CN109483885A - 一种减少材料损耗的sls打印机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少材料损耗的SLS打印机，可以对需要打印的图形进行分析，在需要烧结打印的图形区域中铺设成型粉料，而在不需要烧结打印的区域中铺设支撑粉料，从而利用支撑粉料作为上层打印图形的支撑结构，减少成型粉料在烧结工作的高温环境下发生性质改变而造成的损耗；本发明还通过测算模块对需要使用的粉料用量进行测算，通过料位传感器和观察窗，使用户能够直观地了解粉料存量是否足够，从而及时补充粉料，避免打印过程中缺少粉料而出错。

Description

一种减少材料损耗的SLS打印机及其工作方法

技术领域

本发明涉及3D打印机技术领域，特别是指一种减少材料损耗的SLS打印机。

背景技术

SLS打印机，也就是选择性激光烧结成型打印机，由于其广泛的成型材料，可沿打印任何复杂结构，无需支撑结构的优势，受到众多3D打印机用户的青睐；

但发明人在SLS打印机的试验和使用过程中发现有如下问题：

由于SLS打印机在铺粉和烧结时是将低层的松散粉末作为对高层的支撑，但烧结的过程中，整个工作台区域都处于温度较高的环境，对于松散粉末的物理性质会产生一定的影响，多次铺粉后使材料难以回收，造成材料的损耗。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种减少材料损耗的SLS打印机，用于减少打印原料在烧结中的损耗问题。

基于上述目的本发明提供的一种减少材料损耗的SLS打印机，包括：

工作台；

烧结部，安装在工作台顶部；

储料部，安装在工作台的一侧，包括支撑料仓和成型料仓；

铺料机构，安装在工作台的一侧，可沿工作台的一个方向往复移动，铺料机构包括：

输料部，输料部底部设有出料口，输料部通过第一管道连接支撑料仓，且通过第二管道连接成型料仓，第一管道和第二管道中均设有阀门，输料部可在铺料机构中沿另一个方向往复移动，该方向与铺料机构的移动方向垂直；

铺料部，安装在输料部的下方；

控制器，包括处理打印图形的图形处理模块和动作模块，图形处理模块将处理的结果发送给动作模块，动作模块控制输料部的阀门，将储料部中的粉料注入到铺料部中，控制铺料机构移动，使铺料部在工作台上进行铺料，并控制烧结部对粉料进行烧结。

优选地，铺料部包括存料槽，存料槽底部设有与存料槽活动连接的闸板，闸板可通过旋转打开或封闭存料槽，闸板与动作模块电性连接，存料槽底部还安装有铺料辊。

优选地，输料机构上设有位移传感器，位移传感器将测得位移信号发送给动作模块。

优选地，控制器中还设有测算模块，测算模块读取图形处理模块处理的结果，计算所需支撑粉料和成型粉料的用量，发送给显示模块予以显示，支撑料仓和成型料仓外壁设有观察窗，观察窗侧面印有表示粉料量的刻度。

优选地，工作台上设有提示单元，支撑料仓和成型料仓中均设有料位传感器，料位传感器将测得的料位信号发送给测算模块，测算模块向提示单元发送提示信号。

优选地，烧结部选用激光束扫描器。

一种减少材料损耗的SLS打印机的工作方法，包括以下步骤：

a.图形处理模块读取需要打印的3D图形文件，将3D图形分解成若干个分层图形；

b.图形处理模块结合工作台的大小和铺料部的铺料宽度将工作台分解成若干个铺料区；

c.控制器将分层图形和铺料机构所处的铺料区进行比对，得出铺料区中的图形区域和非图形区域；

d.控制器控制铺料机构在图形区域内铺设成型粉料，在非图形区域内铺设支撑粉料；

e.控制器控制烧结部按照分层图形对铺设在工作台上的粉料进行烧结；

f.重复步骤c、d、e，直至完成整个3D图形的打印。

优选地，还包括以下步骤：

g.测算模块读取图形处理模块的图形处理结果，计算打印工作中所需的支撑粉料和成型粉料的用量，发送给显示模块予以显示。

优选地，还包括以下步骤：

h.测算模块读取支撑料仓和成型料仓中安装的料位传感器测得的料位信号，根据粉料用量和粉料存量，判断粉料是否足够，粉料不够时控制提示单元发出提示信号。

从上面所述可以看出，本发明提供的减少材料损耗的SLS打印机，可以对需要打印的图形进行分析，在需要烧结打印的图形区域中铺设成型粉料，而在不需要烧结打印的区域中铺设支撑粉料，从而利用支撑粉料作为上层打印图形的支撑结构，减少成型粉料在烧结工作的高温环境下发生性质改变而造成的损耗。

