CN108079895A - 动态送料装置、混合装置、3d打印送铺粉系统及3d打印机 - Google Patents

Abstract

一种动态送料装置、混合装置、3D打印送铺粉系统及3D打印机，属于3D打印领域。动态送料装置包括：储料器、搅拌器以及控制装置。储料器具有被构造来储存原料的储料腔。搅拌器被构造来对存储于储料腔内的原料进行搅拌。控制装置具有开度能够调整的送料口、参数检测器，参数检测器能够检测储料器中原料的输出量，送料口能够对应不同的原料的输出量而处于不同的开度。本发明提供的动态送料装置能够根据需要和预设度原料的输送进行控制，从而可以实现多组分原料的可控比例使用。

Description

动态送料装置、混合装置、3D打印送铺粉系统及3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体而言，涉及一种动态送料装置、混合装置、3D打印送铺粉系统及3D打印机。

背景技术

梯度功能材料是一种内部组分、结构和物理性质都呈连续变化的新型复合材料。其具有传统复合材料及匀质材料无法或难以实现的物理与力学性质，可应用于有特殊要求的工况条件。

以选区激光熔化技术(Selective Laser Melting，SLM)为代表的激光3D打印技术是目前制备梯度功能材料的新方法。但在实际应用中，传统的选区激光熔化3D打印设备主要还是采用外设储粉缸供粉的方式，并且主要被用于打印单一组分或单一合金系的金属材料。目前，使用激光3D打印制备内部组分或合金系呈梯度变化的金属制件仍处于实验室研究阶段，且操作复杂、实现难度大。

根据传统3D打印机结构上的不足，公开号为CN105965013A，公开日2016年9月28日，名称为“一种用于金属3D打印的多组分实时控制精密送粉系统”的中国发明专利公开了一种通过气体压力与载气鼓轮式送粉器送粉，机械搅拌匀粉的精密送粉系统。其可以较为方便地实现多组分粉末的不同比例控制及梯度功能结构件的3D打印。但其通过气体压力配合鼓轮旋转来控制不同粉末间送粉比例的方式，需控制较多的变量，并且也因此将导致不同组分粉末间混合比例的稳定性难以保证。另外，其气压大小需依靠一定经验，从而导致系统灵活性较差。

发明内容

为改善、甚至解决现有技术中的至少一个问题，本发明提出了动态送料装置、混合装置、3D打印送铺粉系统及3D打印机。

本发明是这样实现的：

在第一方面，本发明实施例的提供了一种动态送料装置。

动态送料装置用于动态地调节多组分粉末的输出量。

动态送料装置包括：

储料器，储料器具有被构造来储存原料的储料腔；

搅拌器，搅拌器被构造来对存储于储料腔内的原料进行搅拌；

控制装置，控制装置具有开度能够调整的送料口、参数检测器，参数检测器能够检测储料器中原料的输出量，送料口能够对应不同的原料的输出量而处于不同的开度。

在第二方面，本发明实施例提供了一种混合装置。

混合装置包括混料器、相对独立且能够配合地工作的多个如前述的动态送料装置，混料器被构造来接收由各个送料口输出的原料并进行混合以形成混料。

在第三方面，本发明实施例提供了一种3D打印送铺粉系统。

3D打印送铺粉系统包括铺料装置、如前述的混合装置，铺料装置通过送料管与混合装置中的混料器的出料口连接。

在第四方面，本发明实施例提供了一种3D打印机。

3D打印机包括如前述的3D打印送铺粉系统。

有益效果：

本发明实施例提供的动态送料装置、混合装置、3D打印送铺粉系统及3D打印机克服了针对目前3D打印多组分梯度功能材料技术与设备上的不足。动态送料装置可精确控制不同组分原料(如粉末)之间任意比例，并通过混合装置进行均匀混合，再由送铺粉系统输送，继而可以后续进行3D打印使用。

本发明实施例提供的铺粉系统可以与现有3D打印机(例如SLM或SLS技术的3D打印机)进行配套，通过对铺设的粉末中不同组分粉末比例的均匀混合，使得原本设计用于打印单组份匀质材料的打印机，能够熔融烧结出内部组分或合金系随打印层数逐渐变化的制件。从而制造出力学性质与材料功能呈梯度变化的梯度功能制件。并且结合3D打印可以高度定制的特点，可方便地依照不同结构设计与应用场合，打印出各种形状复杂且要求零件在性能或功能上有一定梯度变化的结构件，降低花费在生产特殊性能结构件上的制造成本与时间。并且利用专利的技术通过在各种不同合金材料之间的过渡，还可用于研究更多的潜在合金材料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的3D打印送铺粉系统的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的3D打印送铺粉系统的内部的结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的3D打印送铺粉系统中的动态送料装置的结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的储料器的内部结构示意图；

