CN107745517A - 一种新型快速成型设备及其送粉辅粉方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型快速成型设备及其送粉辅粉方法，所述新型快速成型设备包括供粉缸、成型缸、溢粉缸、激光窗口、送粉刮板和斗式双刮板辅粉机构，还包括供粉缸保温腔室、供粉缸加热器、成型缸保温腔室、成型缸加热器和供粉缸工作面板，所述送粉刮板从左至右作直线运动，将供粉缸活塞提升挤出的粉料推送到供粉缸保温腔室的右端落粉口处，粉料自上而下自由落到斗式双刮板内，所述斗式双刮板从左至右平行移动，将粉料推送平铺到成型缸上，并将斗式双刮板外的多余粉料送入溢粉缸，完成一次辅粉。本发明提供的一种新型快速成型设备及其送粉辅粉方法，有效改善了送粉辅粉方式，提高了辅粉质量，减少了材料浪费，也提高了3D打印质量和打印效率。
Description
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种新型快速成型设备及其送粉辅粉方法。
背景技术
在以粉料为原料制造三维物体的快速成型设备中，有两种常见送粉铺粉方式：一种方式是下送粉方式，该种方式通过供粉缸活塞的提升和铺粉辊的往复运动相配合完成；另一种方式是上落粉方式，该种方式通过落粉装置定量落粉和铺粉斗式刮板往复运动相配合完成。
下送粉方式的设备结构布置图如图1所示。下送粉方式包括一个成型缸2和位于成型缸两侧的两个供粉缸1，三个缸体的上部处于同一平面，平面上方设置有与平面相切的铺粉辊机构15。该设备的送粉铺粉方法是：成型缸2活塞下降一层烧结厚度，左供粉缸活塞提升挤出一定的粉料量，铺粉辊15在三个缸体上部的同一平面上从左至右滚动，将粉料推送平铺到成型缸2上，并将多余粉料送入溢粉缸3，这样完成一次铺粉。相同地，铺粉辊15从右到左滚动完成另一次铺粉。铺粉辊15往复运动一次为一个行程，在一个行程中送粉铺粉两次。另外，在三个缸体的上部工作平台上方设有保温成型腔室14，在保温成型腔室14内设有两个加热装置，即供粉缸加热器7和成型缸加热器6，分别对供粉缸1和成型缸2上表面铺好的粉料加热。
上落粉方式的设备结构布置图如图2所示。上落粉方式包括一个成型缸2和位于成型缸2工作表面左上方的落粉装置16以及斗式双刮板铺粉机构13，另外在成型缸两侧还设有两个溢粉缸3。该设备的送粉铺粉方法是：成型缸2活塞下降一层烧结厚度，左侧的落粉装置16定量落下一定的粉料量，粉料自由落到斗式双刮板13内，斗式双刮板13从左至右平行移动，将粉料推送平铺到成型缸2上，并将斗式双刮板13外多余粉料送入溢粉缸3，这样完成一次铺粉。相似地，斗式双刮板13从右到左平行移动完成另一次铺粉。斗式双刮板13往复运动一次为一个行程，在一个行程中铺粉两次。成型缸2上部工作平台上方设有保温成型腔室14，在保温成型腔室14内设有一个加热装置6，加热装置6对成型缸2上表面铺好的粉料加热。
这两种送粉方式均存在不同的技术问题，对于下送粉方式，主要存在这样的技术问题：(1)成型腔室较大，加热温度不容易控制均匀；(2)供粉缸和成型缸的加热位于同一个大腔室中，导致这两个加热系统的加热存在交叉影响的问题；由于成型缸的加热是主加热，供粉缸的加热是辅加热，在保证成型缸的加热温度的情况下，辅加热的温度难以控制在理想的温度范围内，从而影响辅粉的质量；(3)该种方式采用辅粉辊辅粉，由于辅粉辊的自转产生振动，辅粉辊辅出的平面是波浪形的波纹平面，影响辅粉质量。对于上送粉方式，主要存在这样的技术问题：(1)落粉不均匀，影响辅粉质量，造成粉料的浪费；(2)落粉机构落下来的粉料是直接流到辅粉刮板斗内，这样的结构在辅粉前无法对粉料进行加热。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种新型快速成型设备及其送粉辅粉方法，有效改善了送粉辅粉方式，提高了辅粉质量，减少了材料浪费，也提高了3D打印质量和打印效率。
