CN109774148A - 一种增材制造粉料集成处理装置及粉料处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种增材制造粉料集成处理装置及粉料处理方法，涉及增材制造技术领域，为解决现有增材制造产品生产效率低、精度差的问题而设计。该粉料集成处理装置包括砂罐、上料机构、粉料预处理机构、混料机构和粉料回收机构；所述砂罐用来盛放未经处理的粉料；所述上料机构用于将粉料发送至所述粉料预处理机构中，或用于将粉料发送至砂罐中暂存，或用于将已混好的粉料发送至3D打印设备；所述粉料预处理机构的下部落粉口与所述混料机构连通，所述混料机构用于搅拌混合粉料；所述粉料回收机构用于吸取和暂存粉料。本发明提供的粉料集成处理装置及粉料处理方法实现了粉料各处理工序的高度融合集成，大大提高了生产效率和产品精度。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种增材制造粉料集成处理装置及粉料处理方法。
背景技术
大部分增材制造设备使用的生产原料，都是粉末或颗粒材料，以下统一简称这种材料为粉料。使用粉料的增材制造设备，通常的制造工艺是：先将一层粉料铺设在工作平台，再通过喷射粘结剂、激光烧结、光固化、电子束烧结等方式，使得该层粉料选择性固化，之后继续铺一层，固化一层，如此循环往复，最终已固化的粉料会层层堆积形成产品，未固化的粉料需要回收后继续生产。在上述工艺过程中，粉料通常需要经过上料、过滤、存储、输送、混料、供料、回收等工序，以上工序所涉及的粉料处理装置通常是部分工序集成在增材制造设备中，部分工序分散布置在设备外围，从而使得增材制造设备体积大、粉料处理节点分散、控制流程复杂，而且集成在设备上的处理装置影响打印精度，大大降低了产品的精度和生产效率。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种增材制造粉料集成处理装置，以解决现有增材制造产品生产效率低、精度差的技术问题。
本发明提供的粉料集成处理装置，包括砂罐、上料机构、粉料预处理机构、混料机构和粉料回收机构；
其中，所述砂罐，用来盛放未经处理的粉料，它的结构形式为一个至少有两个面围成的盒子，例如鼓型，方形，圆形，菱形等等；
所述上料机构，用于连接所述砂罐和所述粉料预处理机构，并将粉料从所述砂罐发送至所述粉料预处理机构中；或用于连接所述粉料回收机构和所述砂罐，并将粉料发送至砂罐中暂存；或用于连接所述混料机构和3D打印设备，并将已混好的粉料发送至3D打印设备中；
所述上料机构可以是能将粉料可发送至较高位置的任何设备，如螺旋输送器、吸尘器、真空泵、管链式输送机、斗式提升机等等；
所述粉料预处理机构的下部落粉口与设置于其下方的所述混料机构连通，所述混料机构用于搅拌混合粉料；
所述粉料回收机构具有回收泵和集粉器，用于吸取和暂存粉料，所述粉料回收机构的下部落粉口也与所述混料机构连通。
进一步地，所述粉料预处理机构，包含筛网、筛网动力装置和落粉控制器，所述筛网由上下两组筛网组成；所述筛网动力装置驱动所述上下两组筛网相对筛动。
进一步地，所述上料机构为螺旋输送器、吸尘器、真空泵、管链式输送机、斗式提升机。
进一步地，所述粉料预处理机构的上、下两组筛网设置为进行相对筛动的运动，粉料从筛网的细孔中落下，落入粉料预处理机构自带的贮存室中暂存。
进一步地，所述混粉机构，主要包含落粉开关装置、混粉动力装置、加粉导向口、落粉导向装置、罐体、搅拌叶片、添加剂加入口，所述加粉导向口和所述添加剂加入口至少有一个。
进一步地，所述粉料集成处理装置还包括机架及顶升机构，所述机架及顶升机构包括机架、顶升机构和辊道；
所述机架用来放置已打印完的工作箱，所述顶升机构可将工作箱底板从工作箱内顶起和降落，以此将打印产品取出工作箱。
进一步地，所述粉料回收机构设置有用于回收粉料的回收泵，其功能原理类似于吸尘器，将工作箱中的粉料吸入粉料回收机构的集粉器中。
进一步地，所述的粉料回收机构还包括筛网、集粉器、筛网动力装置和落粉控制器，所述筛网为上、下两组筛网相对筛动，粉料从筛网的细孔中落入贮存室暂存。