图5为图4所示的储料器中的搅拌杆的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的动态送料装置中的控制装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供动态送料装置中的送粉口处于关闭与开启状态的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的动态送料装置中的参数检测器的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的气载喂料管的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的混料器的内部结构示意图；

图11为本发明实施例提供的混料轴与内圈叶片、外圈叶片的装配结构示意图；

图12为本发明实施例提供的内圈叶片、外圈叶片的叶面角度示意图；

图13为本发明实施例提供的搅拌轴与旋转叶片装配结构示意图；

图14为本发明实施例提供的混料器中混料轴的运动方向；

图15为本发明实施例提供的3D打印送铺粉系统中的铺料装置的结构示意图；

图16示出了图15提供的铺料装置的第一视角的剖开内部结构示意图；

图17示出了图15提供的铺料装置的第二视角的剖开内部结构示意图；

图18为本发明实施例提供的铺料装置中的储粉腔的结构示意图；

图19为本发明实施例提供的铺料装置内的刮刀压紧装置的结构示意图；

图20为本发明实施例提供的铺料装置内的刮刀片的安装结构示意图；

图21为本发明实施例提供的铺料装置内的装配状态下的刮刀片的剖视结构示意图。

图标：1-多组分比例控制装置；2-多重粉末混合装置；3-双向铺粉装置；4-送料管；1011-动态送粉装置；102-储粉器；104-搅拌电机；105-光圈式粉末流量控制装置；111-伺服电机；112-Y型接头；114-称重传感器；101-搅拌杆；103-螺旋形叶片；1050-装置基座；106-大齿轮；107-小齿轮；109-连杆；108-挡板；2011-粗混部分；2012-精混部分；201-缸盖；202-混粉缸；203-管状混粉腔；204-内圈叶片；205-外圈叶片；206-螺旋叶片；208-混料搅拌电机；209-管路接头；2031-扭转叶片；301-螺旋绞龙；302-送粉辊；303-储粉腔；305-刀座；307-进粉接口；306-刮刀；304-弹簧；308-双向铺粉装置外表面；309-螺钉；310-螺栓。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种多组分、多合金系粉末混合装置及梯度功能构件激光3D打印送铺粉系统。其主要通过三大部分组合——多组分比例控制装置、多重粉末混合装置以及双向铺粉装置。所述的送铺料系统能够对多组分粉末比例控制和输送、多组分粉末间的均匀混合以及之后的粉末均匀铺设一整套流程，通过结合现有激光3D打印机(主要是采用SLM或SLS技术的3D打印机)可实现打印多组分梯度功能材料的要求。在使用本系统打印多组分梯度功能材料之前需要对几项影响制件打印效果的关键参数进行说明。即：制件的总高度、梯度区间以及梯度精度。

制件总高度指的是——因不同制件对其内部材料梯度变化方向各有不同，可能需要倒放、侧放或者成一角度放置打印，此处制件总高度一律为制件沿打印方向之高度。

梯度区间指的是整体高度上元素变化的区间，变化区间可以为单个或多个。当整体高度上只有一个变化区间意味着制件内部多种元素中某个或某几个元素在整体打印过程中均匀的增加或减少；当变化区间为多个时，表示制件内部元素在各个区间内增加减少的幅度不是均匀的，亦可能是在某一区间内需要加入新元素或停止添加某些元素等。

而梯度精度控制值的是在一个梯度区间中各元素比例变化的均匀程度。因实际打印时控制系统会将每个梯度区间所占的高度进一步细分为多组较小厚度的单元层，每个单元层中各元素数量及互相之间比例不发生变化，只有在每个单元层的层与层之间元素比例才会改变。因此当选择较低梯度精度时，每组单元层厚度将会被划分的较大，层与层之间的元素的过渡将变得较为不平顺，制件可能达不到预期的性能。但优点是打印过程中不同组分比例的粉末需要混合的次数少，打印效率比较高。反之使用较高梯度精度时，单元层高度变小层与层之间元素变化趋势会变得平顺，但需要系统频繁混合不同元素比例的粉末从而导致打印效率降低。设置梯度精度来控制元素变化趋势而不是让元素逐层变化的意义是因为3D打印机每次铺粉的厚度都较小(通常为0.1～0.5mm)打印制件体积通常不会太大，如果采用逐层混合逐层送粉的方式，每次如此小的粉量会加大组分比例的控制难度，需要混合装置频繁工作影响打印效率并且可能会导致双向铺粉装置的无法均匀铺粉。每个单元层中所含的元素数量以及元素占比都是依靠多组分比例控制装置来控制。比例控制装置由多组动态送粉装置组成其数量可依据制件需求进行增减。