本发明还通过测算模块对需要使用的粉料用量进行测算，通过料位传感器和观察窗，使用户能够直观地了解粉料存量是否足够，从而及时补充粉料，避免打印过程中缺少粉料而出错。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图一；

图2为本发明实施例的整体结构示意图二；

图3为本发明实施例的图2的局部放大示意图；

图4为本发明实施例的工作台俯视结构示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

一种减少材料损耗的SLS打印机，包括：

工作台1，用于放置需要进行烧结成型的粉料，工作台1顶部安装有烧结部5，具体的，烧结部5可选用激光束扫描器，激光束扫描器的输出端朝向工作台1，工作台1的一侧安装有储料部2，储料部2包括放置支撑粉料的支撑料仓21和放置成型粉料的成型料仓22，支撑粉料可选用耐高温的刚性材料支撑，成型粉料即为3D打印的图形需要采用的材料；

工作台1的一侧还安装有可沿工作台1的一个方向往复移动的铺料机构3，可选的，可通过设置第一导轨37实现铺料机构3的往复移动，铺料机构3中包括输料部31，输料部31通过第一管道32与支撑料仓21连接，通过第二管道33与成型料仓22连接，第一管道32和第二管道33中均设有阀门34，输料部31底部设有出料口35，输料部31可在铺料机构3中沿另一个方向往复移动，该方向与铺料机构3的移动方向垂直，可选的，可通过设置与第一导轨37垂直的第二导轨(未示出)，实现输料部31的往复移动，铺料机构3和输料部31均可采用电力驱动的方式移动。

输料部31下方还安装有铺料部36，控制器中的图形处理模块对打印图形进行处理后发送给控制器中的动作模块，动作模块根据图形处理结果控制输料部31中的阀门34，将储料部2中的粉料注入到铺料部36中，并控制铺料机构3移动，使铺料部36在工作台1上进行铺料，铺料后，再控制烧结部5对粉料进行烧结。

可选的，铺料部36包括存料槽361，存料槽361底部设有与存料槽361活动连接的闸板362，闸板362可通过旋转打开或封闭存料槽361，闸板362与动作模块电性连接，存料槽361底部还安装有铺料辊363，铺料辊363可将粉料压实，铺展得更加均匀。

可选的，为了更好地监测铺料机构3的位置，铺料机构3设有位移传感器，位移传感器与动作模块电性连接，向动作模块发送测得的位移信号。

可选的，控制器中还设有测算模块，测算模块读取图形处理模块的图形处理结果，计算打印工作中所需的支撑粉料和成型粉料的用量，并发送给显示模块予以显示，支撑料仓21和成型料仓22的外壁上均设有观察窗23，观察窗23侧面印有与粉料量对应的刻度，用户可以通过观察窗23上的刻度和显示模块显示的粉料用量，判断打印需要的粉料是否足够。

可选的，工作台1上设有提示单元4，支撑料仓21和成型料仓22中设有料位传感器，料位传感器将测得的料位信号发送给测算模块，测算模块根据料位信号和计算出的粉料用量，判断粉料是否足够，并控制提示单元4发出提示信号。

一种减少材料损耗的SLS打印机的工作方法，包括以下步骤：

a.图形处理模块读取需要打印的3D图形文件，将3D图形分解成若干个分层图形；

b.图形处理模块结合工作台的大小和铺料部的铺料宽度将工作台分解成若干个铺料区；

c.控制器将分层图形和铺料机构所处的铺料区进行比对，得出铺料区中的图形区域和非图形区域；

d.控制器控制铺料机构在图形区域内铺设成型粉料，在非图形区域内铺设支撑粉料；

e.控制器控制烧结部按照分层图形对铺设在工作台上的粉料进行烧结；

f.重复步骤c、d、e，直至完成整个3D图形的打印。

优选地，还包括以下步骤：

g.测算模块读取图形处理模块的图形处理结果，计算打印工作中所需的支撑粉料和成型粉料的用量，发送给显示模块予以显示。

优选地，还包括以下步骤：

h.测算模块读取支撑料仓和成型料仓中安装的料位传感器测得的料位信号，根据粉料用量和粉料存量，判断粉料是否足够，粉料不够时控制提示单元发出提示信号。

在打印3D图形时，控制器中的图形处理模块先将3D图形分解成若干个分层图形，再结合工作台1的大小和铺料部36的铺料宽度将工作台1分成若干个铺料区，当需要对某个铺料区进行铺料时，控制器将铺料区与该区域的分层图形进行比对，确定该铺料区中有无需要打印的图形，如有需要打印的图形，则读取输料机构的位移信号，控制输料部31移动，在输料部31移动到图形区域时，打开第二管道33中的阀门34，使成型粉料通过出料口35落入铺料部36中，当输料部31移动到非图形区域时，打开第一管道32中的阀门34，使支撑粉料落入铺料部36中，在存料槽361中形成由支撑粉料与成型粉料组成的粉料带，从而完成铺料部36的材料预注入，当材料预注入完成后，控制器打开闸板362，使存料槽361中的下落，并控制铺料机构3移动，使铺料辊363对粉料进行压实，完成该铺料区的铺料工作。

