CN106891005B - 一种3d打印装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种3D打印装置，包括激光头组件，所述激光组件包括透镜组件和设置在所述透镜组件下面的送粉组件；在所述激光头组件下部周围设置有电磁组件，所述电磁组件包括多个电磁感应线圈，在所述电磁线圈上部设置有电磁屏蔽组件。与现有技术相比，本发明在电磁组件上面设置有电磁屏蔽组件，电磁屏蔽组件可以防止粉末的喷出的过程中，受到电磁线圈的不良影响，从而保证粉末能够更均匀的喷出到工作区域，提高工件的成型质量。
Description
技术领域
本发明涉及快速制造领域装置，具体涉及一种3D打印装置。
背景技术
3D打印机(3D Printers)又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。3D打印机由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成的。在打印之前，先在电脑中建模设计一个完整的三维立体模型，然后再进行打印输出。由于无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短了产品的生产周期，提高了生产效率。
3D打印的核心是将所需成形工件的复杂3D形体通过切片处理转化称为简单的2D截面的组合，因此不必采用传统的加工机床和模具，依据工件的三维计算机辅助设计模型，在计算机控制的快速成形机上，沿着高度方向逐层沉积材料，成形工件的一系列2D截面薄片层，并使片层与片层相互粘接，最终堆积成三维工件。
当使用3D打印制造金属工件时，需要使用激光打印设备。传统的激光打印设备包括激光发生器、激光喷头、机械臂及工作台，激光发生器的作用是产生激光、该激光喷头安装于机械臂上。在整个3D打印过程中，由机械臂带动激光喷头在工作台上完成。激光喷头组件主要包括激光头和粉末喷头组件，该粉末喷头组件只包括粉末喷头，粉末喷头连接送粉管路和保护气体管路。在工作过程中，粉末被喷出后，激光快速将粉末融化，然后在极短的时间内快速凝固形成工件的形状。
对于3D打印过程，金属粉末瞬间融化然后凝固形成工件，因此其工件质量对于成型工艺有着严格的要求，很多因素都会影响工件的成型质量，包括粉末喷头的结构，其影响粉末的输送，并且成型工艺对于工件质量也有着重要的影响。中国专利CN103774136公开了一种辅助钛合金激光沉积修复的线圈式电磁搅拌装置，在电磁搅拌装置外部设有感应线圈，缠绕在铁芯上的四个铜线圈均匀地分布于激光送粉喷嘴周围，与激光送粉喷嘴同轴，使得激光沉积修复熔池时刻处于磁场的中心位置。
但是，上述现有技术的问题在于，设置电磁线圈虽然能够在工作区域产生强度和速率均可调的精确均匀磁场，能够发挥搅拌作用，但是改磁场对于粉末的喷出也产生了不良的影响，不能使得粉末均匀的喷射到激光束的焦点，从而影响工件质量。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种3D打印装置，其能够解决粉末在喷出过程中受到的电磁线圈的不良影响。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种一种3D打印装置，包括：
激光头组件，包括透镜组件和设置在所述透镜组件下面的送粉组件；
在所述激光头组件下部周围设置有电磁组件，所述电磁组件包括多个电磁感应线圈，在所述电磁线圈上部设置有电磁屏蔽组件。
优选的，所述电磁屏蔽组件为水平设置在激光头组件周围的圆环屏蔽板。