以下对本发明实施例提供的系统、装置进行更详尽的说明。

本实施例提供了动态送料装置用于动态地调节多组分粉末的输出量。

动态送料装置包括储料器、搅拌器以及控制装置。

储料器具有被构造来储存原料的储料腔。搅拌器被构造来对存储于储料腔内的原料进行搅拌。控制装置，控制装置具有开度能够调整的送料口、参数检测器，参数检测器能够检测储料器中原料的输出量，送料口能够对应不同的原料的输出量而处于不同的开度。

在一种示例中，送料口由多个挡片限制。更好地，多个挡片呈圆周布置，且挡片能够转动，多个挡片能够通过转动执行开启动作和闭合动作以调节送料口的开度。进一步地，控制装置具有料口调节电机、由料口调节电机驱动的转动盘，转动盘具有与送料口对应的下料口，多个挡片设置于转动盘，挡片铰接于转动盘，挡片能够被转动的转动盘驱动而转动。

在本发明实施例中，转动盘为第一齿轮。控制控制装置还包括第二齿轮，第二齿轮连接于料口调节电机的输出轴并与第一齿轮啮合，第一齿轮为低转速级，第二齿轮为高转速级。通过两个齿轮的配合可以实现转动的降速，以便能够使送料口的开度调节可控性更高。

其中的参数检测器可以是重量传感器，或者流量传感器等等。

搅拌器具有相互配合的搅拌杆和搅拌电机，搅拌杆的端部连接于搅拌电机输出轴，搅拌杆位于储料腔内。为了改善搅拌效果，搅拌杆由搅拌主轴、连接于搅拌主轴的多个搅拌臂组成。更好地，搅拌主轴在远离搅拌电机的末端设置有推进叶片，推进叶片为螺旋形。如此，通过搅拌臂的搅拌混匀，再经由推进叶片进行推挤，以便原料向后端输送。

再次基础上，本发明实施例还提供了一种混合装置。混合装置包括混料器、相对独立且能够配合地工作的多个动态送料装置。其中，混料器被构造来接收由各个送料口输出的原料并进行混合以形成混料。通过使各个动态送料装置进行配合工作，可以实现多组分材料的按照期望比例混合。

动态送料装置与混料器的连接方式可以是如下：送料口通过气载喂料管与混料器连接，气载喂料管包括料管和气管，气管结合在料管。在一种可替代的示例中，混料器包括壳体、混料器，混料器具有可转动地设置于壳体内的混料轴。更好地，壳体具有粗混部、精混部以及送料部，混料轴具有对应于粗混部的粗混段、对应于精混部的精混段。通过这样的设计，可以使不同成分的原料按照预设的比例经历不同的混合方式，即先通过初步混合实现不同成分原料的混匀，然后再通过精混步骤使不同成分原料混合地更加均匀。

作为一种可选的实现方式，粗混段连接有同轴设置且均为螺旋形的内圈叶片、外圈叶片，内圈叶片套设于外圈叶片外，内圈叶片与外圈叶片的旋向相反，优选地，内圈叶片与外圈叶片具有相反的相对于粗混段的轴线的倾角。进一步地，精混段连接有多个旋转叶片，多个旋转叶片沿精混段的轴向布置，且相邻两个旋转叶片的旋向相反。优选地，旋转叶片相互错开90°。

基于以上提出的混合装置，本发明实施例还提出了一种3D打印送铺粉系统。3D打印送铺粉系统包括铺料装置、混合装置，铺料装置通过送料管与混合装置中的混料器的出料口连接。

一种示例中，铺料装置包括铺料壳、同向且可转动地设置于铺料壳内的绞龙和送料辊。例如，绞龙和送料辊的转动轴线共面。送料辊紧贴底壁内表面布置，铺料壳具有相对的顶壁和底壁，绞龙和送料辊沿由顶壁至底壁的方向排布，送料辊沿轴向设置有凹槽，底壁设置有与凹槽相对应的落料槽。

