CN107599383A - 一种激光选区融化/烧结二元粉末铺粉系统 - Google Patents
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Abstract
一种激光选区融化/烧结二元粉末铺粉系统，包括成形工作台，成形工作台上表面前后方向分别设置了直线运动单元，第一直线运动单元与二元铺粉装置连接，二元铺粉装置与支撑导轨相接，支撑导轨安装在成形工作台上，第二直线运动单元与清粉装置连接，成形工作台的中间部位为成形基板，成形基板左右两侧分别设有左、右侧收粉口，成形基板下部连接有成型缸，成型缸左右两侧设计有左、右侧收粉箱，二元铺粉装置内部设有两个粉盒，粉盒下方均设置了定量供粉轴，定量供粉轴通过供粉轴套安装在U形安装基座上，定量供粉轴和摆动电机连接，本发明实现3D打印在同一加工层，在不同的区域打印不同的粉末，完成同一零件的不同部位含有不同材料组成。
Description
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种激光选区融化/烧结二元粉末铺粉系统。
背景技术
由于激光选区融化/烧结技术在制备高性能高精度的复杂零件方面具有突出的优势，已经成为目前增材制造技术研究领域的热点之一。激光选区融化/烧结技术核心特点是逐层加工，从而实现零件的自由成形，可以按照零件的使用需求，从而实现零件的控形控性制造。
目前，传统的激光选区融化/烧结技术的铺粉系统，无论是上部供粉还是下部供粉，由其铺粉特点所决定的是：在同一铺粉层厚上只能加工一种粉末。现有采用铺粉系统的增材制造技术在打印梯度材料时还主要依靠沿着打印方向改变零件的空隙结构从而实现梯度制造。然而，从实际工程应用出发，零件的不同部位应采用不同的材料，从而实现零件不同部位表现不同的性能。而这对采用铺粉形式的增材制造技术，尤其是激光选区融化/烧结技术而言，还是一个难题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种激光选区融化/烧结二元粉末铺粉系统，实现3D打印在同一加工层，在不同的区域打印不同的粉末，完成同一零件的不同部位含有不同材料组成。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种激光选区融化/烧结二元粉末铺粉系统，包括成形工作台1，成形工作台1上表面前后方向设置了第一直线运动单元2和第二直线运动单元10，第一直线运动单元2和第二直线运动单元10呈平行方向，第一直线运动单元2通过第一T形块7与二元铺粉装置6的一端相连接，二元铺粉装置6另一端通过第二T形块9与支撑导轨8相接，支撑导轨8安装在成形工作台1上，第二直线运动单元10与清粉装置14连接，清粉装置14上分别安装了第一柔性清粉刷15和第二柔性清粉刷16，成形工作台1的中间部位为成形基板4，成形基板4左右两侧分别设有左侧收粉口3和右侧收粉口5，成形基板4下部连接有成型缸12，成型缸12左右两侧设计有左侧收粉箱13和右侧收粉箱11，左侧收粉箱13、右侧收粉箱11分别与左侧收粉口3、右侧收粉口5相对应。
所述的二元铺粉装置6包括外壳26，外壳26内部设有第一粉盒17和第二粉盒20，第一粉盒17和第二粉盒20下方均设置了定量供粉轴23，定量供粉轴23外部安装有供粉轴套22，供粉轴套22与第一粉盒17、第二粉盒20之间均设置了挡粉板21，供粉轴套22安装在U形安装基座24上，U形安装基座24固定在外壳26下底面上，在外壳26的外侧安装有铺粉刮板25，两个定量供粉轴23分别和第一摆动电机18、第二摆动电机19连接，第一摆动电机18、第二摆动电机19固定在外壳26上。
一种激光选区融化/烧结二元粉末铺粉系统的铺粉方法，包括以下步骤：