为此，本发明采用了以下技术方案：
一种新型快速成型设备，包括供粉缸、成型缸、溢粉缸、激光窗口、送粉刮板和斗式双刮板辅粉机构，还包括供粉缸保温腔室、供粉缸加热器、成型缸保温腔室、成型缸加热器和供粉缸工作面板，所述供粉缸加热器和送粉刮板位于供粉缸保温腔室内，所述成型缸加热器和斗式双刮板辅粉机构位于成型缸保温腔室内，所述激光窗口位于成型缸保温腔室上端；所述供粉缸保温腔室与成型缸保温腔室并排布置，供粉缸保温腔室位于成型缸保温腔室的左侧；所述供粉缸位于供粉缸保温腔室的下面，供粉缸的上端设有开口与供粉缸保温腔室相通，供粉缸的下端设有活塞；所述供粉缸工作面板位于所述供粉缸保温腔室的底部，所述送粉刮板可以沿供粉缸工作面板左右来回移动；所述供粉缸保温腔室右侧靠近成型缸保温腔室一侧的底部开有落粉口，所述落粉口下端正对斗式双刮板辅粉机构；所述斗式双刮板辅粉机构可以沿成型缸保温腔室的内底面左右来回移动；所述成型缸位于成型缸保温腔室的下面，成型缸的上端设有开口与成型缸保温腔室相通，成型缸的下端设有活塞；所述溢粉缸有2个，分别位于成型缸的两侧，溢粉缸的上端设有开口与成型缸保温腔室相通。
作为一种优选，所述供粉缸位于成型缸左侧，所述供粉缸粉床工作平面高于所述成型缸粉床工作平面，高度差为130mm。
作为一种优选，所述送粉刮板置于所述供粉缸粉床工作平面上方，送粉刮板的刮刀平面与供粉缸粉床工作平面的间距为3～5mm。
作为一种优选，所述斗式双刮板辅粉机构置于成型缸粉床工作平面的上方，斗式双刮板的刮刀平面与成型缸粉床工作平面的间距为3～5mm。
进一步地，所述供粉缸保温腔室与所述成型缸保温腔室各自独立，加热时两个腔室的温度互不影响。
一种新型快速成型设备的送粉辅粉方法，所述成型缸活塞下降一层烧结厚度，所述供粉缸活塞提升挤出一定的粉料量，所述送粉刮板从左至右作直线运动，将供粉缸活塞提升挤出的粉料推送到供粉缸保温腔室的右端落粉口处，粉料自上而下自由落到斗式双刮板内，然后送粉刮板机构向左返回原位；所述斗式双刮板从左至右平行移动，将粉料推送平铺到成型缸上，并将斗式双刮板外的多余粉料送入溢粉缸，完成一次辅粉；接下来，所述斗式双刮板从右至左平行移动完成另一次辅粉。
进一步地，所述供粉缸和成型缸上部工作平台上方均设有独立的保温腔室和加热系统，加热系统对各自的供粉缸和成型缸工作平台的粉床加热。
作为一种优选，所述供粉缸位于成型缸左侧，所述供粉缸粉床工作平面高于所述成型缸粉床工作平面，高度差为130mm。
作为一种优选，所述送粉刮板置于所述供粉缸粉床工作平面上方，送粉刮板的刮刀平面与供粉缸粉床工作平面的间距为3～5mm，所述送粉刮板可以左右来回运动实现送粉运动。
作为一种优选，所述斗式双刮板辅粉机构置于成型缸粉床工作平面的上方，斗式双刮板的刮刀平面与成型缸粉床工作平面的间距为3～5mm，所述斗式双刮板辅粉机构可以左右来回运动实现辅粉运动。
相比于现有技术，本发明在以下方面进行了改进：