基于实际的需要，铺料壳还连接有刮刀组件。刮刀组件包括刮刀片、刮刀压紧装置，刮刀压紧装置被构造来使刮刀片被保持在顶壁和底壁之间。

另外，基于3D打印送铺料系统，本发明还提出了一种3D打印机。3D打印机包括3D打印送铺粉系统。另外，3D打印机还可以包括工作台、隔离装置、喷料结构等等。

为了使本领域技术人员更易于实施本发明，以下结合附图(图1至图21)对本发明实施例提出的3D打印送铺粉系统的进行阐述。

参阅图1和图2，多组分、多合金系粉末混合装置及梯度功能构件激光3D打印送铺粉系统主要包括三大部分：多组分比例控制装置1、多重粉末混合装置2以及双向铺粉装置3。多重粉末混合装置2通过送料管4与双向铺粉装置3连接。并通过送料管4输送由多组分混合的原料。

其中，多组分比例控制装置1处于3D打印送铺粉系统整体的最前端(按照原料的流通顺序计)，主要作用是储存、输送粉末，并控制送粉量以及多组分粉末中各元素间的比例。多组分比例控制装置1主要由多组动态送粉装置1011组成。动态送粉装置1011数量可根据制件材质需求增减。

如图3、图4、图5所示，动态送粉装置1011的上部为储放粉末的储粉器102。储粉器102中设有用于搅拌粉末的搅拌杆101。其结构如图5所示，搅拌杆101由安装于储粉器102上盖的搅拌电机104带动。储粉器102整体通过螺栓310与下部光圈式粉末流量控制装置105相连。

光圈式粉末流量控制装置105主要包括伺服电机、与伺服电机相连的驱动齿轮。固定于装置基座1050上可以沿滑槽转动的大齿轮106、与大齿轮106铰接的多组弧形连杆109以及多个开口挡板108组成。

如图7所示，伺服电机带动驱动齿轮转动，使大齿轮106沿滑槽转动，带动齿轮上铰接的连杆109运动，从而控制所有挡板108的开闭。

光圈式粉末流量控制装置105通过挡板108的开闭程度即可控制粉末流量的大小，配合设置于动态送粉装置1011下部的称重传感器114可以实现对送粉量的精确控制。在动态送粉装置1011下部对称设置了两个称重传感器114，通过对送粉装置整体质量的检测可以知道送粉装置送出的粉末质量，其原理类似于失重秤。

所有动态送粉装置1011送出的粉末经过气流吹送汇集进入如图10所示的多重粉末混合装置2。多重粉末混合装置2中起主要起混合作用的是复合式匀粉杆实现。复合式匀粉杆分为粗混与精混两部分。粗混部分2011位于上部混粉缸202中，主要由同轴设置的内圈叶片204、外圈叶片205组成(如图11所示)。内圈叶片204、外圈叶片205的旋向相反并且其叶面成一定角度倾斜(如图12所示)。当内圈叶片204、外圈叶片205按一定方向旋转时可使送入的粉末产生较大的紊流，从而达到粉末初步混合的目的。

当完成粗混后粉末进入精混工序，多重粉末混合装置2的精混部分2012位于装置下部的管状混粉腔203中。精混部分2012主要由多组相反旋向并成90°错开的螺旋叶片206构成(如图13所示)。当粉末流经管状混粉腔203时具有相反旋向的旋转叶片(螺旋叶片206)将不断改变粉末的流向从而进一步的将粉末均匀混合。经过两步混合后的多组分粉末不同元素间即可得到较高的均匀程度。

完成混合后的粉末依靠气动沿送料管4路进入双向铺粉装置3。粉末首先会进入双向铺粉装置3内部的储粉腔303(图15、16所示)。储粉腔303内安装有螺旋绞龙301，螺旋绞龙301通过后部的电机带动旋转，将进入腔体中的粉末均匀平铺以方便随后的铺粉。储粉腔303中部有设可转动的送粉辊302，其外表面紧贴储粉腔303的落粉槽并开有凹槽。当双向铺粉装置3进粉时送粉辊302静止不动，直到储粉腔303上部的粉末均匀平铺后。送粉辊302开始旋转其表面凹槽将粉末带出储粉腔303从而落入双向铺粉装置3下部。

