CN110340365A - 五轴联动激光烧结3d打印装置 - Google Patents
五轴联动激光烧结3d打印装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110340365A CN110340365A CN201910813815.4A CN201910813815A CN110340365A CN 110340365 A CN110340365 A CN 110340365A CN 201910813815 A CN201910813815 A CN 201910813815A CN 110340365 A CN110340365 A CN 110340365A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- present
- laser
- coolant jacket
- axle linkage
- rotary table
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 24
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003500 flue dust Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/30—Platforms or substrates
- B22F12/37—Rotatable
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
- B22F12/53—Nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/70—Gas flow means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明涉及五轴联动激光烧结3D打印装置，主要包括激光烧结装置和工作台装置两大部分。本发明提供了一种通过各轴之间的联动，使激光烧结装置垂直于待成型复杂平面或曲面，制造出复杂形状的零件尤其是使复杂曲面和斜面在逐层累加过程中避免台阶纹出现的装置，从而实现零件的高精度、高效率以及高质量的制造。本发明的有益效果是：1.本发明采用AC摇篮式双摆转台，使机床模块化程度较高，结构简单。2.本发明采用双力矩电机驱动，使回转工作台动态响应性好，精度高，反应灵敏。3.本发明的激光烧结装置可实现X、Y、Z三个轴的移动，工作台装置实现A、C两个轴的转动，两部分结合使该装置能实现复杂形状零件的高精度制造。
Description
技术领域
本发明涉及五轴联动激光烧结3D打印装置，具体涉及五轴联动激光烧结3D打印装置的结构设计，属于增材制造领域。
背景技术
激光烧结3D打印技术通常可用于复杂结构的金属零件的制造，是集激光学、计算机学、机械设计、控制学及材料学等多学科知识于一体的新型材料成型工艺。
激光烧结3D打印技术可以通过逐层烧结，层层累加的方式制造出任意形状复杂的零件，但传统的激光烧结3D打印技术由于零件形状的不同和层厚，在曲面及斜面成型过程中会出现台阶纹的问题。并且传统的激光烧结装置中粉末流量、送粉角度、粉末汇聚性的差异和金属氧化问题等都影响着零件内部组织结构的性能。
鉴于上述问题，为了降低零件的表面粗糙度，改善内部组织结构的性能，提高精度，五轴联动激光烧结3D打印装置的发明是很有必要的。
发明内容
本发明涉及五轴联动激光烧结3D打印装置，主要包括激光烧结装置和工作台装置两大部分。本发明的目的是设计五轴联动激光烧结3D打印装置使激光烧结装置在工作台装置上制造的零件能实现五轴联动，主要用于增材制造领域。本发明提供了一种通过各轴之间的联动，使激光烧结装置垂直于待成型复杂平面或曲面，制造出任意复杂形状的零件尤其是使复杂曲面和斜面在逐层累加过程中避免台阶纹出现的装置，从而实现零件的高精度、高效率以及高质量的制造。
本发明的有益效果是：
1.本发明采用AC摇篮式双摆转台，使机床模块化程度较高，结构简单。
2.本发明采用双力矩电机驱动，使回转工作台动态响应性好，精度高，反应灵敏。
3.本发明中采用光外孔式同轴送粉激光烧结装置，通过对六个锥形送粉孔及载气通道、内外双冷却系统、激光及保护气通道和激光喷嘴主体的设计，使激光与粉末不受待成型件复杂程度的影响在聚焦点处重合，得到质量较好的组织结构。
4.本发明的激光烧结装置可实现X、Y、Z三个轴的移动，工作台装置实现A、C两个轴的转动，两部分结合使该装置能实现复杂形状零件的高精度制造。
附图说明：
下面结合附图对本装置进一步说明。
附图1：五轴联动激光烧结3D打印装置整体结构主视示意图；
附图2：五轴联动激光烧结3D打印装置整体结构左视示意图；
附图3：五轴联动激光烧结3D打印装置整体结构仰视示意图；
附图4：五轴联动激光烧结3D打印装置激光烧结装置结构主剖视示意图；
附图5：五轴联动激光烧结3D打印装置激光烧结装置结构右剖视示意图；
图中：1-力矩电机1；2-U型台架；3-回转工作台；4-回转工作轴心；5-连接套；6-过渡套；7-激光喷嘴主体；8-工作台下板；9-力矩电机2；10-保护气体入口；11-内冷却套；12-粉末通道；13-外冷却套；14-入粉孔；15-法兰盘；16-内冷却套入水口；17-外冷却套出水口；18-外冷却套入水口；19-内冷却套出水口。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明零部件及相互关系进行说明。