第一步：二元铺粉装置6内部的第一粉盒17和第二粉盒20内装入两种异种粉末，手动调节铺粉刮板25，进行铺粉刮板25调平工作；
第二步：第一直线运动单元2带动二元铺粉装置6移动至成形基板4与右侧收粉口5之间，此时第一摆动电机18带动相应定量供粉轴23旋转180度，完成一次第一种粉末的定量供粉，然后第一摆动电机18再次带动相应定量供粉轴23旋转180度完成复位；
第三步：第一直线运动单元2带动二元铺粉装置6移动至成形基板4与左侧收粉口3之间，完成第一种粉末的铺粉；此时开启激光，按照扫描路径完成A区域粉末激光烧结/烧结；随后第一直线运动单元2带动二元铺粉装置6移动至右侧收粉口5右侧，从而完成单个加工层A区域内第一种粉末的铺粉与激光加工；
第四步：成型缸12带动成形基板4向上上升一个加工层厚，第二直线运动单元10带动清粉装置14向右移动至右侧收粉口5处，将上一加工层内未融化的粉末清扫入右侧收粉口5内，随后第二直线运动单元10带动清粉装置14向左移动至左侧收粉口3左侧，成型缸12带动成形基板4向下下降两个加工层厚；
第五步：第一直线运动单元2带动二元铺粉装置6移动至成形基板4与右侧收粉口5之间，此时第二摆动电机19带动相应定量供粉轴23旋转180度，完成一次第二种粉末的定量供粉，然后第二摆动电机19再次带动相应定量供粉轴23旋转180度完成复位；
第六步：第一直线运动单元2带动二元铺粉装置6移动至成形基板4与左侧收粉口3之间，从而完成第二种粉末的铺粉；此时开启激光，按照扫描路径完成B区域粉末激光烧结/烧结；随后第一直线运动单元2带动二元铺粉装置6移动至右侧收粉口5右侧，从而完成单个加工层B区域内第二种粉末的铺粉与激光加工；
第七步：第二直线运动单元10带动清粉装置14向右移动至成形基板4与右侧收粉口5之间，成型缸12带动成形基板4向上上升一个加工层厚，随后第二直线运动单元10带动清粉装置14向左移动至左侧收粉口3左侧，将上一加工层内未融化的粉末清扫入左侧收粉口3内，随后成型缸12带动成形基板4向下下降两个加工层厚，至此整个激光选区融化/烧结二元铺粉工作完成。
本发明的有益效果为：
通过第一直线运动单元2和第二直线运动单元10，分别带动二元铺粉装置6和清粉装置14运动，在同一工作平台内实现两套运动功能。
二元铺粉装置6的两个粉盒，通过定量供粉轴23和供粉轴套22，实现二元铺粉功能。
清粉装置14上分别安装了第一柔性清粉刷15和第二柔性清粉刷16，从而在同一层激光加工过后，清除当前层的未融化粉末。
成形工作台1上分别设计了左侧收粉口3和右侧收粉口5，从而通过清粉装置14实现两种粉末的初步分离回收。
本发明可以实现激光选区融化/烧结二元粉末铺粉，即可以实现在3D打印同一加工层厚上，实现两种不同粉末的同层铺设，实现激光选区融化/烧结零件在不同的部位含有不同的材料。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为实施例二元铺粉装置6的示意图。
图3为图2的K-K截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种激光选区融化/烧结二元粉末铺粉系统，包括成形工作台1，成形工作台1上表面前后方向设置了第一直线运动单元2和第二直线运动单元10，第一直线运动单元2和第二直线运动单元10呈平行方向，第一直线运动单元2通过第一T形块7与二元铺粉装置6的一端相连接，二元铺粉装置6另一端通过第二T形块9与支撑导轨8相接，支撑导轨8通过螺钉安装在成形工作台1上，第二直线运动单元10通过螺钉与清粉装置14连接，清粉装置14上分别安装了第一柔性清粉刷15和第二柔性清粉刷16，第一柔性清粉刷15和第二柔性清粉刷16实现连续两次清粉，确保未融化粉末的清除效率，成形工作台1的中间部位为成形基板4，成形基板4左右两侧分别设有左侧收粉口3和右侧收粉口5，成形基板4下部连接有成型缸12，成型缸12左右两侧设计有左侧收粉箱13和右侧收粉箱11，左侧收粉箱13、右侧收粉箱11分别与左侧收粉口3、右侧收粉口5相对应。