优选的，所述透镜组件，包括透镜支架和安装在所述透镜支架上的透镜。
优选的，所述送粉组件从上至下依次包括竖直设置的圆筒组件、与所述圆筒组件连接的第一圆弧组件、与所述第一圆弧组件连接的第一圆椎组件；所述第一圆弧组件的形状为从内圆弧过渡到外圆弧的形状；在所述送粉组件外部设置有冷却水腔组件。
优选的，所述第一圆弧组件包括内部圆弧壁板和外部圆弧壁板。
优选的，所述第一圆锥组件包括与所述内部圆弧壁板连接的并呈轴向对称分布的内活动支板、与所述外部圆弧壁板连接的并呈轴向对称分布的外活动支板。
优选的，在所述内活动支板与所述外活动支板之间设置有表面光滑的局部突起物，所述局部突起物固定在所述外活动支板的内表面。
优选的，在所述第一圆锥组件的下面设置有可上下活动的升降调节筒。
优选的，所述升降调节筒与外活动支板的外表面可滑动的相接触。
优选的，所述第一圆锥组件的锥度在20-40度的范围内调节。
本发明公开一种3D打印装置，包括激光头组件，所述激光组件包括透镜组件和设置在所述透镜组件下面的送粉组件；在所述激光头组件下部周围设置有电磁组件，所述电磁组件包括多个电磁感应线圈，在所述电磁线圈上部设置有电磁屏蔽组件。与现有技术相比，本发明在电磁组件上面设置有电磁屏蔽组件，电磁屏蔽组件可以使得防止粉末的喷出的过程中，受到电磁线圈的不良影响，从而保证粉末能够更均匀的喷出到工作区域，提高工件的成型质量。
附图说明
图1本发明提供的3D打印装置的示意图；
图2为3D打印装置的激光头组件的示意图；
图3为激光头组件中的第一圆弧组件示意图。
具体实施方式
请参见附图1，本发明提供的3D打印装置的示意图，具体包括激光头组件，所述激光头组件包括透镜组件101和在所述透镜组件下面的送粉组件102。在所述激光头组件下部设置有电磁组件202，所述电磁组件包括多个电磁感应线圈203，所述电磁感应线圈由多组对称的缠绕在铁芯外面的铜线圈组成。通过所述电磁感应线圈，使得激光工作区域，即设置在工作台205上的工件206上的激光工作区时刻处于磁场的中心位置，电磁线圈的大小和转动速率可调，从而达到不同的电磁强度。进一步的，为了避免电磁线圈对金属粉末产生影响，在电磁线圈的上面水平设置有圆环状的屏蔽板204。通过所述屏蔽板，可以把电磁屏蔽到粉末以外，这样粉末在输送过程中就不会受到影响，从而提高工件的成型质量。与现有技术相比，本发明在电磁组件上面设置有电磁屏蔽组件，电磁屏蔽组件可以使得防止粉末的喷出的过程中，受到电磁线圈的不良影响，从而保证粉末能够更均匀的喷出到工作区域，提高工件的成型质量。
请参见图2，为本发明提供的激光头的一种实施方式的示意图，包括透镜组件，包括透镜支架301和水平安装在所述透镜支架上的聚光透镜302，聚光透镜的作用在于对激光束进行聚焦。在透镜组件下面为送粉组件，所述送粉组件的作用在于输送金属粉末，金属粉末聚焦到聚光束的焦点上面，然后经过快速熔化和凝固，完成金属工件的3D打印工序。
在一种实施方式中，送粉组件从上至下依次包括竖直设置的圆筒组件401，所述圆筒组件由内筒壁401a和外筒壁401b组成，内筒壁和外筒壁之间与粉末输送管道401c连接，金属粉末从粉末输送管道输送到内筒壁和外筒壁之间，在内筒壁的上部安装有保护镜片501a，设置保护镜片的作用在于可以防止受激光加热的粉末飞起从而损伤激光头。在外筒壁的外侧设置有冷却水腔501b，冷却水腔连接有冷却水入口和冷却水出口，通过冷却水循环可以降低保护镜片的周围温度，防治保护镜片受热炸裂。粉末输送管道可以圆周连接在外筒壁的周围，向内输送金属粉末。
