CN106003724B - 一种选择性激光烧结sls铺粉滚筒 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种选择性激光烧结SLS铺粉滚筒，包括空心铺粉滚筒、铺粉刮刀、滚筒支架、加热系统、测温系统、变形监测装置以及控制系统；空心铺粉滚筒和铺粉刮刀固定在滚筒支架上，测温系统和加热系统设置在空心铺粉滚筒内部对粉末进行测温和预热，在铺粉刮刀或空心铺粉滚筒前安装监测零件翘曲变形的变形监测装置，控制系统连接加热系统、测温系统和变形监测装置用于控制各系统正常运行；本发明提高了SLS成形时铺粉效率与铺粉质量，从而提高了制品质量及生产效率，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铺粉滚筒
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铺粉滚筒。
背景技术
3D打印技术是快速成形技术的一种，是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，该技术将信息网络技术与先进材料制备技术、数字制造技术紧密结合，是先进制造业的重要组成部分。3D打印技术可以大大拓展产品创意与创新空间；极大缩短新产品研发周期，降低研发成本；简化制造环节，提高产品质量与可靠性；可以制造出一些传统工艺无法加工的零部件，甚至能够支撑个性化定制等高级创新模式的实现。与传统制造方法相比，该技术具有生产周期短、精密程度高、成本低的优势，并且可以灵活地改变设计方案，实现柔性生产，在新产品开发中具有广阔的应用前景。
3D打印成形技术主要有选择性激光烧结（SLS）、选择性激光熔化（SLM）、光固化立体成形（SLA）等。选择性激光烧结（SLS）成形时，送料缸上升，铺粉滚筒移动，在工作平台上铺一层粉末，然后激光束在计算机控制下按照截面轮廓对粉末进行烧结，使粉末熔化继而形成一层固体轮廓。第一层烧结完成后，工作台下降一定高度，并在上面重铺一层粉末，进行下一层烧结，如此循环，制备出零件。选择性激光烧结材料主要有尼龙、蜡粉、ABS、覆膜砂、聚碳酸脂等材料。
目前选择性激光烧结（SLS）成形时，仍存在以下问题：①成形粉末预热系统复杂,加热效率低。②一套铺粉装置不能对多种粉末铺粉。传统铺粉装置通常为单一的铺粉刮刀或铺粉滚筒，难以对多种粉末进行铺粉，需要人工进行拆卸安装。例如，当成形粉末为金属粉、陶瓷粉、覆膜砂时，需要将铺粉装置人工换成铺粉刮刀；成形粉末为树脂、高分子等材料时，需要将铺粉装置人工换成铺粉滚筒，此过程复杂，影响成形效率。③零件翘曲变形不能监测。铺粉过程中，难以监测零件的翘曲变形，影响铺粉滚筒的运动，从而影响铺粉质量。
为了解决上述问题，本发明提出了一种选择性激光烧结SLS铺粉滚筒，该铺粉滚筒具有以下功能：①铺粉的同时能够对粉末进行预热，提高粉末预热效率；②同时安装铺粉刮刀和铺粉滚筒，能够切换，实现对多种粉末进行铺粉。③铺粉刮刀或铺粉滚筒前安装零件翘曲变形监测装置，能够监测零件的翘曲变形，提醒操作者调整工艺参数，保证制品质量；该发明提高了SLS成形时铺粉效率与铺粉质量，从而提高了制品质量及生产效率，对SLS成形技术的发展具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提出一种选择性激光烧结SLS铺粉滚筒，能够有效提高打印效率和产品质量，制备组织性能优良的制品。
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铺粉滚筒，包括空心铺粉滚筒、铺粉刮刀、滚筒支架、加热系统、测温系统、变形监测装置以及控制系统；
所述空心铺粉滚筒和铺粉刮刀安装在滚筒支架上，空心铺粉滚筒内部安装有测温系统和加热系统，用于对空心铺粉滚筒进行测温和预热，空心铺粉滚筒前面安装铺粉刮刀，铺粉刮刀和空心铺粉滚筒之间通过连接杆连接，连接杆中部加工有滑槽，滑槽内设置有连接杆固定螺栓拧在滚筒支架上，所述铺粉刮刀两侧加工有滑槽，滑槽内设置铺粉刮刀固定螺栓拧在滚筒支架侧壁上，铺粉刮刀两侧设置变形监测装置支架，变形监测装置通过变形监测装置固定螺栓固定在变形监测装置支架上，所述控制系统分别与加热系统、测温系统和变形监测装置连接，用于控制加热系统、测温系统和变形监测装置。
