CN109732085A - 一种用于3d打印的双刮刀混合铺粉装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置，该装置由单向刮刀、双向刮刀、分粉器和粉末回收组件组成。单向刮刀安装于真空箱体侧壁面，可以实现粉末的单向铺粉。双向刮刀安装于真空箱体侧壁面与单向刮刀有高低差，可以实现粉末的双向铺粉。送粉器安装于真空箱体顶部，主要功能是依据单、双向刮刀执行铺粉的动作将金属粉末定量的置于刮刀铺粉方向前方。本发明适用于金属3D打印设备，针对大幅面、高长宽比和支撑结构复杂零件打印后期刮刀条磨损严重造成打印后期成型缺陷的问题，提出采用双刮刀混合铺粉装置用于有效提升零件的高精度成形质量。

Description

一种用于3D打印的双刮刀混合铺粉装置及使用方法

技术领域

本发明涉及增材制造领域，特别在于3D打印设备高效稳定铺粉领域。

背景技术

在金属增材领域中，大幅面、高长宽比和支撑结构复杂零件打印后期，由于刮刀使用频率高导致刮刀条磨损严重容易造成零件成型缺陷。该问题是目前3D打印行业内普遍面临的技术难点之一。大幅面、高长宽比和支撑结构复杂零件3D打印成型效率不高。主要原因之一在于铺粉组件长时间铺粉后刮刀条表面磨损严重导致成型质量不佳。而通过使用双刮刀混合铺粉装置可以从根源上有效地缓解刮刀条磨损严重导致打印质量差的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置，分别采用单向刮刀和双向刮刀交替铺粉方式缓解刮刀条的磨损速率，从而有效地提高3D打印设备进行大幅面、高长宽比或者支撑结构复杂零件的成型效率。

为了达到上述的目的，本发明提供一种用于3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置，该装置包括单向刮刀、双向刮刀、分粉器、粉末回收组件和法兰接口处；所述单向刮刀设置于铺粉装置箱体侧壁面，实现粉末的单向铺粉动作；所述双向刮刀设置于铺粉装置箱体侧壁面，实现粉末的双向铺粉动作；所述双向刮安装在所述单项刮刀垂直上方；提高铺粉效率，减少空行程时间。所述分粉器设置于铺粉装置箱体顶部，与铺粉装置箱体内部的分粉组件连接，分粉器中的粉末通过所述分粉组件传送于所述双向刮刀或所述单向刮刀；所述粉末回收组件设置于成型幅面的前后两处法兰接口处，用于回收双刮刀铺粉操作完成后多余粉末。有利于多余粉末的回收再利用，提高粉末的循环利用率。

优选的，所述单向刮刀包括单向刮刀左侧同步组件、单向刮刀右侧同步组件、所述单向刮刀左侧同步组件和所述单向刮刀右侧同步组件通过一根转轴配合联轴器与电机组件连接，电机转动可以同步驱动两侧同步运动组件。保证机械结构的稳定运转。限位传感器用于限制单向刮刀左右两侧的同步组件的运动范围，刮刀组件通过连杆与微调组件连接，实现所述刮刀组件在垂直方向上的微调动作。

优选的，所述双向刮刀组件由双向刮刀左侧同步组件、双向刮刀右侧同步组件，所述双向刮刀左侧同步组件和所述双向刮刀右侧同步组件通过一根转轴配合联轴器与电机组件连接，限位传感器用于限制双向刮刀左右两侧同步组件的运动范围，装粉料斗用于储存刮刀铺粉的粉量，并随所述双向刮刀左侧同步组件和所述双向刮刀右侧同步组件一起运动，刮刀组件通过连杆与微调组件连接，实现所述刮刀组件在垂直方向上的微调动作。电机转动便可以同步驱动两侧同步运动组件。保证机械结构的稳定运转。