在圆筒组件的下方，设置有第一圆弧组件601，请同时参见图3，为第一圆弧组件的放大示意图，所述第一圆弧组件的形状是从内圆弧601a过渡到外圆弧601b的形状，包括内圆弧壁板601c、与外筒壁连接的外圆弧壁板601d，金属粉末从内外圆筒壁之间进入到第一圆弧组件内。
在所述第一圆弧组件的下部设置有第一圆锥组件，所述第一圆锥组件包括送粉嘴内圈701a和送粉嘴外圈701b，所述送粉嘴内圈由多个沿轴向分布的内活动支板组成，所述内活动支板与所述内圆弧壁板通过铰接的方式连接，这样可以绕着内圆弧壁板转动，所述外活动支板与所述外圆弧壁板也通过铰接的方式连接，这样可以绕着外圆弧壁板转动，内活动支板与外活动支板通过固定在外活动支板内表面的表面光滑的局部突起物801a连接，内活动支板与外活动支板平行设置。
通过设置所述第一圆弧组件，所述粉末从圆筒壁往下运动到圆弧组件，由于圆弧组件的过渡效果，让粉末更缓和的运动到圆椎组件中去，可以防治产生粉末的瞬时阻碍效果。另外，第一圆锥组件的锥度优选为20-40度，更优选为30度，第一圆锥组件的锥度被定义为内活动支板或外活动支板与竖直轴向所成的夹角。这样，通过设置第一圆弧组件，就可以防止产生粉末的瞬间受阻问题，从而使得粉末的输送更加均匀，提高工件的成型质量。
为了调节外活动支板的角度，进一步设置有升降调节筒801b，升降调节筒与外筒壁通过螺纹连接，升降调节筒可以沿外筒壁上下移动，升降调节筒与外活动支板的外表面可滑动的相接触。当升降调节筒上下运动时，可以带动外活动支板旋转运动，从而调节第一圆椎组件的角度，将粉末聚焦到不同的位置。
以上仅是本发明的优选实施方式，这些优选方式仅是本发明的一种示例性的说明，这种示例性的说明不应理解为对本发明的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种3D打印装置，其特征在于，包括：
激光头组件，包括透镜组件和设置在所述透镜组件下面的送粉组件；
在所述激光头组件下部周围设置有电磁组件，所述电磁组件包括多个用于电磁搅拌的电磁感应线圈，所述电磁感应线圈设置于激光工作区域，在所述电磁线圈上部设置有电磁屏蔽组件；
其中，所述电磁屏蔽组件为水平设置的圆环屏蔽板；所述圆环屏蔽板的中心轴线与所述激光头组件的中心轴线同轴；
所述透镜组件，包括透镜支架和安装在所述透镜支架上的透镜；
所述送粉组件从上至下依次包括竖直设置的圆筒组件、与所述圆筒组件连接的第一圆弧组件、与所述第一圆弧组件连接的第一圆椎组件；所述第一圆弧组件的形状为从内圆弧过渡到外圆弧的形状；在所述送粉组件外部设置有用于降低保护镜片的温度的冷却水腔组件。
2.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于，所述第一圆弧组件包括内部圆弧壁板和外部圆弧壁板。
3.根据权利要求2所述的3D打印装置，其特征在于，所述第一圆锥组件包括与所述内部圆弧壁板铰接的并呈轴向对称分布的内活动支板、与所述外部圆弧壁板铰接的并呈轴向对称分布的外活动支板。
4.根据权利要求3所述的3D打印装置，其特征在于，在所述内活动支板与所述外活动支板之间设置有表面光滑的局部突起物，所述局部突起物固定在所述外活动支板的内表面。
5.根据权利要求4所述的3D打印装置，其特征在于，在所述第一圆锥组件的下面设置有可上下活动的、用于调节所述外活动支板角度的升降调节筒。
6.根据权利要求5所述的3D打印装置，其特征在于，所述升降调节筒与外活动支板的外表面可滑动的相接触。
7.根据权利要求6所述的3D打印装置，其特征在于，所述第一圆锥组件的锥度在20-40度的范围内调节。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20181030 |