CN107824787B - 用于制造三维物体的设备及送粉装置 - Google Patents

Abstract

一种用于制造三维物体的设备及其送粉装置，其中送粉装置包括具有传输带的传输装置、送粉槽和用于调节输送粉量的调节板，所述送粉槽设置于传输带上方，所述调节板设置于传输带上方且与传输带的距离为预设距离，传输装置带动传输带进行运动的同时，送粉槽中的粉末将输送至位于传输带上的预设区域，以使铺粉器将预设区域的粉末平铺至工作区域，本发明的用于制造三维物体的设备及其送粉装置结合了上送粉和下送粉的优点，不仅可随时添加原料粉末，而且可通过调节板精确控制送粉量，从而使得送粉量控制更精准；并且，本发明由于将粉末输送至传输带上的预设区域，从而使得加热器能够更多地照射粉末，进而提高了粉末的预设效果。

Description

用于制造三维物体的设备及送粉装置

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种用于制造三维物体的设备及送粉装置。

背景技术

增材制造技术（Additive Manufacturing，简称AM）是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，由于其不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，因此应用范围非常广。作为增材制造技术之一的选区激光熔化技术（Selective Laser Melting，简称SLM），近年来的发展也是非常迅速，其主要工艺是：送粉装置将一定量粉末送至工作台面，铺粉装置将一层粉末材料平铺在活塞已成型零件的上表面，振镜控制激光器按照该层的截面轴廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末的温度升至熔化点，粉末熔化烧结并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺粉装置又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个三维实体制造。

现有技术中，送粉装置目前一般分为上送粉和下送粉方式，上送粉优点是占据空间小，可随时添加原料粉末，但缺点是送粉机构复杂，加工困难，且不易实现定量送粉。

下送粉装置一般由供粉箱、及相关驱动装置组成，加工过程中，由供粉箱送出一定量的粉末再由刮板或辊筒将粉末推入成型区域铺粉。该送粉装置优点是工作平稳，可定量控制送粉量，缺点为需要一次性在粉箱中加入足量粉末，工作中不能补充添加，从而造成整个设备空间容积大，且提高了整机成本。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种结合了上送粉和下送粉的优点，具有结构紧凑、占据空间小且送粉量控制更精准作用的用于制造三维物体的设备及送粉装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于制造三维物体的送粉装置，包括具有传输带的传输装置、送粉槽和用于调节输送粉量的调节板，所述送粉槽设置于传输带上方，所述调节板设置于传输带上方且与传输带的距离为预设距离，传输装置带动传输带进行运动的同时，送粉槽中的粉末将输送至位于传输带上的预设区域，以使铺粉器将预设区域的粉末平铺至工作区域。

作为本发明的进一步优选方案，所述送粉装置包括用于放置传输装置的腔体，所述腔体与送粉槽一体成型且形成L形结构。

作为本发明的进一步优选方案，所述传输装置包括驱动机构、驱动轴、从动轴，以及绕在驱动轴和从动轴上的传输带，所述驱动轴和从动轴安装在腔体上，驱动轴在驱动机构的驱动下运动，同时带动从动轴运动，进而带动传输带进行运动。

作为本发明的进一步优选方案，所述驱动轴和从动轴之间设有用于支撑位于预设区域下方的传输带的支撑板，所述支撑板安装在腔体的侧壁上。

作为本发明的进一步优选方案，所述传输装置的输送带的上表面与工作台平面平行。

作为本发明的进一步优选方案，所述调节板安装在送粉槽上。

作为本发明的进一步优选方案，所述送粉槽为漏斗状。

本发明还提供了一种用于制造三维物体的设备，其特征在于，包括上述任一项所述的用于制造三维物体的送粉装置。

作为本发明的进一步优选方案，所述设备还包括铺粉器、扫描系统和成型缸，所述成型缸设置于工作台下，所述送粉装置设置于工作台一侧，所述铺粉器可移动地设置在工作台上，且铺粉器与传输装置平行设置，送粉装置将粉末输送至位于传输带上的预设区域，以使铺粉器将预设区域的粉末平铺至工作区域，并通过扫描系统进行选择性烧结以完成三维物体制造。

作为本发明的进一步优选方案，所述铺粉器和工作台之间还设有用于调节铺粉器与传输带上粉末平面距离的垫块。

作为本发明的进一步优选方案，所述铺粉器包括横梁、滑块，以及设置在横梁下的辊筒或刮刀，所述滑块可移动地设置于安装在工作台的导轨上，所述横梁两侧分别通过垫块与滑块相连接。