优选的，所述装粉料斗通过与撞粉顶杆的碰撞将储存的粉末落于所述刮刀组件铺粉方向前。

优选的，所述分粉器包括料箱和物位计，所述料箱用于储存粉末；所述物位计用于监测所述料箱中粉末量。

优选的，所述分粉组件包括撞块、手动开关和出粉槽；所述单项刮刀或所述双向刮刀向所述分粉组件方向运动时碰撞并压缩所述撞块，通过压缩所述撞块控制所述分粉器中的粉末进入分粉组件，并经由所述出粉槽将所述分粉组件中的粉末设置于所述单项刮刀或所述双向刮刀铺粉方向前。

一种3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置的使用方法，其特征在于，包括所述的双刮刀混合铺粉装置，

步骤一，所述双向刮刀运动至所述分粉组件，所述单项刮刀运动至所述分粉组件相对侧；

步骤二，所述双向刮刀在所述分粉组件处接受粉末，一部分粉末落于所述双向刮刀前，完成反方向铺粉运动，完成第一次铺粉；另一部分粉末落于所述装粉料斗；所述双向刮刀运动到达所述撞粉顶杆后，所述装粉料斗在所述分粉组件接受的粉末均匀撒于刮刀后；

步骤三，所述双向刮刀向所述分粉组件方向完成铺粉运动，完成第二次铺粉；

步骤四，所述单项刮刀向所述分粉组件方向运动并在所述分粉组件处接受粉末，粉末落于所述单向刮刀前，完成反方向铺粉运动，完成第三次铺粉；

步骤五，重复步骤二至四，直至完成打印动作。

优选的，步骤二中，所述双向刮刀在所述分粉组件处碰撞并压缩所述撞块，所述撞块的压缩距离为12mm。

优选的，步骤四中，所述单向刮刀在所述分粉组件处碰撞并压缩所述撞块，所述撞块的压缩距离为5mm。

优选的，打印完成后，所述单向刮刀先运动至所述限位传感器处；所述双向刮刀后运动至成型幅面中点位置。

本发明提出采用双刮刀混合铺粉装置进行交替铺粉的方法，可以有效降低金属粉末成型过程中零件高度方向上铺粉的差异。从而有效地缓解粉末烧结成型过程中因零件大幅面、长宽比高或者支撑结构复杂造成的零件成型困难、成型形状精度差的缺点，实现复杂零件高精度打印成型。

附图说明

本发明的一种用于3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置由以下的实施例及附图给出。

图1是用于3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置总体图。

图2是单向刮刀示意图。

图3是双向刮刀示意图。

图4是分粉器示意图。

图5是分粉组件示意图。

图6是粉末回收组件示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例

为详细说明本发明的技术内容、构造特征及所达成目的及效果，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

以下将结合图1～图6对本发明的用于3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置作进一步的详细描述。

为解决在金属增材领域中，大幅面、高长宽比和支撑结构复杂零件打印后期，由于刮刀使用频率高导致刮刀条磨损严重容易造成零件成型缺陷的问题。本发明的方案简易实用可靠，采用双刮刀混合铺粉装置进行交替铺粉的方法，可以有效降低金属粉末成型过程中零件高度方向上铺粉的差异，从而有效地缓解粉末烧结成型过程中因零件大幅面、长宽比高或者支撑结构复杂造成的零件成型困难、成型形状精度差的缺点，实现复杂零件高精度打印成型。

图1是用于3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置总体图。如图所示，用于3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置总体图由单向刮刀1、双向刮刀2、分粉器3和粉末回收组件4组成。将单、双向刮刀组件分别安装于真空箱侧壁面，分粉器安装于真空箱顶部法兰，粉末回收组件安装于成型幅面的前后两处法兰接口处，双刮刀混合铺粉装置其运动控制流程详见发明内容。

