CN110732669A - 一种增材制造辅助打印升降平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种增材制造辅助打印升降平台，包括顶部穿过空仓、中部配合固定在所述空仓底部的传动装置的成型平台，传动装置另一侧配合连接驻粉平台；空仓的顶部连接顶板、底部连接底板，顶板上设置有漏粉斗和刮刀，空仓靠近顶板一端的两侧还设置有两个对称的壁撑，成型平台和驻粉平台可分别相对于空仓上下移动。本发明的升降平台可整体内置于金属熔融沉积打印设备内，且可单独拆卸；在打印完结一种金属粉末再打印另一种金属粉末时，无需再将金属熔融沉积打印设备整体进行拆卸、清洗、重装，只需将本发明从设备内单独取出进行清洗即可，大大简化了操作过程，节省了工作时间和人力成本，缩短了设备空置的时间。

Description

一种增材制造辅助打印升降平台
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，具体是一种增材制造辅助打印升降平台。
背景技术
增材制造技术(也称“3D打印”)是基于计算机三维CAD模型，采用逐层堆积的方式直接制造三维物理实体的方法，增材制造技术可以在一台设备快速精密的制造出任意复杂形状和结构的零部件，从而实现“自由制造”；这些技术面向航空航天、武器制造、汽车、模具以及生物医疗等高端制造领域，直接制造三维复杂结构，解决传统制造工艺难以甚至无法加工制造难题。
鉴于增材制造本身的优异性，目前已出现各类针对性3D打印技术如：选区激光熔化、直接金属熔融沉积、光敏树脂选择性固化、选区激光烧结、3D喷射打印等方式；当前工业级使用的3D打印技术多为金属熔融沉积，其打印方式为：首先通过铺粉装置将金属粉末从粉仓撞击出粉，然后铺粉装置前后移动，将金属粉末刮平铺匀至成型打印工作平台上表面，多余金属粉末随着铺粉装置移动刮出,从漏粉位下漏出去，最后工作平台上方激光熔结金属粉末成型，完成上述过程后成型打印工作平台下降一定深度，再次进行铺粉，激光熔结金属粉末成型，如此周而复始逐层铺粉熔结打印成型为所需工件。由此可知，金属熔融沉积打印设备通过四个部分实现铺粉：粉仓、铺粉装置、成型工作平台、漏粉位。
因当前金属熔融沉积增材制造方式还处于不断发展阶段，许多所打印金属粉末也还处于验证阶段，所以金属熔融沉积打印设备多数时间用于各类粉末打印验证，打印成型工件的多为小方块、拉伸棒或者小零件。受制于设备成本影响，目前许多科研院所打印设备只有一台至两台设备，但需要科研验证可打印的金属粉末种类繁多，如此就导致了每打印完一种验证工件，再打印验证另一种金属粉末工件时，就需对金属熔融沉积打印设备四个部分进行整体拆卸清洗再重装，耗费时间过长，同时也空置了设备资源，且在清洗过程中需要多人进行作业，导致人工成本的增加，设备经多次拆装后会对整体的气密性造成巨大影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种增材制造辅助打印升降平台，实现在打印小工件时可简化操作流程、节省清洗时间、降低人工成本且设备本身气密性不会造成影响。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种增材制造辅助打印升降平台，包括底部固定在原有金属熔融沉积打印设备工作平台上的成型平台，所述成型平台的顶部穿过空仓、中部配合连接固定在所述空仓底部的传动装置，所述传动装置位于所述成型平台另一侧配合连接驻粉平台；
所述空仓的顶部固定连接顶板、底部固定连接底板，所述顶板上设置有可拆卸的漏粉斗和可滑动的刮刀，所述刮刀与顶板之间具有可调的间隙；
所述空仓靠近所述顶板一端的两侧还设置有两个对称的壁撑，所述成型平台和驻粉平台可在传动装置的作用下分别相对于空仓上下移动。
进一步的，所述增材制造辅助打印升降平台还包括固定在所述底板上远离所述空仓一侧的第一轴套和第二轴套，所述第一轴套与所述驻粉平台滑动配合，所述第二轴套与所述成型平台滑动配合。
进一步的，所述驻粉平台包括中部分别与所述第一轴套滑动配合的第一光轴和第一齿条，所述第一光轴和第一齿条靠近所述顶板的一端分别固定连接第一上顶面，所述第一齿条与所述传动装置啮合。
进一步的，所述成型平台包括固定安装在所述工作平台上的支撑板，所述支撑板靠近所述空仓的一面固定安装有第二光轴和第二齿条，所述第二光轴和第二齿条中部分别与所述第二轴套滑动配合，所述第二齿条与所述传动装置啮合；
所述第二光轴和第二齿条另一端分别穿过所述空仓后固定连接第二上顶面，所述第二上顶面远离所述支撑板的一面可拆卸安装有小基板。
进一步的，所述传动装置包括两侧分别与所述第一齿条和第二齿条啮合的齿轮，所述齿轮套接在中心轴上，所述中心轴两端对称转动连接有轴承，两个所述轴承分别通过安装板固定安装在所述空仓的底部两侧。
进一步的，所述顶板与空仓之间、所述底板与空仓之间、所述壁撑与空仓之间以及所述安装板与空仓之间均是采用固定螺丝连接固定。
进一步的，所述工作平台上开设有与所述支撑板配合的螺纹孔，所述工作平台与支撑板采用固定螺丝连接固定。
进一步的，所述漏粉斗采用螺钉或者卡扣可拆卸地安装在所述顶板上。