送粉装置下部两侧设有粉末刮刀306(图16、20所示)，其材质为硬质橡胶刮刀306通过固定螺钉309夹紧于刮刀306座的凹槽内。刮刀306座通过螺栓310与送粉装置外壁的滑槽连接使刮刀306整体可以一定幅度的上下运动。在刮刀306座上部设有压紧装置(图18所示)，压紧装置通过弹簧304推动螺栓310顶住刮刀306座，当送粉装置在工作台上运动时压紧装置可以保证刮刀306始终紧贴工作台面，保证铺粉的均匀性，并且可以自动补偿刮刀306磨损而产生的间隙。

更详尽的阐述如下。

每组动态送粉装置的上部都设有用以储放单质或预混粉末的储粉器102。储粉器内部设有搅拌杆101。搅拌杆101由装置顶部的搅拌电机104带动在储粉器中旋转，可使细粒度粉末也能有较好流动性，保证供粉的顺畅。搅拌杆101末端设计有螺旋形叶片103，与储粉器102底部侧壁配合可使粉末落下速度减缓，使粉末运动更为可控。储粉器正下方连接光圈式粉末流量控制装置105，其结构类似于相机光圈，由伺服电机111带动驱动齿轮旋转从而带动挡板108开合，送粉过程中可根据需要控制送粉口开度从而调节粉末流量。每个动态送粉装置下部都设置有称重传感器114，主要用以实时监测上部储粉器102质量的改变。

多组分比例控制装置1每次工作都会至少输送一个单元层量的多组分粉末进入系统。以单个动态送粉装置其为例其工作流程为：首先根据需要在储粉器102中放入单质或已预混好的粉末。在进入送粉阶段之前，控制系统将会通过动态送粉装置下部的称重传感器114记录下当前装入粉末的储粉器102的质量，并减去当前单元层该元素所占质量，在控制系统中设定一个储粉器的质量下限。待完成上料后进入送粉阶段时，伺服电机111驱动挡板108开启，粉末在搅拌杆101末端的螺旋形叶片103带动下从储粉器102中落下，经管路进入下一工序。此时动态送粉装置1011整体由于粉末的流失质量逐渐减少，于此同时光圈式粉末流量控制装置105将根据储粉器质量减少率逐渐减小其开口开度使粉末流量减小，直至动态送粉装置的质量到达控制系统设定的质量下限，其开口将完全闭合，从而完成一次送粉。

本专利采用的光圈式粉末流量控制装置105配合称重传感器114可实现对不同类型、不同粒度粉末流量的动态控制，从而实现较为精确的送粉量控制(其工作原理类似失重秤)。

由多组分比例控制装置1送出的粉末沿管路下落，管路上设置有Y型接头112，一侧接头通粉末另一侧接头连接气路，通过气载送粉方式加快粉末运动速度，保证多组分比例控制装置1送出的粉末可以完全进入下一工序，同时可以防止细粒度粉末因为弯曲的管路而导致管路堵塞的情况。

所有不同元素粉末经气流吹送汇集进入下部的多重粉末混合装置2。多重粉末混合装置由混粉缸202与管状混粉腔203组成，二者通过螺栓连接。混粉缸的缸盖201上部设有多个管路接头209用以连接送粉管路，接头数量依据多组分比例控制装置的数量增减。缸盖201中心设有混料搅拌电机208，用来驱动复合式匀粉杆转动。其转动方向为俯视时顺时针旋转。复合式匀粉杆分粗混与精混两部分。搅拌杆粗混部分于混粉缸内，其结构为一对同轴双旋向叶片，其包括右旋的外圈叶片205、左旋的内圈叶片204。当各元素粉末通过管路接头209进入混粉缸202时，大部分会首先接触外圈叶片205。此时外圈叶片205顺时针旋转会使粉末有整体向上运动的趋势，同时外圈叶片205叶面带有向内倾斜的角度。粉末在外圈叶片205旋转过程中会有向内圈叶片204运动的趋势，内圈叶片204因与外圈旋向相反会带着粉末向下部出粉口运动，但内圈叶片204也带有向外倾斜的角度，所以一些粉末在向下运动的同时仍会被甩向外圈叶片205，由外圈叶片205带着再次向上运动继续进行混合。