一、准备阶段：

1)双向刮刀回零，至成型幅面中点；

2)双向刮刀往里(分粉器方向)运动一段距离(预压缩撞块A处)；

3)单向刮刀回零，至成型幅面中点；

4)单向刮刀往外(远离分粉器的方向)运动，至外限位前B处；

二、打印阶段：

5)双向刮刀往里运动压缩撞块(至A+12mm)，分粉器两路出粉，前路出粉至刮刀前，后路出粉至装料斗；

6)装料完成后，双向刮刀往外铺粉至回粉槽完成第一次铺粉，同时顶块触发装料斗滑板将粉末均与撒于刮刀后；

7)双向刮刀往里运动至预压缩撞块A处，完成第二次铺粉；

8)单向刮刀往里运动，至预压缩撞块A+5mm处，此时分粉器仅前路出粉口出粉，粉末置于刮刀前；

9)单向刮刀往外运动，至外限位B处，完成第三次铺粉；

10)此后按顺序重复5)、6)、7)、8)、9)，直至打印完成；

11)打印完成后对单向刮刀位置进行判断，先将单向刮刀外放置于外限位B处；

三、结束阶段：

12)完成11)后，将双向刮刀移动至成型幅面中点；

13)完成打印工作。

图2是单向刮刀示意图。单向刮刀1由单向刮刀左侧同步组件2-1、电机组件2-2、单向刮刀右侧同步组件2-3、限位传感器2-4、微调组件2-5和刮刀组件2-6组成。单向刮刀左侧同步组件2-1和单向刮刀右侧同步组件2-3通过一根转轴配合联轴器与电机组件2-2连接，电机转动便可以同步驱动两侧同步运动组件。限位传感器2-4用于限制两侧同步组件的运动范围，保证机械结构的稳定运转。刮刀组件2-6连杆处配合使用微调组件2-5可以实现刮刀组件在垂直方向上的微调动作。

图3是双向刮刀示意图。双向刮刀组件2由双向刮刀左侧同步组件3-1、双向刮刀右侧同步组件3-2、限位传感器3-3、电机组件3-4、装粉料斗3-5、微调组件3-6、撞粉顶杆3-7和刮刀组件3-8组成。双向刮刀左侧同步组件3-1和双向刮刀右侧同步组件3-2通过一根转轴配合联轴器与电机组件3-4连接电机转动便可以同步驱动两侧同步运动组件。限位传感器3-3 用于限制两侧同步组件的运动范围，保证机械结构的稳定运转。装粉料斗3-5用于储存刮刀回程时铺粉的分量，装粉料斗3-5随同步组件往外运动时撞到撞粉顶杆3-7后便可将回程粉末置于刮刀组件3-8前。刮刀组件3-8前连杆处配合使用微调组件3-6可以实现刮刀组件在垂直方向上的微调动作。

图4是分粉器示意图。分粉器3由料箱4-1和物位计4-3组成。料箱4-1用于储存粉末；物位计4-3用于监测料箱4-1中粉末量。

图5是分粉组件示意图。撞块4-2-1、手动开关4-2-2和出粉槽4-2-3组成。单项刮刀1或双向刮刀2向分粉组件4-2方向运动时碰撞并压缩所述撞块4-2-1，通过压缩撞块4-2-1控制分粉器3中的粉末进入分粉组件4-2，并经由出粉槽4-2-3将分粉组件4-2中的粉末设置于单项刮刀1或双向刮刀2铺粉方向前。

虽然本发明已以较佳实施例阐释如上，但本发明包括但不限于以上实施例。本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中。当然，这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置，其特征在于，该装置包括单向刮刀、双向刮刀、分粉器和粉末回收组件；

