CN106914618A - 一种激光烧结增材加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光烧结增材加工设备，包括用于放置已打印材料的基板、用于放置未打印材料的材料缸和用于向所述基板水平推送未打印材料的送粉装置，还包括预加热板和驱动装置，所述预加热板的底面用于对所述材料缸上方的未打印材料进行预热，所述送粉装置送料过程中，所述驱动装置控制所述预加热板与未打印材料分离，所述送粉装置送料完成后，所述驱动装置驱动所述预加热板移动至所述材料缸上方并使所述预加热板的底面与未打印材料接触。确保缩小未打印材料和已打印材料的温度差；加热面积大，加热温度和移动距离可控，自动化程度高、预热效果好、灵活性高，进而提高产品质量。

Description

一种激光烧结增材加工设备
技术领域
本发明涉及激光加工领域，特别是涉及一种激光烧结增材加工设备。
背景技术
选择性激光熔融(Selective Laser melting，SLM)技术是现阶段主流的增材制造工艺之一，主要利用激光束、电子束等，将局部的金属、陶瓷粉末材料加热熔融，并逐层扫描快速堆叠成型，最终制造出复杂形状的三维实体产品，其具备材料利用率高、机械加工量小、制造周期短，一体化成型等优点。激光烧结增材加工设备的打印步骤为：首先，水平方向移动的送粉装置将材料缸的材料输送平铺到基板上，然后，在基板垂直方向的激光束或电子束聚焦在局部区域上进行高温加热，使粉末熔融粘接成型，最后不断重复上述步骤，直至打印完成。
对温度的控制是影响快速成型质量的关键因素之一，由于同一平面或者层与层之间的熔融区域与非熔融区域存在较大的温差，容易在成型件中形成内应力，尤其对于陶瓷类脆性材料的快速成型件，较大的内应力极易导致结构开裂或变形，因此需要在加工过程中进行预热。
常规的预热装置设计在工作基板下方，可直接对基板进行预热，间接地预热与基板接触的粉末，以提高打印材料与基板的结合强度，但是该装置对于接触层以上的粉末加热效果显著下降，达不到预热效果。此外，在铺粉的时候，未打印的材料层与已打印的材料层之间也存在明显的温差。
因此，如何提供一种能够改善预热效果及产品质量的激光烧结增材加工设备是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种激光烧结增材加工设备，能够改善预热效果，进入提高产品质量。
为解决上述技术问题，本发明提供一种激光烧结增材加工设备，包括用于放置已打印材料的基板、用于放置未打印材料的材料缸和用于向所述基板水平推送未打印材料的送粉装置，还包括预加热板和驱动装置，所述预加热板的底面用于对所述材料缸上方的未打印材料进行预热，所述送粉装置送料过程中，所述驱动装置控制所述预加热板与未打印材料分离，所述送粉装置送料完成后，所述驱动装置驱动所述预加热板移动至所述材料缸上方并使所述预加热板的底面与未打印材料接触。
优选地，所述预加热板设置于所述材料缸上方，所述驱动装置能够驱动所述预加热板竖直运动。
优选地，还包括竖直设置的预加热导轨，所述预加热板能够沿所述预加热导轨移动，且所述预加热导轨的长度大于所述送粉装置的高度。
优选地，所述预加热导轨上设置有耐高温硅橡胶密封垫。
优选地，还包括水平设置的送粉导轨，所述送粉装置能够沿所述送粉导轨移动。
优选地，所述预加热板的底面与所述材料缸横截面的形状及尺寸相同。
优选地，所述基板设置于工作缸内，所述工作缸的一侧设置有所述材料缸，所述工作缸的另一侧设置有用于放置废料的废料缸。
优选地，所述预加热板内设置有加热管。
优选地，所述加热管具体为不锈钢加热管、石英辐射加热管、铁氟龙加热管、钛加热管、钼加热管和/或碳纤维加热管。
优选地，所述预加热板内设置有温度检测器。
本发明提供一种激光烧结增材加工设备，包括用于放置已打印材料的基板、用于放置未打印材料的材料缸和用于向基板水平推送未打印材料的送粉装置，还包括预加热板和驱动装置，预加热板的底面用于对材料缸上方的未打印材料进行预热，送粉装置送料过程中，驱动装置控制预加热板与未打印材料分离，送粉装置送料完成后，驱动装置驱动预加热板移动至材料缸上方并使预加热板的底面与未打印材料接触。
预加热板可在逐层送粉之前对材料缸最上层的粉末进行大面积预热处理，确保对未打印材料的有效预热；通过控制预加热板与送粉装置保持交替错位移动，确保不影响送粉装置的正常运动，并可利用两次铺粉和打印的时间差预热材料，确保缩小未打印材料和已打印材料的温度差；加热面积大，加热温度和移动距离可控，自动化程度高、预热效果好、灵活性高，进而提高产品质量。
附图说明
图1为本发明所提供的激光烧结增材加工设备的一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种激光烧结增材加工设备，能够改善预热效果，进入提高产品质量。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明所提供的激光烧结增材加工设备的一种具体实施方式的结构示意图。