(1)将下送粉方式的供粉缸粉床工作平面提高到高于成型缸粉床工作平面，实现粉材自上而下落到斗式双刮板的斗内，以此替代上落粉方式的落粉机构；
(2)用上落粉方式的斗式双刮板铺粉机构替代下送粉方式的铺粉辊机构；
(3)有了前面(1)和(2)这两个结构特点就可以实现供粉缸保温腔室与成型缸保温腔室的各自独立，加热时两个腔室的温度就互不影响；
(4)采用供粉缸定量供粉，保证了供粉更精确；
(5)采用斗式双刮板铺粉，保证了铺粉平面的平整。
另外，本发明的送粉装置与专利号为“CN202317020U”的送粉装置也存在以下不同特点：
(1)本发明的送粉装置在送粉过程中，供粉缸活塞提升挤出一定的粉料量，这时的粉料是已经预热好的，也就是说先预热再送粉；而“CN202317020U”中的送粉装置是先取粉后预热的。
(2)本发明的送粉装置在送粉过程中，将预热好的粉料通过送粉刮板推送到供粉缸保温腔室的右端开口处，送粉刮板在推送过程中粉料在不停翻转聚集，起到搅拌混合的作用，这样推送的粉料在不断搅拌翻转过程中温度更加均匀；“CN202317020U”中的送粉装置在送粉过程中不具备这种功能。
(3)本发明的送粉装置中，供粉缸活塞提升挤出的粉料是处于平躺状态的超薄的一层平面粉料，对这层平面粉料进行预热时，预热较为充分，效果较好；“CN202317020U”中的送粉装置是对取粉槽的粉料预热，预热不充分，效果不理想。
因此，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)改善了送粉铺粉方式，提高了铺粉质量，减少了粉料的浪费；
(2)加热预热温度更易控制，温度场更加均匀；
(3)提高了3D打印质量和打印效率；
(4)更能适应打印多种粉末材料，如密度较高的、流动性较好的金属粉材；密度较小的、流动性较差的非金属粉材。
附图说明
图1是下送粉方式的设备结构布置图。
图2是上送粉方式的设备结构布置图。
图3是本发明所提供的一种新型快速成型设备的结构布置图。
附图标记说明：1、供粉缸；2、成型缸；3、溢粉缸；4、成型缸保温腔室；5、激光窗口；6、成型缸加热器；7、供粉缸加热器；8、供粉缸保温腔室；9、送粉刮板；10、供粉缸工作面板；11、落粉口；12、耐高温毛毡；13、斗式双刮板辅粉机构；14、保温成型腔室；15、辅粉辊机构；16、定量落粉机构。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图3所示，本发明提供了一种新型快速成型设备，包括供粉缸1、成型缸2、溢粉缸3、激光窗口5、送粉刮板9和斗式双刮板辅粉机构13，还包括供粉缸保温腔室8、供粉缸加热器7、成型缸保温腔室4、成型缸加热器6和供粉缸工作面板10，所述供粉缸加热器7和送粉刮板9位于供粉缸保温腔室8内，所述成型缸加热器6和斗式双刮板辅粉机构13位于成型缸保温腔室4内，所述激光窗口5位于成型缸保温腔室4上端；所述供粉缸保温腔室8与成型缸保温腔室4并排布置，供粉缸保温腔室8位于成型缸保温腔室4的左侧；所述供粉缸1位于供粉缸保温腔室8的下面，供粉缸1的上端设有开口与供粉缸保温腔室8相通，供粉缸1的下端设有活塞；所述供粉缸工作面板10位于所述供粉缸保温腔室8的底部，所述送粉刮板9可以沿供粉缸工作面板10左右来回移动；所述供粉缸保温腔室8右侧靠近成型缸保温腔室4一侧的底部开有落粉口11，所述落粉口11下端正对斗式双刮板辅粉机构13；所述斗式双刮板辅粉机构13可以沿成型缸保温腔室4的内底面左右来回移动；所述成型缸2位于成型缸保温腔室4的下面，成型缸2的上端设有开口与成型缸保温腔室4相通，成型缸2的下端设有活塞；所述溢粉缸3有2个，分别位于成型缸2的两侧，溢粉缸3的上端设有开口与成型缸保温腔室4相通。