本发明的用于制造三维物体的设备及其送粉装置，具有以下效果：

1、相比于下送粉来说，不仅可随时添加原料粉末，而且由于整体结构简单，布局紧凑、占据空间小，使得在相同体积的设备下，可以制造更大尺寸的三维物体；

2、相比于上送粉来说，由于可通过调节板精确控制输送至预设区域的送粉量，从而使得送粉量的控制更精准；

3、相比上送粉来说，粉末通过传输带输送至传输带上的预设区域，使得加热器能够更大面积地照射粉末，进而提高了粉末的预设效果；

4、现有上送粉技术，由于粉末下落可能存在不连续性，从而不能保证可靠稳定地供粉；而本发明送粉槽中的粉末是在调节板的控制下，并通过传输带输送至预设区域，使粉末输送的准确性、可靠性得到了极大提升。

附图说明

图1为本发明用于制造三维物体的送粉装置提供的一实施例的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图3的I局部示意图；

图5为图1的结构分解示意图；

图6为本发明用于制造三维物体的设备提供的一实施例的结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为图6的侧视图；

图9为本发明铺粉器的结构示意图。

图中部件标记如下：

1、工作台，2、铺粉器，3、送粉装置，4、导轨，5、成型缸，21、滑块，22、垫块，23、横梁，24、辊筒，31、送粉槽，32、调节板，33、传输带，34、从动轴、35、支撑板，36、腔体，37、驱动轴。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本发明的技术方案，以下将结合说明书附图和具体实施例做进一步详细说明。

如图1至图5所示，用于制造三维物体的送粉装置包括具有传输带33的传输装置、送粉槽31和用于调节输送粉量的调节板32，所述送粉槽31设置于传输装置的传输带33上方，所述调节板32设置于传输带33上方且与传输带33的距离为预设距离H，传输装置带动传输带33进行运动的同时，由于送粉槽31中的粉末与传输带33的摩擦，从而使得送粉槽31中的粉末将输送至位于传输带33上的预设区域，以使铺粉器2将预设区域的粉末平铺至工作区域。此处的预设区域位于传输带33上，其下部为传输带33，用于承载从送粉槽31的粉末，以用于铺粉器2进行铺粉。

所述送粉装置3还包括用于放置传输装置的腔体36，所述腔体36与送粉槽31一体成型且形成L形结构，在此需说明的是，图1至图5中，腔体的形状为矩形，在具体实施中，其还可以为其它形状，例如锥形。进一步，所述腔体36底部或侧壁还可设有出粉口，这样可通过泵或其它器件将腔体36中的粉末进行回收，并用于供给送粉槽31，从而更好地实现了粉末的循环利用。可以理解的是，可通过人工进行送粉槽31的粉末添加，当然优选地，可通过自动方式将储粉箱中的粉末泵入送粉槽31。

所述传输装置包括驱动机构、驱动轴37、从动轴34，以及绕在驱动轴37和从动轴34上的传输带33，所述驱动轴37和从动轴34安装在腔体36上，驱动轴37在驱动机构的驱动下运动，同时带动从动轴34运动，进而带动传输带33进行运动。所述驱动机构可为齿轮驱动、皮带传动、电机直连传动等，在此不做一一例举，在此可说明的是，图中虽然仅示出了一种传输装置的具体结构，但在具体实施中，其还可以为其它结构的传输装置，只要其具有相同功能即可，在此不做任何限制。

优选地，所述驱动轴37和从动轴34之间设有用于支撑位于预设区域下方的传输带33的支撑板35，所述支撑板35安装在腔体36的侧壁上，这样避免了传输带33长期承受粉末的压力而受损，从而更好地保证了传输带33的刚性结构。具体实施中，所述传输带33上可根据需要考虑是否设置齿条，其具体齿条的设置方式以及齿条长度在此不做限制。

优选地，所述传输装置的输送带的上表面与工作台1平面平行，当然，在具体实施中，所述传输带33的上表面还可以与工作台1平面具有一定倾斜角度，其角度可根据具体要求自由设定。

具体实施中，所述调节板32安装在送粉槽31上，且可在送粉槽31上进行上下移动，从而调节其与传输带33上方的预设距离H（如图5所示），此预设距离H的优选范围为0-3mm，当然，其还可以根据具体要求具体设定，从而输送合适层厚的粉末至预设区域上。可以理解的是，所述调节板32可以为一块独立的板，当然，其还可以作为送粉槽31中的其中一块板，其也可以相对送粉槽31的其它固定进行上下移动，从而调节预设距离。具体实施中，所述送粉槽31为漏斗状，当然还可以为其它形状的送粉槽31，在此不做一一例举。

本发明还提供了一种用于制造三维物体的设备，包括上述任一实施例所述的用于制造三维物体的送粉装置。在此需说明的是，本发明重点保护的是送粉装置，而对于用于制造三维物体的设备有很多具体变形结构，在此不做任何限制，只要其具有本发明上述保护的送粉装置3，就属于本发明的保护范围。例如，本发明的用于制造三维物体的设备可采用单送粉方式，即包括一个上述任一实施例的送粉装置；也可以采用双送粉方式，即包括设置在工作台1两侧的送粉装置3，也可以包括一个设置在工作台1一侧的送粉装置3，以及位于工作台1另一侧的回粉槽，等等，下面以单送粉对本实施例的用于制造三维物体的设备做详细描述。

