹槽和球形凸台大小匹配，球形凸台可以在球形凹槽中自由转动，实现四棱锥空心壳体在立体空间向各个方向旋转，从而调整加热方向和加热面积；

所述四棱锥空心壳体内部加热棒采用硅碳棒、陶瓷管内部安装电阻丝或者加热石英管；所述反光板为平直结构；

所述高度调节板内部为直槽口结构。

本发明的有益效果为：

本装置由多个独立的预热装置组成，将成形区分成多个可独立预热的小区域，可以调整独立预热装置对不同区域进行不同温度的预热，从而实现成形粉末整体均匀预热；每个独立预热装置在立体空间内方向可调，能够根据成形件的大小调整预热区域，增加了预热效率，节约了能源；本装置可有效提高成形件精度及组织性能，对SLS成形技术的发展具有重要意义。

附图说明

图1是本装置的整体结构示意图；

图2是本装置中高度调节板的结构示意图；

图3是本装置中下支架和四棱锥空心壳体的结构示意图；

图4是本装置中四棱锥空心壳体内部结构示意图；

图5是本装置中下支架与四棱锥空心壳体的连接部分示意图；

图6是本装置中一个独立预热装置的结构示意图；

图中：1、立柱，2、丝杆，3、驱动电机，4、上支架，5、下支架，6、高度调节板，7、红外线测温装置，8、四棱锥空心壳体，9、加热棒，10、反光板，11、控制系统，12、球形凹槽，13、球形凸台。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，如图 1 所示，包括立柱1、丝杆2、驱动电机3，上支架4、下支架5，高度调节板6、红外线测温装置7、四棱锥空心壳体8、加热棒9、反光板10以及控制系统11；其中，上支架4、下支架5和高度调节板6均采用铝合金材质，以减轻整个装置的重量；上支架4的两侧套接在水平固定的两根丝杆2上，丝杆2两端分别由立柱1支撑，丝杆2一端设置有驱动电机3，驱动电机3转动时，驱动丝杆2转动，从而带动上支架4在丝杆2上水平移动，上支架4和下支架5通过高度调节板6连接，上下均由螺栓固定，高度调节板6如图2所示，内部为直槽口结构，通过调节固定上支架4和下支架5的螺栓位置，实现调节下支架5与铺粉面的距离；上支架4内侧安装红外线测温装置7，对所铺粉末进行测温，下支架5的下部设置多个在立体空间内方向可调的四棱锥空心壳体8如图3所示，四棱锥空心壳体采用铝合金或不锈钢材质，通过铸造或冲压成型；四棱锥空心壳体8内部如图4所示，安装多层加热棒9，每层由四个加热棒组成方形，加热棒9可以是硅碳棒或者陶瓷管内部安装电阻丝、加热石英管；四棱锥空心壳体8的内壁上还设置有反光板10，反光板10为平直结构，对加热棒9辐射的热量进行反射，提升加热效率；下支架5与四棱锥空心壳体8的连接部分如图5所示，呈球形凹槽12和球形凸台13结构，由于球形凹槽12和球形凸台13大小匹配，球形凸台13可以在球形凹槽12中自由转动，实现四棱锥空心壳体8在立体空间向各个方向旋转，从而调整加热方向和加热面积；单个的四棱锥空心壳体8及安装在壳体内部的加热棒9、反光板10构成一个独立的预热装置如图6所示，每个预热装置和红外线测温装置7均与控制系统11相连，根据红外线测温装置7反馈的温度信息，控制每个四棱锥空心壳体8的朝向及其内部加热棒9的温度，实现所铺粉末预热温度的整体均匀性。

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，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，其特征在于：包括立柱、丝杆、驱动电机、 上支架、下支架、 高度调节板、红外线测温装置、四棱锥空心壳体、加热棒、反光板以及控制系统；所述上支架的两侧套接在水平固定的两根丝杆上，丝杠两端分别由立柱支撑，丝杆一端设置有驱动电机，用于驱动丝杆转动，带动上支架水平移动，上支架和下支架通过高度调节板连接，由螺栓固定，上支架、下支架及高度调节板均采用铝合金材质，高度调节板内部为直槽口结构，可以调节下支架与铺粉面的距离，上支架内侧安装红外线测温装置，对所铺粉末进行测温，下支架的下部设置多个在立体空间内方向可调的四棱锥空心壳体，四棱锥空心壳体采用铝合金或不锈钢材质，通过铸造或冲压成型，四棱锥空心壳体内部安装多层加热棒，所述加热棒为硅碳棒或陶瓷管内部安装电阻丝、加热石英管，内壁上还设置有反光板，所述反光板为平直结构，对加热棒辐射的热量进行反射；单个的四棱锥空心壳体及安装在壳体内部的加热棒、反光板构成一个独立的预热装置，每个预热装置和红外线测温装置均与控制系统相连，根据红外线测温装置反馈的信息，控制每个四棱锥空心壳体的朝向及其内部加热棒的温度，实现所铺粉末预热均匀。

2.根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，其特征在于：所述下支架与四棱锥空心壳体的连接部分分别为球形凹槽和球形凸台结构，所述球形凹槽和球形凸台大小匹配，球形凸台可以在球形凹槽中自由转动，实现四棱锥空心壳体在立体空间向各个方向旋转，从而调整加热方向和加热面积。