参照图2和图3，所述的二元铺粉装置6包括外壳26，外壳26内部设有第一粉盒17和第二粉盒20，第一粉盒17和第二粉盒20下方均设置了定量供粉轴23，定量供粉轴23上依据单层铺粉量多少设计了不同尺寸的供粉槽，定量供粉轴23外部安装有供粉轴套22，供粉轴套22与第一粉盒17、第二粉盒20之间均设置了挡粉板21，供粉轴套22安装在U形安装基座24上，U形安装基座24通过螺钉固定在外壳26下底面上，在外壳26的外侧安装有铺粉刮板25，两个定量供粉轴23分别和第一摆动电机18、第二摆动电机19连接，第一摆动电机18、第二摆动电机19固定在外壳26上。
一种激光选区融化/烧结二元粉末铺粉系统的铺粉方法，包括以下步骤：
第一步：二元铺粉装置6内部的第一粉盒17和第二粉盒20内装入两种异种粉末，手动调节铺粉刮板25，进行铺粉刮板25调平工作；
第二步：第一直线运动单元2带动二元铺粉装置6移动至成形基板4与右侧收粉口5之间，此时第一摆动电机18带动相应定量供粉轴23旋转180度，完成一次第一种粉末的定量供粉，然后第一摆动电机18再次带动相应定量供粉轴23旋转180度完成复位；
第三步：第一直线运动单元2带动二元铺粉装置6移动至成形基板4与左侧收粉口3之间，完成第一种粉末的铺粉；此时开启激光，按照扫描路径完成A区域粉末激光烧结/烧结；随后第一直线运动单元2带动二元铺粉装置6移动至右侧收粉口5右侧，从而完成单个加工层A区域内第一种粉末的铺粉与激光加工；
第四步：成型缸12带动成形基板4向上上升一个加工层厚，第二直线运动单元10带动清粉装置14向右移动至右侧收粉口5处，将上一加工层内未融化的粉末清扫入右侧收粉口5内，随后第二直线运动单元10带动清粉装置14向左移动至左侧收粉口3左侧，成型缸12带动成形基板4向下下降两个加工层厚；
第五步：第一直线运动单元2带动二元铺粉装置6移动至成形基板4与右侧收粉口5之间，此时第二摆动电机19带动相应定量供粉轴23旋转180度，完成一次第二种粉末的定量供粉，然后第二摆动电机19再次带动相应定量供粉轴23旋转180度完成复位；
第六步：第一直线运动单元2带动二元铺粉装置6移动至成形基板4与左侧收粉口3之间，从而完成第二种粉末的铺粉；此时开启激光，按照扫描路径完成B区域粉末激光烧结/烧结；随后第一直线运动单元2带动二元铺粉装置6移动至右侧收粉口5右侧，从而完成单个加工层B区域内第二种粉末的铺粉与激光加工；
第七步：第二直线运动单元10带动清粉装置14向右移动至成形基板4与右侧收粉口5之间，成型缸12带动成形基板4向上上升一个加工层厚，随后第二直线运动单元10带动清粉装置14向左移动至左侧收粉口3左侧，将上一加工层内未融化的粉末清扫入左侧收粉口3内，随后成型缸12带动成形基板4向下下降两个加工层厚，至此整个激光选区融化/烧结二元铺粉工作完成。
Claims (3)
1.一种激光选区融化/烧结二元粉末铺粉系统，包括成形工作台(1)，其特征在于：成形工作台(1)上表面前后方向设置了第一直线运动单元(2)和第二直线运动单元(10)，第一直线运动单元(2)和第二直线运动单元(10)呈平行方向，第一直线运动单元(2)通过第一T形块(7)与二元铺粉装置(6)的一端相连接，二元铺粉装置(6)另一端通过第二T形块(9)与支撑导轨(8)相接，支撑导轨(8)安装在成形工作台(1)上，第二直线运动单元(10)与清粉装置(14)连接，清粉装置(14)上分别安装了第一柔性清粉刷(15)和第二柔性清粉刷(16)，成形工作台(1)的中间部位为成形基板(4)，成形基板(4)左右两侧分别设有左侧收粉口(3)和右侧收粉口(5)，成形基板(4)下部连接有成型缸(12)，成型缸(12)左右两侧设计有左侧收粉箱(13)和右侧收粉箱(11)，左侧收粉箱(13)、右侧收粉箱(11)分别与左侧收粉口(3)、右侧收粉口(5)相对应。