如图6至图8所示，用于制造三维物体的设备包括送粉装置3、铺粉器2、扫描系统和成型缸5，所述成型缸5设置于工作台1下，所述送粉装置3设置于工作台1一侧，所述铺粉器2可移动地设置在工作台1上，且铺粉器2与传输装置平行设置，送粉装置3将粉末输送至位于传输带33上的预设区域，以使铺粉器2将预设区域的粉末平铺至工作区域，并通过扫描系统进行选择性烧结以完成三维物体制造。

送粉装置3中，驱动轴37在驱动机构的控制下带动传输带33运动，由于传输带33与粉面有摩擦，便可从送粉槽31中将定量的通过传输带33带到的预设区域，其中粉末的定量通过调节板32的位置调节，即与传输带33所形成的间隙（即预设距离H）来调节；粉末输送到预设区域后，再通过铺粉器2（如辊筒24）从左向右移动，将粉末铺平在工作台1上的工作区域，然后通过扫描系统进行激光扫描烧结，成型缸5的活塞板下降，铺粉器2从工作台1的右端移至左端，然后送粉装置3的驱动轴37再一次转动，利用传输带33将粉末运动工作台1的预设区域，铺粉器2将粉铺平到上次打印后的粉面上，激光扫描打印，重复上述步骤，直至三维物体打印完成。

如图9所示，所述铺粉器2和工作台1之间还设有用于调节铺粉器2与传输带33上粉末平面距离的垫块22，这样可通过调节垫块22的高度从而调节刮刀或辊筒24与工作台1的距离，进而更有利于铺设粉末层厚的调节。作为铺粉器2的一种具体结构，其包括横梁23、滑块21，以及设置在横梁23下的辊筒24或刮刀，所述滑块21可移动地设置在安装在工作台1上的导轨4上，所述横梁23两侧分别通过垫块22与滑块21相连接。可以理解的是，本发明的铺粉器2不限于这种结构，其还可以为其它可实现上述铺粉功能的类似结构，在此不做一一例举。

以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均应属于本发明的保护范围。应当指出，在不脱离本发明原理前提下的若干修改和修饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于制造三维物体的设备，其特征在于，包括用于制造三维物体的送粉装置、铺粉器、扫描系统和成型缸，所述送粉装置包括具有传输带的传输装置、送粉槽和用于调节输送粉量的调节板，所述送粉槽设置于传输带上方，所述调节板设置于传输带上方且与传输带的距离为预设距离，传输装置带动传输带进行运动的同时，送粉槽中的粉末将输送至位于传输带上的预设区域，以使铺粉器将预设区域的粉末平铺至工作区域所述成型缸设置于工作台下，所述送粉装置设置于工作台一侧，所述铺粉器可移动地设置在工作台上，且铺粉器与传输装置平行设置，送粉装置将粉末输送至位于传输带上的预设区域，以使铺粉器将预设区域的粉末平铺至工作区域，并通过扫描系统进行选择性烧结以完成三维物体制造。

2.根据权利要求1所述的用于制造三维物体的设备，其特征在于，所述送粉装置包括用于放置传输装置的腔体，所述腔体与送粉槽一体成型且形成L形结构。

3.根据权利要求2所述的用于制造三维物体的设备，其特征在于，所述传输装置包括驱动机构、驱动轴、从动轴，以及绕在驱动轴和从动轴上的传输带，所述驱动轴和从动轴安装在腔体上，驱动轴在驱动机构的驱动下运动，同时带动从动轴运动，进而带动传输带进行运动。

4.根据权利要求3所述的用于制造三维物体的设备，其特征在于，所述驱动轴和从动轴之间设有用于支撑位于预设区域下方的传输带的支撑板，所述支撑板安装在腔体的侧壁上。

5.根据权利要求4所述的用于制造三维物体的设备，其特征在于，所述传输装置的输送带的上表面与工作台平面平行。

6.根据权利要求1至5任一项所述的用于制造三维物体的设备，其特征在于，所述调节板安装在送粉槽上。

7.根据权利要求6所述的用于制造三维物体的设备，其特征在于，所述送粉槽为漏斗状。

8.根据权利要求7所述的用于制造三维物体的设备，其特征在于，所述铺粉器和工作台之间还设有用于调节铺粉器与传输带上粉末平面距离的垫块。

9.根据权利要求8所述的用于制造三维物体的设备，其特征在于，所述铺粉器包括横梁、滑块，以及设置在横梁下的辊筒或刮刀，所述滑块可移动地设置于安装在工作台的导轨上，所述横梁两侧分别通过垫块与滑块相连接。

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