控制器按上述步骤依次完成各铺料区的铺料后，则工作台1上形成该分层图形的铺料，此时成型粉料构成的图形符合需要打印的图形的轮廓，而支撑粉料构成工作台1上其他区域的填充，之后控制器可控制烧结部5工作，沿打印图形的形状对成型粉料进行烧结，完成该分层图形的烧结工作。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、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 (9)

1.一种减少材料损耗的SLS打印机，其特征在于，包括：

工作台；

烧结部，安装在所述工作台顶部；

储料部，安装在所述工作台的一侧，包括支撑料仓和成型料仓；

铺料机构，安装在所述工作台的一侧，可沿所述工作台的一个方向往复移动，所述铺料机构包括：

输料部，输料部底部设有出料口，所述输料部通过第一管道连接所述支撑料仓，且通过第二管道连接所述成型料仓，所述第一管道和所述第二管道中均设有阀门，所述输料部可在所述铺料机构中沿另一个方向往复移动，该方向与所述铺料机构的移动方向垂直；

铺料部，安装在所述输料部的下方；

控制器，包括处理打印图形的图形处理模块和动作模块，所述图形处理模块将处理的结果发送给所述动作模块，所述动作模块控制所述输料部的阀门，将所述储料部中的粉料注入到所述铺料部中，控制所述铺料机构移动，使所述铺料部在所述工作台上进行铺料，并控制所述烧结部对粉料进行烧结。

2.根据权利要求1所述的一种减少材料损耗的SLS打印机，其特征在于：所述铺料部包括存料槽，存料槽底部设有与所述存料槽活动连接的闸板，所述闸板可通过旋转打开或封闭所述存料槽，所述闸板与所述动作模块电性连接，所述存料槽底部还安装有铺料辊。

3.根据权利要求1所述的一种减少材料损耗的SLS打印机，其特征在于：所述输料机构上设有位移传感器，所述位移传感器将测得位移信号发送给所述动作模块。

4.根据权利要求1所述的一种减少材料损耗的SLS打印机，其特征在于：所述控制器中还设有测算模块，所述测算模块读取所述图形处理模块处理的结果，计算所需支撑粉料和成型粉料的用量，发送给显示模块予以显示，所述支撑料仓和所述成型料仓外壁设有观察窗，观察窗侧面印有表示粉料量的刻度。

5.根据权利要求4所述的一种减少材料损耗的SLS打印机，其特征在于：所述工作台上设有提示单元，所述支撑料仓和所述成型料仓中均设有料位传感器，所述料位传感器将测得的料位信号发送给所述测算模块，测算模块向所述提示单元发送提示信号。

6.根据权利要求1所述的一种减少材料损耗的SLS打印机，其特征在于：所述烧结部选用激光束扫描器。

7.一种减少材料损耗的SLS打印机的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.图形处理模块读取需要打印的3D图形文件，将3D图形分解成若干个分层图形；

b.图形处理模块结合工作台的大小和铺料部的铺料宽度将工作台分解成若干个铺料区；

c.控制器将分层图形和铺料机构所处的铺料区进行比对，得出铺料区中的图形区域和非图形区域；

d.控制器控制铺料机构在图形区域内铺设成型粉料，在非图形区域内铺设支撑粉料；

e.控制器控制烧结部按照分层图形对铺设在工作台上的粉料进行烧结；

f.重复步骤c、d、e，直至完成整个3D图形的打印。

8.根据权利要求7所述的一种减少材料损耗的SLS打印机的工作方法，其特征在于，还包括以下步骤：

g.测算模块读取所述图形处理模块的图形处理结果，计算打印工作中所需的支撑粉料和成型粉料的用量，发送给显示模块予以显示。

9.根据权利要求8所述的一种减少材料损耗的SLS打印机的工作方法，其特征在于，还包括以下步骤：

h.测算模块读取支撑料仓和成型料仓中安装的料位传感器测得的料位信号，根据粉料用量和粉料存量，判断粉料是否足够，粉料不够时控制提示单元发出提示信号。