所述供粉缸保温腔室8和成型缸保温腔室4的表面均铺有耐高温毛毡12。
所述供粉缸1位于成型缸2左侧，所述供粉缸1粉床工作平面高于所述成型缸2粉床工作平面，高度差为130mm。
所述送粉刮板9置于所述供粉缸1粉床工作平面上方，送粉刮板9的刮刀平面与供粉缸1粉床工作平面的间距为3～5mm。
所述斗式双刮板辅粉机构13置于成型缸2粉床工作平面的上方，斗式双刮板的刮刀平面与成型缸2粉床工作平面的间距为3～5mm。
所述供粉缸保温腔室8与所述成型缸保温腔室4各自独立，加热时两个腔室的温度互不影响。
本发明还提供了一种新型快速成型设备的送粉辅粉方法，所述成型缸2活塞下降一层烧结厚度，所述供粉缸1活塞提升挤出一定的粉料量，所述送粉刮板9从左至右作直线运动，将供粉缸1活塞提升挤出的粉料推送到供粉缸保温腔室8的右端落粉口11处，粉料自上而下自由落到斗式双刮板13内，然后送粉刮板机构9向左返回原位；所述斗式双刮板13从左至右平行移动，将粉料推送平铺到成型缸2上，并将斗式双刮板13外的多余粉料送入溢粉缸3，完成一次辅粉；接下来，所述斗式双刮板13从右至左平行移动完成另一次辅粉。
所述供粉缸1和成型缸2上部工作平台上方均设有独立的保温腔室和加热系统，加热系统对各自的供粉缸和成型缸工作平台的粉床加热。
所述供粉缸1位于成型缸2左侧，所述供粉缸1粉床工作平面高于所述成型缸2粉床工作平面，高度差为130mm。
所述送粉刮板9置于所述供粉缸1粉床工作平面上方，送粉刮板9的刮刀平面与供粉缸1粉床工作平面的间距为3～5mm，所述送粉刮板9可以左右来回运动实现送粉运动。
所述斗式双刮板辅粉机构13置于成型缸2粉床工作平面的上方，斗式双刮板的刮刀平面与成型缸2粉床工作平面的间距为3～5mm，所述斗式双刮板辅粉机构13可以左右来回运动实现辅粉运动。
实施例
以成型缸为对称中心将两个溢粉缸置于成型缸左右两侧保持一定的距离。斗式双刮板铺粉机构置于成型缸粉床工作平面的上方，斗式双刮板的刮刀平面与成型缸粉床工作平面留有3～5mm的间距，斗式双刮板铺粉机构可以左右来回运动实现铺粉运动。供粉缸置于成型缸左侧，并且将供粉缸粉床工作平面提高到高于成型缸粉床工作平面，高度差为130mm。送粉刮板机构置于供粉缸粉床工作平面上方，送粉刮板刮刀平面与供粉缸粉床工作平面留有3～5mm的间距，送粉刮板可以左右来回运动实现送粉运动。具体送粉铺粉方法是：成型缸活塞下降一层烧结厚度，供粉缸活塞提升挤出一定的粉料量，送粉刮板从左至右作直线运动，将供粉缸活塞提升挤出的粉料推送到供粉缸保温腔室的右端落粉口处，粉料自上而下自由落到斗式双刮板内，此时，送粉刮板机构向左返回原位待令。斗式双刮板从左至右平行移动，将粉料推送平铺到成型缸上，并将斗式双刮板外多余粉料送入溢粉缸，这样完成一次铺粉。相似地，斗式双刮板从右到左平行移动完成另一次铺粉。斗式双刮板往复运动一次为一个行程，在一个行程中铺粉两次。在供粉缸和成型缸上部工作平台上方均设有独立的保温成型腔室和加热系统，加热系统对各自的供粉缸和成型缸的工作平台的粉床加热。