所述加热系统主要包括加热棒，测温系统主要包括测温电偶，加热棒和测温电偶均设置于空心铺粉滚筒的内部，通过控制系统处理测温数据并调节加热棒工作；
所述铺粉刮刀上设置有刮刀耳朵，连接杆的两端分别和刮刀耳朵及空心铺粉滚筒通过螺栓铰链在一起；
所述空心铺粉滚筒材质可选H13、17Ni12Mo2302、1Cr18Ni9304、0Cr19Ni9304L、W6Mo5Cr4V2等，空心铺粉滚筒内径为10-20mm，外径为15-25mm，空心铺粉滚筒内部为环形凸台和环形凹槽结构，环形凸台的宽度为5-10mm，凸台高度为1-5mm；环形凹槽的宽度为5-10mm，凹槽的深度为1-5mm；
所述铺粉刮刀材料采用高速钢，形状采用直角梯形结构，其中锐角为45°，钝角为135°；
所述变形监测装置主要由红外线发射器和红外线感应器组成，红外线发射器和红外线感应器分别通过螺栓固定在铺粉刮刀两侧的变形监测装置支架上，红外线发射器不断发出红外线，并且不断被红外线感应器接收，当红外线发射器发出的红外线被翘曲变形零件挡住时，红外线感应器接收不到红外线，此时反馈信号会被传递给控制系统。
本发明的有益效果为：
①能够实时对所铺粉末进行预热，提高粉末预热效率；
②同时安装铺粉刮刀和铺粉滚筒，并且能够切换，能够实现对多种粉末进行铺粉。
③在铺粉刮刀或铺粉滚筒前安装零件翘曲变形监测装置，从而提醒操作者调整工艺参数，保证制品质量。
本发明提高了SLS成形时铺粉效率与铺粉质量，从而提高了制品质量及生产效率，对SLS成形技术的发展具有重要意义。
附图说明
图1是选择性激光烧结SLS铺粉滚筒的结构示意图；
图2是本发明中空心铺粉滚筒与铺粉刮刀的结构示意图；
图3是本发明中空心铺粉滚筒内部的结构示意图；
图中：1、空心铺粉滚筒，2、铺粉刮刀，3、滚筒支架，4、控制系统，5、连接杆，6、连接杆固定螺栓，7、铺粉刮刀固定螺栓，8、变形监测装置支架，9、变形监测装置固定螺栓，10、刮刀耳朵，11、加热棒，12、测温电偶，13、红外线发射器，14、红外线感应器。
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铺粉滚筒，如图1所示，包括空心铺粉滚筒1、铺粉刮刀2、滚筒支架3、加热系统、测温系统、变形监测装置和控制系统4。
所述空心铺粉滚筒1和铺粉刮刀2安装在滚筒支架3上，空心铺粉滚筒1内部安装有测温系统和加热系统，用于对空心铺粉滚筒进行测温和预热，空心铺粉滚筒1前面安装铺粉刮刀2，铺粉刮刀2和空心铺粉滚筒1之间通过连接杆5连接，连接杆5中部加工有滑槽，滑槽内设置有连接杆固定螺栓6拧在滚筒支架3上，所述铺粉刮刀2两侧加工有滑槽，滑槽内设置铺粉刮刀固定螺栓7拧在滚筒支架3侧壁的滑槽上，铺粉刮刀2和铺粉滚筒1之间为杠杆结构，可以交替工作，当需要铺粉刮刀2铺粉时，通过调整铺粉刮刀固定螺栓7，使铺粉刮刀2下降，铺粉滚筒1升高，实现铺粉刮刀2铺粉，当需要空心铺粉滚筒1铺粉时，调整铺粉刮刀固定螺栓7使铺粉刮刀2上升，空心铺粉滚筒1下移，实现铺粉滚筒1铺粉；铺粉刮刀2两侧设置变形监测装置支架8，变形监测装置通过变形监测装置固定螺栓9固定在变形监测装置支架8上，所述控制系统分别与加热系统、测温系统和变形监测装置连接，用于控制加热系统、测温系统和变形监测装置。
如图2所示，铺粉刮刀上设置有刮刀耳朵10，连接杆5的两端分别和刮刀耳朵10及空心铺粉滚筒1通过螺栓铰链在一起；
所述空心铺粉滚筒1材质可选H13、17Ni12Mo2302、1Cr18Ni9304、0Cr19Ni9304L、W6Mo5Cr4V2等，空心铺粉滚筒1内径为10-20mm，外径为15-25mm，空心铺粉滚筒1内部为环形凸台和环形凹槽结构，环形凸台的宽度为5-10mm，凸台高度为1-5mm；环形凹槽的宽度为5-10mm，凹槽的深度为1-5mm；
所述铺粉刮刀材料采用高速钢，形状采用直角梯形结构，其中锐角为45°，钝角为135°。