如附图1、附图2、附图3所示，五轴联动激光烧结3D打印装置工作台装置主要由力矩电机1(1)、U型台架(2)、回转工作台(3)、回转工作台轴心(4)、工作台下板(8)、力矩电机2(9)组成。其相互关系在于：所述的力矩电机1(1)与U型台架(2)通过八个内六角螺栓连接；回转工作台(3)与回转工作台轴心(4)通过四个内六角螺栓连接；回转工作台轴心(4)与力矩电机2(9)通过键连接；工作台下板(8)与力矩电机2(9)通过四个螺栓连接。
如附图4、附图5所示，五轴联动激光烧结3D打印装置激光烧结装置主要由连接套(5)、过渡套(6)、激光喷嘴主体(7)、保护气体入口(10)、内冷却套(11)、粉末通道(12)、外冷却套(13)、入粉孔(14)、法兰盘(15)、内冷却套入水口(16)、外冷却套出水口(17)、外冷却套入水口(18)、内冷却套出水口(19)组成。
本发明工作过程如下：
五轴联动激光烧结3D打印装置中激光烧结装置通过X、Y、Z三个轴的移动到达指定位置，并且将激光及金属粉末在聚焦点处结合；回转工作台(3)通过力矩电机2(9)带动回转工作台轴心(4)实现绕Z轴的旋转运动；由两个力矩电机1(1)带动U型台架(2)实现高精度的绕X轴旋转运动。通过各轴的移动和旋转使激光烧结装置垂直于待成型复杂平面或曲面上，进行激光烧结形成一层截面，重复操作避免台阶纹的出现，从而降低零件表面的粗糙度，提高零件的精度。
五轴联动激光烧结3D打印装置激光烧结装置中连接套(5)上的紧定螺钉用于调节激光喷嘴主体的径向位置，保证激光束始终从喷嘴中心通过；过渡套(6)与激光喷嘴主体(7)通过精密螺纹长旋合，保证同轴度，并且用于微调轴向位置使激光焦点与粉末汇聚点重合，保护气体从保护气体入口(10)进入与激光共用激光通道防止熔池内金属氧化，防止烧结的烟尘和飞溅的粉末损坏聚焦透镜；金属粉末从六个入粉孔(14)进入粉末通道(12)中，并且粉末通道(12)上方通入惰性气体载送金属粉末持续稳定到达聚焦点，在载气与保护气体共同作用下形成粉末帘提高粉末均匀性和利用率，六个送粉管还可由于输送多种金属粉末，并且混合均匀；采用双层冷却系统，在内层冷却水从内冷却套入水口(16)进入内冷却套(11)与激光喷嘴主体(7)的下部腔室中，再从上下两腔室中间的挡板缝隙进入上部腔室中，由内冷却套出水口(19)流出，即下进上出，充分冷却喷嘴内芯；外层中冷却水从外冷却套入水口(18)进入，充分冷却送粉通道及喷嘴外部后由外冷却套出水口(17)流出。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
Claims (2)
1.五轴联动激光烧结3D打印装置，其中包括力矩电机1（1）、U型台架（2）、回转工作台（3）、回转工作台轴心（4）、连接套（5）、过渡套（6）、激光喷嘴主体（7）、工作台下板（8）、力矩电机2（9）、保护气体入口（10）、内冷却套（11）、粉末通道（12）、外冷却套（13）、入粉孔（14）、法兰盘（15）、内冷却套入水口（16）、外冷却套出水口（17）、外冷却套入水口（18）、内冷却套出水口（19）。
2.根据权利要求1所述的五轴联动激光烧结3D打印装置，其特征在于：所述的工作台装置包括力矩电机1（1）、U型台架（2）、回转工作台（3）、回转工作台轴心（4）、工作台下板（8）、力矩电机2（9）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910813815.4A CN110340365A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 五轴联动激光烧结3d打印装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910813815.4A CN110340365A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 五轴联动激光烧结3d打印装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110340365A true CN110340365A (zh) | 2019-10-18 |
Family
ID=68181332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910813815.4A Pending CN110340365A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 五轴联动激光烧结3d打印装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110340365A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2707773Y (zh) * | 2004-06-15 | 2005-07-06 | 华南理工大学 | 孔式同轴激光熔覆喷嘴 |
| CN101468393A (zh) * | 2007-12-26 | 2009-07-01 | 沈阳航空工业学院 | 一种金属粉末激光成形系统的金属粉末送给装置 |
| CN204058594U (zh) * | 2014-09-11 | 2014-12-31 | 南京煜宸激光科技有限公司 | 一种五轴联动式激光精细熔覆设备 |