本发明粉料集成处理装置带来的有益效果至少包括：通过设置具有砂罐、上料机构、粉料预处理机构、混料机构和粉料回收机构的粉料集成处理装置，将上料、过滤、存储、输送、混料、供料、回收等工序集成融合在一起，并独立于增材制造设备设置，实现了粉料各处理工序的高度融合集成，使得增材制造设备体积减小、粉料处理节点集中、控制流程简化，而且与增材制造设备分离，不影响设备的打印精度，很好地改善了现有技术中存在的产品生产效率低、精度差的技术问题，从而大大提高了增材制造设备的生产效率，提高了产品精度。
本发明的第二个目的在于还提供一种增材制造粉料集成处理方法，以解决现有增材制造产品生产效率低、精度差的的技术问题。
本发明提供的粉料集成处理方法利用上述的粉料集成处理装置进行粉料处理，当3D打印设备需要粉料时，所述上料机构20从砂罐10取料，经所述粉料预处理装置30筛选预处理，再经所述混料机构40完成粉料与添加剂的混合，混合好的粉料经所述上料机构20供给3D打印设备。
该粉料集成处理方法利用上述粉料集成处理装置进行粉料处理，这种粉料集成处理方法实现了上料、过滤、存储、输送、混料、供料、回收等工序的集成融合，简化控制，有效地提高了增材制造设备的生产效率。
发明的第三个目的在于还提供一种增材制造粉料集成处理方法，以解决现有增材制造产品生产效率低、精度差的的技术问题。
本发明提供的粉料集成处理方法利用上述的粉料集成处理装置进行粉料处理，当3D打印设备完成打印后，工作箱运行至所述机架及顶升机构50，所述粉料回收机构70从工作箱中吸取未固化的粉料，经过筛选回收暂存于贮存室；当3D打印设备需要粉料时，贮存室可直接向所述混料机构40供应粉料，混料机构40完成粉料与添加剂的混合，混合好的粉料经所述上料机构20供给3D打印设备。
进一步地，经过所述粉料回收机构70筛选回收的粉料，可由所述上料机构20发送至所述砂罐10贮存。
该粉料集成处理方法利用上述粉料集成处理装置进行粉料处理，这种粉料集成处理方法实现了上料、过滤、存储、输送、混料、供料、回收等工序的集成融合，简化控制，有效地提高了增材制造设备的生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的粉料集成处理装置的总体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的粉料集成处理装置中的粉料预处理机构的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的粉料集成处理装置中的混料机构的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的粉料集成处理装置中的机架及顶升机构的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的粉料集成处理装置中粉料回收机构的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的粉料集成处理装置与多台增材制造打印机组成自动生产线的结构示意图；
附图标记：
10-砂罐、20-上料机构、30-粉料预处理机构、40-混料机构、50-机架及顶升机构、60-工作箱、70-粉料回收机构；
31-贮存室、32-筛网、33-筛网动力装置、34-落粉控制器；
41-落粉开关装置、42-混粉动力装置、43-加粉导向口、44-落粉导向装置、45-罐体、46-搅拌叶片、47-添加剂加入口；
51-机架、52-顶升机构和53-辊道；
71-回收泵、72-集粉器。
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，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“竖直”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本实施例提供了一种增材制造粉料集成处理装置，粉料在通过该装置的一系列运输、预处理、混合后输送给打印机，直接用于砂型的打印或进行贮存备用。所述粉料集成处理装置包括砂罐10、上料机构20、粉料预处理机构30、混料机构40、机架及顶升机构50、工作箱60、粉料回收机构70。其中，所述的砂罐10，用来盛放未经处理的粉料，它的结构形式为一个至少有两个面围成的盒子，例如鼓型，方形，圆形，菱形等等。其中，所述的上料机构20，用于连接所述砂罐10和所述粉料预处理机构30，并将未经处理的粉料从所述砂罐10发送至粉料预处理机构30中进行处理；或用于连接所述粉料回收机构70和所述砂罐10，并将粉料发送至所述砂罐10中暂存；或用于连接所述混料机构40和3D打印设备，并将已混好的粉料发送至3D打印设备中。(注：3D打印设备图中未示出)具体地，所述上料机构可以是能将粉料可发送至较高位置的任何设备，如螺旋输送器、吸尘器、真空泵、管链式输送机、斗式提升机等等。