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型快速成型设备，包括供粉缸、成型缸、溢粉缸、激光窗口、送粉刮板和斗式双刮板辅粉机构，其特征在于：还包括供粉缸保温腔室、供粉缸加热器、成型缸保温腔室、成型缸加热器和供粉缸工作面板，所述供粉缸加热器和送粉刮板位于供粉缸保温腔室内，所述成型缸加热器和斗式双刮板辅粉机构位于成型缸保温腔室内，所述激光窗口位于成型缸保温腔室上端；所述供粉缸保温腔室与成型缸保温腔室并排布置，供粉缸保温腔室位于成型缸保温腔室的左侧；所述供粉缸位于供粉缸保温腔室的下面，供粉缸的上端设有开口与供粉缸保温腔室相通，供粉缸的下端设有活塞；所述供粉缸工作面板位于所述供粉缸保温腔室的底部，所述送粉刮板可以沿供粉缸工作面板左右来回移动；所述供粉缸保温腔室右侧靠近成型缸保温腔室一侧的底部开有落粉口，所述落粉口下端正对斗式双刮板辅粉机构；所述斗式双刮板辅粉机构可以沿成型缸保温腔室的内底面左右来回移动；所述成型缸位于成型缸保温腔室的下面，成型缸的上端设有开口与成型缸保温腔室相通，成型缸的下端设有活塞；所述溢粉缸有2个，分别位于成型缸的两侧，溢粉缸的上端设有开口与成型缸保温腔室相通。
2.根据权利要求1所述的一种新型快速成型设备，其特征在于：所述供粉缸位于成型缸左侧，所述供粉缸粉床工作平面高于所述成型缸粉床工作平面，高度差为130mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型快速成型设备，其特征在于：所述送粉刮板置于所述供粉缸粉床工作平面上方，送粉刮板的刮刀平面与供粉缸粉床工作平面的间距为3～5mm。
4.根据权利要求3所述的一种新型快速成型设备，其特征在于：所述斗式双刮板辅粉机构置于成型缸粉床工作平面的上方，斗式双刮板的刮刀平面与成型缸粉床工作平面的间距为3～5mm。
5.根据权利要求4所述的一种新型快速成型设备，其特征在于：所述供粉缸保温腔室与所述成型缸保温腔室各自独立，加热时两个腔室的温度互不影响。
6.根据权利要求1所述的一种新型快速成型设备的送粉辅粉方法，其特征在于：所述成型缸活塞下降一层烧结厚度，所述供粉缸活塞提升挤出一定的粉料量，所述送粉刮板从左至右作直线运动，将供粉缸活塞提升挤出的粉料推送到供粉缸保温腔室的右端落粉口处，粉料自上而下自由落到斗式双刮板内，然后送粉刮板机构向左返回原位；所述斗式双刮板从左至右平行移动，将粉料推送平铺到成型缸上，并将斗式双刮板外的多余粉料送入溢粉缸，完成一次辅粉；接下来，所述斗式双刮板从右至左平行移动完成另一次辅粉。
7.根据权利要求6所述的一种新型快速成型设备的送粉辅粉方法，其特征在于：所述供粉缸和成型缸上部工作平台上方均设有独立的保温腔室和加热系统，加热系统对各自的供粉缸和成型缸工作平台的粉床加热。
8.根据权利要求7所述的一种新型快速成型设备的送粉辅粉方法，其特征在于：所述供粉缸位于成型缸左侧，所述供粉缸粉床工作平面高于所述成型缸粉床工作平面，高度差为130mm。
9.根据权利要求8所述的一种新型快速成型设备的送粉辅粉方法，其特征在于：所述送粉刮板置于所述供粉缸粉床工作平面上方，送粉刮板的刮刀平面与供粉缸粉床工作平面的间距为3～5mm，所述送粉刮板可以左右来回运动实现送粉运动。
10.根据权利要求9所述的一种新型快速成型设备的送粉辅粉方法，其特征在于：所述斗式双刮板辅粉机构置于成型缸粉床工作平面的上方，斗式双刮板的刮刀平面与成型缸粉床工作平面的间距为3～5mm，所述斗式双刮板辅粉机构可以左右来回运动实现辅粉运动。
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