CN110614366A - 超薄高效铺粉三维打印机及铺粉方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了超薄高效铺粉三维打印机及铺粉方法，包括工作台和铺粉装置，铺粉口的上侧一体连接有下粉装置，下粉装置包括圆筒状的下粉筒，下粉筒轴向设置有转轴，转轴外侧设置有螺旋叶片，所述转轴的两端对应轨道I的位置均设置有滚轮I，下粉筒的两侧均设置有刮板。铺粉装置在移动的同时带动滚轮I移动，滚轮I的转轴表面固接有螺旋叶片，并带动螺旋叶片在下粉筒中轴向旋转，螺旋叶片旋转的过程中，将堆积在下粉筒中的金属粉有序的播撒下来，实现了铺粉口下粉与铺粉装置移动同步的效果，可避免铺粉口过渡下粉和铺粉口堵塞不下粉的问题，准确下粉确保粉池最上层金属粉的薄度。

Description

超薄高效铺粉三维打印机及铺粉方法

技术领域

本发明涉及三维打印的技术领域，尤其涉及超薄高效铺粉三维打印机及铺粉方法。

背景技术

铺粉式三维打印设备基本原理是金属粉末激光烧结成型，金属粉末一般粒径为0.1mm左右，通过激光加热金属使粉末化金属熔化，冷却后结合在一起。通过计算机控制激光的偏转角度进行扫描，加工完一层后，平台就会下移一点距离，这个距离为层高，一般也是0.1mm左右，再铺上一层金属粉，如此往复。其中，金属粉的单元越小，层高越小，则对应打印出来的工件表面越平滑。

但是，由于三维打印过程中的铺粉器，其下粉的要求较高，通常铺上的粉层厚度不均匀；同时，为了提高下粉效率，在铺粉器中添加搅拌装置，使下粉速度过快，且不能与铺粉器的运动相协调，金属粉堆积过多；其次，在没有搅拌装置的作用下，铺粉口由于尺寸太小，导致金属粉卡在铺粉口的位置，出现小片区不下粉的情况。

因此，本发明主要解决的问题是由于铺粉口过于窄小，金属粉末在下落的过程中粉末铺洒不均匀和粉末易阻塞铺粉口，导致基台表面粉层厚度不均匀的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供超薄高效铺粉三维打印机及铺粉方法，主要解决的问题是由于铺粉口过于窄小，金属粉末在下落的过程中粉末铺洒不均匀和粉末易阻塞铺粉口，导致基台表面粉层厚度不均匀的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

超薄高效铺粉三维打印机，

包括工作台和铺粉装置；

所述工作台包括粉池，所述粉池的两侧设置有轨道I；

所述铺粉装置包括漏斗状的盛放槽，所述盛放槽的下侧一体连接有扁平状的铺粉口，所述铺粉口正对粉池，所述铺粉口的上侧一体连接有下粉装置；

所述下粉装置包括圆筒状的下粉筒，所述下粉筒的上侧与盛放槽连通，所述下粉筒的下侧与铺粉口连通，所述下粉筒轴向设置有转轴，所述转轴外侧设置有螺旋叶片，所述转轴的两端对应轨道I的位置均设置有滚轮I；

所述铺粉装置的中部设置有用于驱动的滚轮II，所述滚轮II对应设置有轨道II，所述下粉筒的两侧均设置有刮板。

优选的，超薄高效铺粉三维打印机，所述粉池中设置有升降板，所述升降板的下侧中央设置有螺旋推送杆，所述粉池的底部设置有驱动螺旋推送杆的减速电机。

优选的，超薄高效铺粉三维打印机，所述刮板的下侧与轨道I上侧贴靠并相对滑动配合，所述刮板与铺粉装置之间设置有连动杆，所述连动杆的两端分别与刮板和铺粉装置铰接，所述刮板的下侧端部还设置有卡条，所述卡条对应轨道I的边侧设置有滑槽，所述卡条卡合于滑槽并与滑槽滑动配合。