本发明具体实施方式提供一种激光烧结增材加工设备，基板1、材料缸2、送粉装置3、预加热板4和驱动装置，其中基板1用于放置已打印材料9，材料缸2用于放置未打印材料10，送粉装置3用于向基板1水平推送未打印材料10。预加热板4的底面用于对材料缸2上方的未打印材料10进行预热。
送粉装置3送料过程中，驱动装置控制预加热板4与未打印材料10分离，避免干涉，保证送粉装置3的正常工作，送粉装置3送料完成后，驱动装置驱动预加热板4移动至材料缸2上方并使预加热板4的底面与未打印材料10接触，完成对未打印材料10的预热。
其中，预加热板4的底面与材料缸2横截面的形状及尺寸相同，保证预加热面积足够对整层的未打印材料进行预加热。还可根据情况将预加热板4的底面设置为圆形或矩形，或其他形状。
同时，基板1设置于工作缸7内，工作缸7的一侧设置有材料缸2，工作缸7的另一侧设置有用于放置废料的废料缸8。即废料缸8、工作缸7和材料缸2依次水平设置。
预加热板4可在逐层送粉之前对材料缸2最上层的粉末进行大面积预热处理，确保对未打印材料10的有效预热；通过控制预加热板4与送粉装置3保持交替错位移动，确保不影响送粉装置3的正常运动，并可利用两次铺粉和打印的时间差预热材料，确保缩小未打印材料10和已打印材料9的温度差；加热面积大，加热温度和移动距离可控，自动化程度高、预热效果好、灵活性高，进而提高产品质量。
可以加工金属、陶瓷或金属陶瓷粉末，包括钛及其合金、钴铬钼合金、不锈钢、镁及其合金、镍及其合金、碳化钨、碳化钛等一种或多种粉末。
在本发明具体实施方式提供的加工设备中，预加热板4具有多种移动方式，可以将预加热板4设置于材料缸2上方，驱动装置能够驱动预加热板4竖直运动。送粉装置3送料过程中，驱动装置驱动预加热板4向上移动并保持与未打印材料10分离，避免干涉，保证送粉装置3的正常工作，送粉装置3送料完成后，驱动装置驱动预加热板4向下移动使预加热板4的底面与未打印材料10接触，完成对未打印材料10的预热。当然预加热板4也可倾斜移动或水平加竖直组合移动，均在本发明的保护范围之内。
为了提高移动过程中的稳定性，还可设置竖直的预加热导轨5，预加热板4能够沿预加热导轨5移动，且预加热导轨5的长度大于送粉装置3的高度，预加热板4移动至预加热导轨5顶端后即可避免干涉。可在预加热导轨5上设置耐高温硅橡胶密封垫。还可设置水平的送粉导轨6，送粉装置3能够沿送粉导轨6移动。且送粉装置3包括刮刀和铺料辊等。
在上述各具体实施方式提供的激光烧结增材加工设备的基础上，可通过在预加热板4内设置有加热管的方式实现加热。加热管具体为不锈钢加热管、石英辐射加热管、铁氟龙加热管、钛加热管、钼加热管、碳纤维加热管中的一种或多种，根据情况调整加热管的类型。并在预加热板4内设置温度检测器，可实时监控预加热温度，温度控制范围为100～1000℃。
以上对本发明所提供的激光烧结增材加工设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光烧结增材加工设备，包括用于放置已打印材料(9)的基板(1)、用于放置未打印材料(10)的材料缸(2)和用于向所述基板(1)水平推送未打印材料(10)的送粉装置(3)，其特征在于，还包括预加热板(4)和驱动装置，所述预加热板(4)的底面用于对所述材料缸(2)上方的未打印材料(10)进行预热，所述送粉装置(3)送料过程中，所述驱动装置控制所述预加热板(4)与未打印材料(10)分离，所述送粉装置(3)送料完成后，所述驱动装置驱动所述预加热板(4)移动至所述材料缸(2)上方并使所述预加热板(4)的底面与未打印材料(10)接触。
2.根据权利要求1所述的激光烧结增材加工设备，其特征在于，所述预加热板(4)设置于所述材料缸(2)上方，所述驱动装置能够驱动所述预加热板(4)竖直运动。
3.根据权利要求2所述的激光烧结增材加工设备，其特征在于，还包括竖直设置的预加热导轨(5)，所述预加热板(4)能够沿所述预加热导轨(5)移动，且所述预加热导轨(5)的长度大于所述送粉装置(3)的高度。
4.根据权利要求3所述的激光烧结增材加工设备，其特征在于，所述预加热导轨(5)上设置有耐高温硅橡胶密封垫。
5.根据权利要求4所述的激光烧结增材加工设备，其特征在于，还包括水平设置的送粉导轨(6)，所述送粉装置(3)能够沿所述送粉导轨(6)移动。
6.根据权利要求1所述的激光烧结增材加工设备，其特征在于，所述预加热板(4)的底面与所述材料缸(2)横截面的形状及尺寸相同。
7.根据权利要求1所述的激光烧结增材加工设备，其特征在于，所述基板(1)设置于工作缸(7)内，所述工作缸(7)的一侧设置有所述材料缸(2)，所述工作缸(7)的另一侧设置有用于放置废料的废料缸(8)。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的激光烧结增材加工设备，其特征在于，所述预加热板(4)内设置有加热管。
9.根据权利要求8所述的激光烧结增材加工设备，其特征在于，所述加热管具体为不锈钢加热管、石英辐射加热管、铁氟龙加热管、钛加热管、钼加热管和/或碳纤维加热管。
10.根据权利要求9所述的激光烧结增材加工设备，其特征在于，所述预加热板(4)内设置有温度检测器。
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