如此往复直至所有粉末完全通过出粉口，粗混工序完成。复合式匀粉杆的粗混部分通过双旋向叶片以及叶片叶面的角度搭配，使多组分粉末首先在混粉缸202中可以得到较好的粗混效果对之后的精混做好准备。

之后粉末进入精混部分，复合式匀粉杆精混部分位于管状混粉腔203中，结构类似于管式静态混合器。主要由多组呈180°扭转叶片2031首尾焊接构成，叶片互相之间旋向相反且于径向成九十度错开。粗混后的粉末进入精混部分后会因叶片之间相反的旋向不断改变粉末流向从而产生较大的紊流，使得粗混后的多组分粉末均匀度进一步提高。多重粉末混合装置2在给粉过程进行的同时即可完成对多组分粉末的均匀混合，具有混合效率高，混合较为均匀的优点。

完成均匀混合后的多组分粉末经由连接管路继续向双向铺粉装置3运动，在连接管路上同样设有Y型接头连接气路，气压可以保证粉末在较长的管路输送中有足够的动力可以到达双向铺粉装置3内。

双向铺粉装置3通过进粉接口307与送粉管路连接，进粉接口307直通内部的储粉腔303；安装于主体内部的储粉腔303由钢板冲压与焊接而成。前部工序送入的多组分粉末首先进入该处，储粉腔303上部空间主要用于储放多组分粉末。在其中安装有螺旋绞龙301，螺旋绞龙301可绕自身轴线旋转，其动力由位于双向铺粉装置后部的电机提供。螺旋绞龙301作用是使送入双向铺粉装置3内的粉末可以均匀平整的铺陈于储粉腔303中，保证粉末中不会堆积在一处从而方便随后的均匀铺粉，同时还可以对粉末起到进一步搅拌均匀的作用。储粉腔303中部开有落粉槽，储粉腔中粉末可以从槽中落下。在落粉槽下部设有送粉辊302，送粉辊302可绕其自身轴线旋转并且外表面紧贴送粉槽开口。

当储粉腔303上部进粉时送粉辊302处于静止不动状态，此时落粉槽开口被送粉辊302挡住，储粉腔303上部形成一相对密封的空间，由前部装置送入的粉末进入储粉腔303上部后首先通过螺旋绞龙301的导送均匀的平铺于储粉腔303内，保证进粉接口307远端与进粉接口307近端的粉末量基本一致，待储粉腔303完成粉末的平铺后，送粉辊302通过电机驱动开始旋转，粉末被送粉辊302外表面的凹槽带出储粉腔303落入双向铺粉装置下部。

双向铺粉装置下部内表面两侧安装有粉末刮刀，粉末刮刀主要由刀座305、橡胶制的刮刀306组成，刮刀由螺钉309夹紧于刮刀座凹槽中，刀座305则通过安装于双向铺粉装置外表面308的滑槽中的螺栓310与双向铺粉装置连接，使粉末刮刀整体可沿滑槽上下一定幅度的滑动。

两侧粉末刮刀上设压紧装置，如弹簧304。当双向铺粉装置在工作台面上运动时可使粉末刮刀始终紧贴台面，保证铺粉的均匀并省去粉末刮刀因频繁工作导致磨损而需手动调整其与台面间隙的麻烦。

双向铺粉装置整体由3D打印机进给导轨带动，一次进给运动即可完成一次铺粉，可以实现往复铺粉的功能，不但可以减少粉末刮刀的磨损，最主要的是可以明显提升打印效率。

总体而言，本专利针对现有激光3D打印机在打印多组分梯度功能制件上的困难与不足，设计开发了一整套辅助送铺粉系统，本系统功能完备，可实现对多组分粉末比例控制及输送(多组分比例控制装置)、多组分粉末间的均匀混合(多重粉末混合装置)以及最后的粉末均匀铺设(双向铺粉装置)一整套流程。

系统整体通用性强，对于不同组分不同粒度的粉末本系统均能较好的适应，并能根据需要任意且精确的控制不同组分粉末间比例。可方便的获得其内部组分变化趋势较为均匀的梯度功能构件。

系统中的多组分比例控制系统主要通过称重传感器与光圈式粉末流量控制装置的配合，可以实现对不同组分或合金系粉末之间任意比例的控制，控制过程动态快捷，控制效果精确有效。之后的多重匀粉装置利用复合式匀粉杆自身的旋转使送入匀粉装置的粉末产生较大紊流，从而实现多组分粉末的均匀混合。其粉末混合过程快速，在系统给粉过程进行的同时即可使粉末得到充分的混合，可极大的提高制件打印效率。最后的双向铺粉装置，在传统铺粉装置基础上加设了储粉腔，可以容纳前部工序送入的多组分粉末，使铺粉装置不再依靠粉缸供粉，可以实现往复铺粉，提高了打印效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动态送料装置，用于动态地调节多组分粉末的输出量，其特征在于，所述动态送料装置包括：