请继续参照图1并结合图2所示，本实施例中，所述的粉料预处理机构30，主要结构由上下两组筛网组成，包含贮存室31、筛网32、筛网动力装置33、落粉控制器34；所述筛网32由上下两组筛网组成；所述筛网动力装置33驱动所述上下两组筛网相对筛动。当粉料预处理机构工作时，上、下两组筛网32相对筛动，粉料从筛网32的细孔中落下，落入粉料预处理机构自带的贮存室31中暂存。所述粉料预处理机构30的下部落粉口与设置于其下方的所述混料机构40连通，所述混料机构40用于搅拌混合粉料。
请继续参照图1并结合图3所示，本实施例中，所述的混粉机构40，包含落粉开关装置41、混粉动力装置42、加粉导向口43、落粉导向装置44、罐体45、搅拌叶片46、添加剂加入口47。加入的粉料与添加剂在混粉机构中的搅拌叶片高速旋转的带动下，粉料与添加剂充分混合，从而得到粉料与添加剂配比符合要求的混合体。添加剂可以是固体、液体、固液混合体。进一步的讲，混粉机构有至少1个加粉导向口43和至少1个添加剂加入口47，这根据具体需求来设置。
请继续参照图1并结合图4所示，本实施例中，所述机架及顶升机构50，主要由机架51、顶升机构52和辊道53组成。所述机架51用来放置已打印完的工作箱60，并可将工作箱60的底板从工作箱内顶起和降落，以此将打印产品取出工作箱。它的功能是任何可以沿直线运动的机构来实现，如丝杆丝母、气缸、液压缸、同步带模组、丝杆模组、直线电机、单轴直线电机等来实现。
本实施例中，所述的工作箱60用来盛放构建材料及打印完成的产品，它的结构形式为一个至少有两个面围成的盒子，例如鼓型，方形，圆形，菱形等等。
请继续参照图1并结合图5所示，本实施例中，所述粉料回收机构70具有回收泵71和集粉器72，用于吸取和暂存从工作箱60输送过来的粉料；所述粉料回收机构上面安装了一个用于回收粉料的回收泵71，其功能原理类似于吸尘器，将工作箱60中的粉料吸入粉料回收机构的集粉器72中。所述粉料回收机构70的下部落粉口也与所述混料机构40连通，在需要时将粉料输送到混料罐。所述的粉料回收机构70与粉料预处理机构30的结构一致，其内部也设置有上下两组筛网，还包含贮存室、筛网动力装置和落粉控制器。当粉料回收机构工作时，上、下两组筛网相对筛动，粉料从筛网的细孔中落下，落入粉料回收机构自带的贮存室暂存。
请继续参照图1并结合图6来说明该粉料集成装置的一种组线形式：多台增材制造打印机依次排列，粉料集成处理的送料管直接连接至各打印机，打印机打印完成的工作箱经过一系列辊道的转运，最终运至粉料集成处理装置的顶升机构处，通过粉料回收机构处理。
本发明通过提供具有砂罐10、上料机构20、粉料预处理机构30、混料机构40和粉料回收机构70的粉料集成处理装置，将上料、过滤、存储、输送、混料、供料、回收等工序集成融合在一起，并独立于增材制造设备设置，实现了粉料各处理工序的高度融合集成，使得增材制造设备体积减小、粉料处理节点集中、控制流程简化，而且与增材制造设备分离，不影响设备的打印精度，很好地改善了现有技术中存在的产品生产效率低、精度差的技术问题，从而大大提高了增材制造设备的生产效率，提高了产品精度。
本发明还提供一种粉料集成处理方法利用上述的粉料集成处理装置进行粉料处理，当3D打印设备需要粉料时，所述上料机构20从砂罐10取料，经所述粉料预处理装置30筛选预处理，再经所述混料机构40完成粉料与添加剂的混合，混合好的粉料经所述上料机构20供给3D打印设备。
该粉料集成处理方法利用上述粉料集成处理装置进行粉料处理，这种粉料集成处理方法实现了上料、过滤、存储、输送、混料、供料、回收等工序的集成融合，简化控制，有效地提高了增材制造设备的生产效率。
本发明还提供另一种粉料集成处理方法利用上述的粉料集成处理装置进行粉料处理，当3D打印设备完成打印后，工作箱60运行至所述机架及顶升机构50，所述粉料回收机构70从工作箱60中吸取未固化的粉料，经过筛选回收暂存于贮存室；当3D打印设备需要粉料时，贮存室可直接向所述混料机构40供应粉料，混料机构40完成粉料与添加剂的混合，混合好的粉料经所述上料机构20供给3D打印设备。