所述单向刮刀设置于铺粉装置箱体侧壁面，实现粉末的单向铺粉动作；

所述双向刮刀设置于铺粉装置箱体侧壁面，实现粉末的双向铺粉动作；所述双向刮刀安装在所述单项刮刀垂直上方；

所述分粉器设置于铺粉装置箱体顶部，与铺粉装置箱体内部的分粉组件连接，分粉器中的粉末通过所述分粉组件传送于所述双向刮刀或所述单向刮刀；

所述粉末回收组件设置于成型幅面的前后两处法兰接口处，用于回收双刮刀铺粉操作完成后多余粉末。

2.如权利要求1所述的用于3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置，其特征在于，所述单向刮刀包括单向刮刀左侧同步组件、单向刮刀右侧同步组件、所述单向刮刀左侧同步组件和所述单向刮刀右侧同步组件通过一根转轴配合联轴器与电机组件连接，限位传感器用于限制单向刮刀左右两侧的同步组件的运动范围，刮刀组件通过连杆与微调组件连接，实现所述刮刀组件在垂直方向上的微调动作。

3.如权利要求1所述的用于3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置，其特征在于，所述双向刮刀组件由双向刮刀左侧同步组件、双向刮刀右侧同步组件，所述双向刮刀左侧同步组件和所述双向刮刀右侧同步组件通过一根转轴配合联轴器与电机组件连接，限位传感器用于限制双向刮刀左右两侧同步组件的运动范围，装粉料斗用于储存刮刀铺粉的粉量，并随所述双向刮刀左侧同步组件和所述双向刮刀右侧同步组件一起运动，刮刀组件通过连杆与微调组件连接，实现所述刮刀组件在垂直方向上的微调动作。

4.如权利要求3所述的用于3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置，其特征在于，所述装粉料斗通过与撞粉顶杆的碰撞将储存的粉末落于所述刮刀组件铺粉方向前。

5.如权利要求1所述的用于3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置，其特征在于，所述分粉器包括料箱和物位计，所述料箱用于储存粉末；所述物位计用于监测所述料箱中粉末量。

6.如权利要求1所述的用于3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置，其特征在于，所述分粉组件包括撞块、手动开关和出粉槽；所述单项刮刀或所述双向刮刀向所述分粉组件方向运动时碰撞并压缩所述撞块，通过压缩所述撞块控制所述分粉器中的粉末进入所述分粉组件，并经由所述出粉槽将所述分粉组件中的粉末设置于所述单项刮刀或所述双向刮刀铺粉方向前。

7.一种3D打印设备缓解刮刀条磨损的双刮刀混合铺粉装置的使用方法，其特征在于，包括权利要求6所述的双刮刀混合铺粉装置，

步骤一，所述双向刮刀2运动至所述分粉组件，所述单项刮刀1运动至所述分粉组件相对侧；

步骤二，所述双向刮刀2在所述分粉组件处接受粉末，一部分粉末落于所述双向刮刀前，完成反方向铺粉运动，完成第一次铺粉；另一部分粉末落于所述装粉料斗；所述双向刮刀运动到达所述撞粉顶杆后，所述装粉料斗在所述分粉组件接受的粉末均匀撒于刮刀后；

步骤三，所述双向刮刀向所述分粉组件方向完成铺粉运动，完成第二次铺粉；

步骤四，所述单项刮刀向所述分粉组件方向运动并在所述分粉组件处接受粉末，粉末落于所述单向刮刀前，完成反方向铺粉运动，完成第三次铺粉；

步骤五，重复步骤二至四，直至完成打印动作。

8.如权利要求7所述的双刮刀混合铺粉装置的使用方法，其特征在于，步骤二中，所述双向刮刀在所述分粉组件处碰撞并压缩所述撞块，所述撞块的压缩距离为12mm。

9.如权利要求7所述的双刮刀混合铺粉装置的使用方法，其特征在于，步骤四中，所述单向刮刀在所述分粉组件处碰撞并压缩所述撞块，所述撞块的压缩距离为5mm。

10.如权利要求7所述的双刮刀混合铺粉装置的使用方法，其特征在于，打印完成后，所述单向刮刀先运动至所述限位传感器处；所述双向刮刀后运动至成型幅面中点位置。