储料器，所述储料器具有被构造来储存原料的储料腔；

搅拌器，所述搅拌器被构造来对存储于所述储料腔内的原料进行搅拌；

控制装置，所述控制装置具有开度能够调整的送料口、参数检测器，所述参数检测器能够检测所述储料器中原料的输出量，所述送料口能够对应不同的所述原料的输出量而处于不同的开度。

2.根据权利要求1所述的动态送料装置，其特征在于，所述送料口由多个挡片限制，所述多个挡片呈圆周布置，且所述挡片能够转动，所述多个挡片能够通过转动执行开启动作和闭合动作以调节所述送料口的开度。

3.根据权利要求2所述的动态送料装置，其特征在于，所述控制装置具有料口调节电机、由所述料口调节电机驱动的转动盘，所述转动盘具有与所述送料口对应的下料口，所述多个挡片设置于所述转动盘，所述挡片铰接于所述转动盘，所述挡片能够被转动的所述转动盘驱动而转动，所述转动盘为第一齿轮，所述控制控制装置还包括第二齿轮，所述第二齿轮连接于所述料口调节电机的输出轴并与所述第一齿轮啮合，所述第一齿轮为低转速级，所述第二齿轮为高转速级。

4.根据权利要求1所述的动态送料装置，其特征在于，所述搅拌器具有相互配合的搅拌杆和搅拌电机，所述搅拌杆的端部连接于所述搅拌电机输出轴，所述搅拌杆位于所述储料腔内，所述搅拌杆包括搅拌主轴、连接于所述搅拌主轴的多个搅拌臂，所述搅拌主轴在远离所述搅拌电机的末端设置有推进叶片，所述推进叶片为螺旋形。

5.一种混合装置，其特征在于，所述混合装置包括混料器、相对独立且能够配合地工作的多个如权利要求1-4中任一项所述的动态送料装置，所述混料器被构造来接收由各个所述送料口输出的原料并进行混合以形成混料。

6.根据权利要求5所述的混合装置，其特征在于，所述送料口通过气载喂料管与所述混料器连接，所述气载喂料管包括料管和气管，所述气管结合在所述料管，所述混料器包括壳体、混料器，所述混料器具有可转动地设置于所述壳体内的混料轴，所述壳体具有粗混部、精混部以及送料部，所述混料轴具有对应于所述粗混部的粗混段、对应于所述精混部的精混段。

7.根据权利要求6所述的混合装置，其特征在于，所述粗混段连接有同轴设置且均为螺旋形的内圈叶片、外圈叶片，所述内圈叶片套设于所述外圈叶片外，所述内圈叶片与所述外圈叶片的旋向相反，优选地，所述内圈叶片与所述外圈叶片具有相反的相对于所述粗混段的轴线的倾角，所述精混段连接有多个旋转叶片，所述多个旋转叶片沿所述精混段的轴向布置，且相邻两个所述旋转叶片的旋向相反，优选地，所述旋转叶片相互错开90°。

8.一种3D打印送铺粉系统，其特征在于，包括：铺料装置、如根据权利要求5-7中任一项所述的混合装置，所述铺料装置通过送料管与所述混合装置中的所述混料器的出料口连接。

9.根据权利要求8所述的3D打印送铺粉系统，其特征在于，所述铺料装置包括铺料壳、同向且可转动地设置于所述铺料壳内的绞龙和送料辊，所述铺料壳具有相对的顶壁和底壁，所述送料辊紧贴所述底壁内表面布置，所述绞龙和所述送料辊沿由所述顶壁至所述底壁的方向排布，所述送料辊沿轴向设置有凹槽，所述底壁设置有与所述凹槽相对应的落料槽，所述铺料壳还连接有刮刀组件，所述刮刀组件包括刮刀片、刮刀压紧装置，所述刮刀压紧装置被构造来使所述刮刀片被保持在所述顶壁和所述底壁之间。

10.一种3D打印机，其特征在于，包括如权利要求8或9中任一项所述的3D打印送铺粉系统。