| CN108555464A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-09-21 | 华中科技大学 | 一种大型复杂曲面动态聚焦激光加工方法及系统 |
| CN109049703A (zh) * | 2018-10-15 | 2018-12-21 | 鑫烯三维科技浙江有限公司 | 具有五轴联动打印平台的螺杆式熔融沉积3d打印装置及方法 |
| CN109848563A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-06-07 | 北京航空航天大学 | 一种基于现有激光增材设备的同步激光抛光模块 |
-
2019
- 2019-08-30 CN CN201910813815.4A patent/CN110340365A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2707773Y (zh) * | 2004-06-15 | 2005-07-06 | 华南理工大学 | 孔式同轴激光熔覆喷嘴 |
| CN101468393A (zh) * | 2007-12-26 | 2009-07-01 | 沈阳航空工业学院 | 一种金属粉末激光成形系统的金属粉末送给装置 |
| CN204058594U (zh) * | 2014-09-11 | 2014-12-31 | 南京煜宸激光科技有限公司 | 一种五轴联动式激光精细熔覆设备 |
| CN108555464A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-09-21 | 华中科技大学 | 一种大型复杂曲面动态聚焦激光加工方法及系统 |
| CN109049703A (zh) * | 2018-10-15 | 2018-12-21 | 鑫烯三维科技浙江有限公司 | 具有五轴联动打印平台的螺杆式熔融沉积3d打印装置及方法 |
| CN109848563A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-06-07 | 北京航空航天大学 | 一种基于现有激光增材设备的同步激光抛光模块 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105945281B (zh) | 零件与模具的熔积成形加工制造方法 | |
| CN110280763A (zh) | 同轴送粉激光烧结装置 | |
| WO2021052069A1 (zh) | 一种基于离心雾化的3d打印装置及方法 | |
| CN202052935U (zh) | 一种激光感应复合熔化直接成形装置 | |
| CN105817625A (zh) | 一种熔融涂覆增减材复合成形装置 | |
| CN104972124B (zh) | 基于飞秒激光复合技术的实时监控快速成型设备和方法 | |
| CN106064273B (zh) | 电子束复合增材制造方法 | |
| CN102179517A (zh) | 一种激光感应复合熔化直接成形方法及装置 | |
| KR20180119591A (ko) | 서브스트레이트를 거칠게 하기 위한 장치 및 방법 | |
| CN103952696B (zh) | 一种在空气中直接制造钛合金零件的快速成形方法 | |
| JP7093797B2 (ja) | 付加製造時の凝固速度制御のためのシステム及び方法 | |
| US20200276673A1 (en) | Optical module having a device for automatically changing a collimation optic | |
| CN104625061A (zh) | 一种新型综合性数控3d打印设备及使用方法 | |
| CN108857031A (zh) | 连续送丝自主感应加热增材制造装置及方法 | |
| CN108381176A (zh) | 一种带有外部轴的同轴送粉增减材复合成形机及加工方法 | |
| CN106964992A (zh) | 一种熔化极气体保护焊与多轴数控机床3d打印设备与方法 | |
| CN108165987B (zh) | 一种机床主轴内孔的修复装置和修复方法 | |
| CN110026776A (zh) | 一种增减材复合制造设备 | |
| CN107414081B (zh) | 金属增量制造的送丝熔丝系统及其应用方法 | |
| CN213652651U (zh) | 一种高速激光熔覆机床 | |
| Wang et al. | Introductions | |
| CN110340365A (zh) | 五轴联动激光烧结3d打印装置 | |
| US11927825B2 (en) | Exchangeable optical module for a laser machining machine | |
| CN110004398A (zh) | 一种交替熔丝送粉的电弧增材制造原位合金化装置及方法 | |
| CN204570041U (zh) | 一种光纤激光同轴送粉嘴 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20191018 |