同时，经过所述粉料回收机构70筛选回收的粉料，也可由所述上料机构20发送至所述砂罐10贮存。
该粉料集成处理方法利用上述粉料集成处理装置进行粉料处理，这种粉料集成处理方法实现了上料、过滤、存储、输送、混料、供料、回收等工序的集成融合，简化控制，有效地提高了增材制造设备的生产效率。
具体地，其他各种粉料集成处理方法已在上述对粉料集成处理装置的结构进行描述时，进行了详细阐述，故不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种增材制造粉料集成处理装置，其特征在于，包括砂罐(10)、上料机构(20)、粉料预处理机构(30)、混料机构(40)、粉料回收机构(70)；
所述砂罐(10)，用来盛放未经处理的粉料；
所述上料机构(20)，用于连接所述砂罐(10)和所述粉料预处理机构(30)，并将粉料从所述砂罐(10)发送至所述粉料预处理机构(30)中；或用于连接所述粉料回收机构(70)和所述砂罐(10)，并将粉料发送至砂罐(10)中暂存；或用于连接所述混料机构(40)和3D打印设备，并将已混好的粉料发送至3D打印设备中；
所述粉料预处理机构(30)的下部落粉口与设置于其下方的所述混料机构(40)连通，所述混料机构(40)用于搅拌混合粉料；
所述粉料回收机构(70)具有回收泵(71)和集粉器(72)，用于吸取和暂存粉料，所述粉料回收机构(70)的下部落粉口也与所述混料机构(40)连通。
2.根据权利要求1所述的粉料集成处理装置，其特征在于，所述粉料预处理机构(30)，包含贮存室(31)、筛网(32)、筛网动力装置(33)和落粉控制器(34)，所述筛网(32)由上下两组筛网组成；所述筛网动力装置(33)驱动所述上下两组筛网相对筛动。
3.根据权利要求2所述的粉料集成处理装置，其特征在于，所述粉料预处理机构(30)的上、下两组筛网设置为进行相对筛动的运动，粉料从筛网的细孔中落下，落入粉料预处理机构自带的贮存室中暂存。
4.根据权利要求1所述的粉料集成处理装置，其特征在于，所述混粉机构(40)，主要包含落粉开关装置(41)、混粉动力装置(42)、加粉导向口(43)、落粉导向装置(44)、罐体(45)、搅拌叶片(46)、添加剂加入口(47)，所述加粉导向口(43)和所述添加剂加入口(47)至少有一个。
5.根据权利要求1所述的粉料集成处理装置，其特征在于，所述粉料集成处理装置还包括机架及顶升机构(50)，所述机架及顶升机构(50)包括机架(51)、顶升机构(52)和辊道(53)；
所述机架(51)用来放置已打印完的工作箱，所述顶升机构(52)可将工作箱底板从工作箱内顶起和降落，以此将打印产品取出工作箱。
6.根据权利要求1所述的粉料集成处理装置，其特征在于，所述粉料回收机构上面设有用于回收粉料的回收泵(71)，其功能原理类似于吸尘器，将工作箱(60)中的粉料吸入粉料回收机构的集粉器(72)中。
7.根据权利要求6所述的粉料集成处理装置，其特征在于，所述的粉料回收机构(70)还包括筛网、筛网动力装置和落粉控制器，所述筛网为上、下两组筛网相对筛动，粉料从筛网的细孔中落入贮存室暂存。
8.一种增材制造粉料集成处理方法，其特征在于，利用权利要求1-7任一项所述的粉料集成处理装置进行粉料处理，当3D打印设备需要粉料时，所述上料机构(20)从砂罐(10)取料，经所述粉料预处理装置(30)筛选预处理，再经所述混料机构(40)完成粉料与添加剂的混合，混合好的粉料经所述上料机构(20)供给3D打印设备。
9.一种增材制造粉料集成处理方法，其特征在于，利用权利要求1-7任一项所述的粉料集成处理装置进行粉料处理，当3D打印设备完成打印后，工作箱运行至所述机架及顶升机构(50)，所述粉料回收机构(70)从工作箱中吸取未固化的粉料，经过筛选回收暂存于贮存室；当3D打印设备需要粉料时，贮存室可直接向所述混料机构(40)供应粉料，混料机构(40)完成粉料与添加剂的混合，混合好的粉料经所述上料机构(20)供给3D打印设备。
10.根据权利要求9所述的增材制造粉料集成处理方法，其特征在于，经过所述粉料回收机构(70)筛选回收的粉料，可由所述上料机构(20)发送至所述砂罐(10)贮存。
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