优选的，超薄高效铺粉三维打印机，所述刮板呈V形，两侧所述刮板的中部凸起部均朝向铺粉口，所述轨道I的两侧均设置有粉槽。

优选的，超薄高效铺粉三维打印机，所述下粉装置还包括均粉器，所述均粉器设置于下粉筒上侧，所述均粉器中设置有多个截面呈三叉状的分流板。

优选的，超薄高效铺粉三维打印机，所述铺粉装置的侧壁设置有安装架，所述安装架上设置有步进电机，所述步进电机与滚轮II驱动配合。

超薄高效铺粉三维打印机的铺粉方法，包括以下几个步骤：

S1：设计待成型工件的三维结构，并将该三维结构切片分为多个切片层，识别每个切片层的形状轮廓并在计算机上成像，将成像形成激光扫描路径并纪录信号为：M1、M2、M3、M4......，激光扫描器按照信号依次执行；

S2：步进电机的接收信号为左侧移动和右侧移动的循环信号；

S3：减速电机的接收信号为驱动升降板下移固定预设层高；

S4：计算机控制铺粉的执行步骤为：S3、S2、S1、S3、S2、S1、S3、S2、S1......往复，直至工件打印完成。

本发明的优点在于：铺粉装置在移动的同时带动滚轮I移动，滚轮I的转轴表面固接有螺旋叶片，并带动螺旋叶片在下粉筒中轴向旋转，螺旋叶片旋转的过程中，将堆积在下粉筒中的金属粉有序的播撒下来，实现了铺粉口下粉与铺粉装置移动同步的效果，当铺粉装置停止运行，则转轴停转，螺旋叶片卡合在下粉筒中，金属粉则难以下粉，可防止金属粉过多的在粉池同一位置下粉；

同时由于铺粉口的下粉速度与转轴的旋转速度有关，可避免铺粉口过渡下粉和铺粉口堵塞不下粉的问题，准确下粉确保粉池最上层金属粉的薄度。

附图说明

图1：本发明侧面结构示意图。

图2：本发明正面结构示意图。

图3：本发明刮板结构示意图。

图中，工作台1、铺粉装置2、粉池11、轨道I12、盛放槽21、铺粉口22、下粉装置3、下粉筒31、转轴32、螺旋叶片33、滚轮I 34、滚轮II 23、轨道II 24、刮板4、升降板5、螺旋推送杆51、减速电机52、连动杆41、卡条42、滑槽43、粉槽13、均粉器6、分流板61、安装架7、步进电机71。

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。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。

本文中的上、下、左、右、前、后、均相对于图1所示为标准。

实施例：

如图1、图2所示：超薄高效铺粉三维打印机，

包括工作台1和铺粉装置2；

所述工作台1包括粉池11，所述粉池11的两侧设置有轨道I12；

所述铺粉装置2包括漏斗状的盛放槽21，所述盛放槽21的下侧一体连接有扁平状的铺粉口22，所述铺粉口22正对粉池11，所述铺粉口22的上侧一体连接有下粉装置3；

所述下粉装置3包括圆筒状的下粉筒31，所述下粉筒31的上侧与盛放槽21连通，所述下粉筒31的下侧与铺粉口22连通，所述下粉筒31轴向设置有转轴32，所述转轴32外侧设置有螺旋叶片33，所述转轴32的两端对应轨道I12的位置均设置有滚轮I 34；

如图1所示：所述铺粉装置2的中部设置有用于驱动的滚轮II 23，所述滚轮II 23对应设置有轨道II 24，所述下粉筒31的两侧均设置有刮板4。

本发明中，将金属粉投入至盛放槽中，金属粉在重力作用下下沉至铺粉口，铺粉口下侧为承接金属粉的粉池，金属粉在流入至铺粉口的时候经过下粉筒，下粉筒的直径大于铺粉口口径，同时在下粉筒中设置有转轴，转轴的两端通过滚轮I支撑在轨道I上，当铺粉装置通过滚轮II驱动在工作台上运行的时候，铺粉装置一方面支撑在滚轮II上，其另一方面支撑滚轮I上，通过两组滚轮，提高稳定性；