2.根据权利要求1所述的一种激光选区融化/烧结二元粉末铺粉系统，其特征在于：所述的二元铺粉装置(6)包括外壳(26)，外壳(26)内部设有第一粉盒(17)和第二粉盒(20)，第一粉盒(17)和第二粉盒(20)下方均设置了定量供粉轴(23)，定量供粉轴(23)外部安装有供粉轴套(22)，供粉轴套(22)与第一粉盒(17)、第二粉盒(20)之间均设置了挡粉板(21)，供粉轴套(22)安装在U形安装基座(24)上，U形安装基座(24)固定在外壳(26)下底面上，在外壳(26)的外侧安装有铺粉刮板(25)，两个定量供粉轴(23)分别和第一摆动电机(18)、第二摆动电机(19)连接，第一摆动电机(18)、第二摆动电机(19)固定在外壳(26)上。
3.一种激光选区融化/烧结二元粉末铺粉系统的铺粉方法，包括以下步骤：
第一步：二元铺粉装置(6)内部的第一粉盒(17)和第二粉盒(20)内装入两种异种粉末，手动调节铺粉刮板(25)，进行铺粉刮板(25)调平工作；
第二步：第一直线运动单元(2)带动二元铺粉装置(6)移动至成形基板(4)与右侧收粉口(5)之间，此时第一摆动电机(18)带动相应定量供粉轴(23)旋转180度，完成一次第一种粉末的定量供粉，然后第一摆动电机(18)再次带动相应定量供粉轴(23)旋转180度完成复位；
第三步：第一直线运动单元(2)带动二元铺粉装置(6)移动至成形基板(4)与左侧收粉口(3)之间，完成第一种粉末的铺粉；此时开启激光，按照扫描路径完成A区域粉末激光烧结/烧结；随后第一直线运动单元(2)带动二元铺粉装置(6)移动至右侧收粉口(5)右侧，从而完成单个加工层A区域内第一种粉末的铺粉与激光加工；
第四步：成型缸(12)带动成形基板(4)向上上升一个加工层厚，第二直线运动单元(10)带动清粉装置(14)向右移动至右侧收粉口(5)处，将上一加工层内未融化的粉末清扫入右侧收粉口(5)内，随后第二直线运动单元(10)带动清粉装置(14)向左移动至左侧收粉口(3)左侧，成型缸(12)带动成形基板(4)向下下降两个加工层厚；
第五步：第一直线运动单元(2)带动二元铺粉装置(6)移动至成形基板(4)与右侧收粉口(5)之间，此时第二摆动电机(19)带动相应定量供粉轴(23)旋转180度，完成一次第二种粉末的定量供粉，然后第二摆动电机(19)再次带动相应定量供粉轴(23)旋转180度完成复位；
第六步：第一直线运动单元(2)带动二元铺粉装置(6)移动至成形基板(4)与左侧收粉口(3)之间，从而完成第二种粉末的铺粉；此时开启激光，按照扫描路径完成B区域粉末激光烧结/烧结；随后第一直线运动单元(2)带动二元铺粉装置(6)移动至右侧收粉口(5)右侧，从而完成单个加工层B区域内第二种粉末的铺粉与激光加工；
第七步：第二直线运动单元(10)带动清粉装置(14)向右移动至成形基板(4)与右侧收粉口(5)之间，成型缸(12)带动成形基板(4)向上上升一个加工层厚，随后第二直线运动单元(10)带动清粉装置(14)向左移动至左侧收粉口(3)左侧，将上一加工层内未融化的粉末清扫入左侧收粉口(3)内，随后成型缸(12)带动成形基板(4)向下下降两个加工层厚，至此整个激光选区融化/烧结二元铺粉工作完成。
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