如图3所示，所述加热系统主要包括加热棒11，测温系统主要包括测温电偶12，加热棒11和测温电偶12均设置于空心铺粉滚筒1的内部，通过控制系统处理测温数据并调节加热棒11工作。
变形监测装置，如图1所示，主要由红外线发射器13和红外线感应器14组成，红外线发射器13和红外线感应器14分别通过螺栓固定在铺粉刮刀2两侧的变形监测装置支架8上，红外线发射器13不断发出红外线信号，并且不断被红外线感应器14接收，当红外线发射器13发出的红外线信号被翘曲变形零件挡住时，红外线感应器14接收不到红外线信号，此时反馈信号会被传递给控制系统。
本发明中的空心铺粉滚筒1内部为空心，并且带有凸台和凹槽，在铺粉滚筒内部安装的加热系统和测温系统，对空心铺粉滚筒1进行加热，加热后的空心铺粉滚筒在铺粉时对粉末进行了预热，提高了粉末的预热效率，空心铺粉滚筒1前面安装铺粉刮刀2，空心铺粉滚筒1与铺粉刮刀2为杠杆结构，可以交替工作，实现了刮刀铺粉和滚筒铺粉两种铺粉方式，在铺粉刮刀2或空心铺粉滚筒1前安装零件翘曲变形监测装置，能够监测零件的翘曲变形，提醒操作者调整工艺参数，保证产品质量。
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 (6)

1.一种选择性激光烧结SLS铺粉滚筒，其特征在于：包括滚筒支架、空心铺粉滚筒、铺粉刮刀、加热系统、测温系统、变形监测装置以及控制系统；所述空心铺粉滚筒和铺粉刮刀安装在滚筒支架上，空心铺粉滚筒内部安装有测温系统和加热系统，用于对空心铺粉滚筒进行测温和预热，空心铺粉滚筒前面安装铺粉刮刀，铺粉刮刀和空心铺粉滚筒之间通过连接杆连接，连接杆中部加工有滑槽，滑槽内设置有连接杆固定螺栓拧在滚筒支架上，所述铺粉刮刀两侧加工有滑槽，滑槽内设置铺粉刮刀固定螺栓拧在滚筒支架侧壁上，铺粉刮刀两侧设置变形监测装置支架，变形监测装置通过变形监测装置固定螺栓固定在变形监测装置支架上，所述控制系统分别与加热系统、测温系统和变形监测装置连接，用于控制加热系统、测温系统和变形监测装置。
2.根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结SLS铺粉滚筒，其特征在于：所述铺粉刮刀上设置有刮刀耳朵，连接杆的两端分别和刮刀耳朵及空心铺粉滚筒通过螺栓铰链在一起。
3.根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结SLS铺粉滚筒，其特征在于：所述空心铺粉滚筒材质为H13、17Ni12Mo2302、1Cr18Ni9304、0Cr19Ni9304L、W6Mo5Cr4V2其中之一，空心铺粉滚筒内径为10-20mm，外径为15-25mm，空心铺粉滚筒内部为环形凸台和环形凹槽结构，环形凸台的宽度为5-10mm，凸台高度为1-5mm；环形凹槽的宽度为5-10mm，凹槽的深度为1-5mm。
4.根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结SLS铺粉滚筒，其特征在于：所述铺粉刮刀材料采用高速钢，形状采用直角梯形结构，其中锐角为45°，钝角为135°。
5.根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结SLS铺粉滚筒，其特征在于：所述加热系统包括加热棒，测温系统包括测温电偶，加热棒和测温电偶均设置于空心铺粉滚筒的内部，通过控制系统处理测温数据并调节加热棒工作。
6.根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结SLS铺粉滚筒，其特征在于：所述变形监测装置由红外线发射器和红外线感应器组成，红外线发射器和红外线感应器分别通过螺栓固定在铺粉刮刀两侧的变形监测装置支架上，红外线发射器不断发出红外线，并且不断被红外线感应器接收，当红外线发射器发出的红外线被翘曲变形零件挡住时，红外线感应器接收不到红外线，此时反馈信号会被传递给控制系统。
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