铺粉装置在移动的同时带动滚轮I移动，滚轮I的转轴表面固接有螺旋叶片，并带动螺旋叶片在下粉筒中轴向旋转，螺旋叶片旋转的过程中，将堆积在下粉筒中的金属粉有序的播撒下来，实现了铺粉口下粉与铺粉装置移动同步的效果，当铺粉装置停止运行，则转轴停转，螺旋叶片卡合在下粉筒中，金属粉则难以下粉，可防止金属粉过多的在粉池同一位置下粉；

同时由于铺粉口的下粉速度与转轴的旋转速度有关，可避免铺粉口过渡下粉和铺粉口堵塞不下粉的问题，准确下粉确保粉池最上层金属粉的薄度。

如图2所示：优选的，超薄高效铺粉三维打印机，所述粉池11中设置有升降板5，所述升降板5的下侧中央设置有螺旋推送杆51，所述粉池11的底部设置有驱动螺旋推送杆51的减速电机52。

本发明中，升降板用于盛放金属粉，在激光固化一层工件的时候，升降板在螺旋推送杆的作用下便下降一层，升降板上侧粉层同时下降，粉层与轨道I之间形成微小的高度差，然后铺粉装置通过在轨道I上行走完成一次铺粉。

如图1、图3所示：优选的，超薄高效铺粉三维打印机，所述刮板4的下侧与轨道I12上侧贴靠并相对滑动配合，所述刮板4与铺粉装置2之间设置有连动杆41，所述连动杆41的两端分别与刮板4和铺粉装置2铰接，所述刮板4的下侧端部还设置有卡条42，如图2所示：所述卡条42对应轨道I12的边侧设置有滑槽43，所述卡条42卡合于滑槽43并与滑槽43滑动配合。

本发明中，刮板的作用主要是将铺粉口下落的金属粉进行铺平，当完成一次激光固化，粉池便下落一层，铺粉装置行走时伴随铺粉口落粉，金属粉下落至粉池的时候，通过跟进的刮板进行刮平，刮板的下侧同样安放在轨道I上，其下侧贴靠轨道I滑动，准确的将粉池下落层高均匀布满金属粉，其中刮板设置有两个，为了方便双向刮粉；

刮板的下侧通过卡条紧密卡合在滑槽中，防止刮板脱离轨道I，提高刮板与轨道I的贴合紧密性，刮板通过连动杆驱动，连动杆的两端均为铰接；

其中需要注意的是，刮板虽然是两个，但是只有一个刮板具有刮平作用，处于前进方向前端的刮板虽然也在轨道I上滑动，但是不具有刮平作用，只有跟进的刮板，在铺粉口下落金属粉的时候，对金属粉具有刮平作用。

如图3所示：优选的，超薄高效铺粉三维打印机，所述刮板4呈V形，两侧所述刮板4的中部凸起部均朝向铺粉口22，如图2所示：所述轨道I12的两侧均设置有粉槽13。

本发明中，刮板呈V形，在不影响金属粉刮平的情况下，将多余的金属粉向两侧平移，最终将多余的金属粉刮落至粉槽中，方便回收多余金属粉并再利用。

如图2所示：优选的，超薄高效铺粉三维打印机，所述下粉装置3还包括均粉器6，所述均粉器6设置于下粉筒31上侧，所述均粉器6中设置有多个截面呈三叉状的分流板61。

本发明中，通过分流板将盛放槽中的金属粉均匀散落，最终均匀的落入下粉筒，使下粉筒释放的金属粉遍布更加均匀。

如图1所示：优选的，超薄高效铺粉三维打印机，所述铺粉装置2的侧壁设置有安装架7，所述安装架7上设置有步进电机71，所述步进电机71与滚轮II 23驱动配合。

本发明中，步进电机通过控制器与计算机连接，控制铺粉装置在轨道I上来回往复运动。

超薄高效铺粉三维打印机的铺粉方法，包括以下几个步骤：

S1：设计待成型工件的三维结构，并将该三维结构切片分为多个切片层，识别每个切片层的形状轮廓并在计算机上成像，将成像形成激光扫描路径并纪录信号为：M1、M2、M3、M4......，激光扫描器按照信号依次执行；

S2：步进电机71的接收信号为左侧移动和右侧移动的循环信号；

S3：减速电机52的接收信号为驱动升降板5下移固定预设层高；

S4：计算机控制铺粉的执行步骤为：S3、S2、S1、S3、S2、S1、S3、S2、S1......往复，直至工件打印完成。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上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精神和范围。

Claims (7)

1.超薄高效铺粉三维打印机，其特征在于：

包括工作台和铺粉装置；

所述工作台包括粉池，所述粉池的两侧设置有轨道I；

所述铺粉装置包括漏斗状的盛放槽，所述盛放槽的下侧一体连接有扁平状的铺粉口，所述铺粉口正对粉池，所述铺粉口的上侧一体连接有下粉装置；

所述下粉装置包括圆筒状的下粉筒，所述下粉筒的上侧与盛放槽连通，所述下粉筒的下侧与铺粉口连通，所述下粉筒轴向设置有转轴，所述转轴外侧设置有螺旋叶片，所述转轴的两端对应轨道I的位置均设置有滚轮I；

所述铺粉装置的中部设置有用于驱动的滚轮II，所述滚轮II对应设置有轨道II，所述下粉筒的两侧均设置有刮板。

2.根据权利要求1所述超薄高效铺粉三维打印机，其特征在于：所述粉池中设置有升降板，所述升降板的下侧中央设置有螺旋推送杆，所述粉池的底部设置有驱动螺旋推送杆的减速电机。

3.根据权利要求1所述超薄高效铺粉三维打印机，其特征在于：所述刮板的下侧与轨道I上侧贴靠并相对滑动配合，所述刮板与铺粉装置之间设置有连动杆，所述连动杆的两端分别与刮板和铺粉装置铰接，所述刮板的下侧端部还设置有卡条，所述卡条对应轨道I的边侧设置有滑槽，所述卡条卡合于滑槽并与滑槽滑动配合。

4.根据权利要求1或3所述超薄高效铺粉三维打印机，其特征在于：所述刮板呈V形，两侧所述刮板的中部凸起部均朝向铺粉口，所述轨道I的两侧均设置有粉槽。

5.根据权利要求1所述超薄高效铺粉三维打印机，其特征在于：所述下粉装置还包括均粉器，所述均粉器设置于下粉筒上侧，所述均粉器中设置有多个截面呈三叉状的分流板。

6.根据权利要求1所述超薄高效铺粉三维打印机，其特征在于：所述铺粉装置的侧壁设置有安装架，所述安装架上设置有步进电机，所述步进电机与滚轮II驱动配合。

7.超薄高效铺粉三维打印机的铺粉方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

S1：设计待成型工件的三维结构，并将该三维结构切片分为多个切片层，识别每个切片层的形状轮廓并在计算机上成像，将成像形成激光扫描路径并纪录信号为：M1、M2、M3、M4......，激光扫描器按照信号依次执行；

S2：步进电机的接收信号为左侧移动和右侧移动的循环信号；

S3：减速电机的接收信号为驱动升降板下移固定预设层高；

S4：计算机控制铺粉的执行步骤为：S3、S2、S1、S3、S2、S1、S3、S2、S1......往复，直至工件打印完成。