进一步的，所述第一光轴、第二光轴、第一齿条和第二齿条两两相互平行，所述顶板、底板和支撑板两两相互平行，所述第一光轴垂直于所述顶板。
本发明还提供一种金属熔融沉积打印设备，包括如前面所述的一种增材制造辅助打印升降平台。
与现有技术相比，本发明的有益之处是：
一、本发明针对当前金属熔融沉积打印设备设计制造一套增材制造辅助打印升降平台，该升降平台可整体内置于金属熔融沉积打印设备内，且可单独拆卸；驻粉平台替换了原有的粉仓、刮刀替换了原有的铺粉装置、成型平台替换了原有的工作平台、漏粉斗替换了原有的漏粉位；在打印完结一种金属粉末再打印另一种金属粉末时，无需再将金属熔融沉积打印设备整体进行拆卸、清洗、重装，只需将本发明从金属熔融沉积打印设备内单独取出进行清洗即可，大大简化了操作过程，节省了工作时间和人力成本，缩短了设备空置的时间。
二、本发明在无需金属熔融沉积打印设备整体拆装的情况下即可进行打印，对设备的气密性做到了很好的保护，打印所使用的金属粉末也无需预先加入设备后方的粉仓，与前次打印所使用的金属粉末做到污染隔绝，从而提高打印效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
下面结合附图对本发明进一步说明：
图1是本发明一种增材制造辅助打印升降平台的爆炸图；
图2是空仓与顶板的组装示意图；
图3是空仓与底板的组装示意图；
图4是空仓与壁撑的组装示意图；
图5是空仓与传动装置的组装示意图；
图6是空仓与驻粉平台的组装示意图；
图7是空仓与成型平台的组装示意图；
图8是空仓与漏粉斗的组装示意图；
图9是本发明安装于金属熔融沉积打印设备上的组装示意图；
图10是本发明的整体尺寸图；
图11是传统金属熔融沉积打印设备的立体结构图；
1、刮刀；2、漏粉斗；3、顶板；4、壁撑；5、空仓；6、成型平台；7、驻粉平台；8、底板；9、传动装置；10、粉仓；11、螺纹孔；12、台面；13、固定螺丝；14、小基板；20、铺粉装置；30、工作平台；40、漏粉位；61、第二光轴；62、第二齿条；63、支撑板；64、第二上顶面；71、第一光轴；72、第一齿条；73、第一上顶面；81、第一轴套；82、第二轴套；91、齿轮；92、轴承。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例一
如附图1-11所示的一种增材制造辅助打印升降平台，包括底部固定在原有金属熔融沉积打印设备工作平台30上的成型平台6，所述工作平台30上开设有螺纹孔11，成型平台6通过固定螺丝13配合螺纹孔11与工作平台30固定连接；所述成型平台6的顶部穿过空仓5、中部配合连接固定在所述空仓5底部的传动装置9，所述传动装置9位于所述成型平台6另一侧配合连接驻粉平台7；所述成型平台6和驻粉平台7可在传动装置9的作用下分别相对于空仓5上下移动，具体为成型平台6逐层下移，驻粉平台7同时逐层上移相同距离，实现逐层的精准打印。
作为优选，所述空仓5具有两个相互独立的空腔，所述成型平台6穿过其中一个空腔，所述驻粉平台7穿过另一个空腔；所述空仓5的顶部通过固定螺丝13固定连接顶板3、底部通过固定螺丝13固定连接底板8，所述顶板3上设置有可拆卸的漏粉斗2和可滑动的刮刀1，具体通过螺钉或者卡扣可拆卸连接，漏粉斗2位于刮刀1的行程末端，用于承装被刮刀1刮出的多余金属粉末，刮刀1充当了原有金属熔融沉积打印设备中铺粉装置20的作用，漏粉斗2充当了原有金属熔融沉积打印设备中漏粉位40的作用，所述刮刀1与顶板3之间具有可调的间隙，便于根据粉末的尺寸大小进行间隙调节，从而实现不同类型的打印需求。
作为优选，所述空仓5靠近所述顶板3一端的两侧还设置有两个对称的壁撑4，具体也是通过固定螺丝13与空仓5固定连接，在本发明所述的增材制造辅助打印升降平台整体沉入金属熔融沉积打印设备后，拧动顶板3上的四处固定螺丝13，使得壁撑4工作，固定顶板3和空仓5的位置，为下一步的打印工作做好准备。
作为优选，所述增材制造辅助打印升降平台还包括固定在所述底板8上远离所述空仓5一侧的第一轴套81和第二轴套82，所述第一轴套81与所述驻粉平台7滑动配合，所述第二轴套82与所述成型平台6滑动配合，便于顺利实现成型平台6和驻粉平台7的升降。
如图6所示，所述驻粉平台7充当了原有金属熔融沉积打印设备中粉仓10的作用，包括中部分别与所述第一轴套81滑动配合的第一光轴71和第一齿条72，所述第一光轴71和第一齿条72靠近所述顶板3的一端分别固定连接第一上顶面73，所述第一上顶面73用于使金属粉末逐层溢出顶板3的上表面，所述第一齿条72与所述传动装置9啮合。
如图7所示，所述成型平台6充当了原有金属熔融沉积打印设备的工作平台30，包括固定安装在所述工作平台30上的支撑板63，所述支撑板63靠近所述空仓5的一面固定安装有第二光轴61和第二齿条62，所述第二光轴61和第二齿条62中部分别与所述第二轴套82滑动配合，所述第二齿条62与所述传动装置9啮合；
所述第二光轴61和第二齿条62另一端分别穿过所述空仓5后固定连接第二上顶面64，所述第二上顶面64远离所述支撑板63的一面可拆卸安装有小基板14，所述小基板14用于实现金属粉末的平铺与激光熔结成型，周而复始地逐层铺粉、激光熔结从而形成所需的加工件。
如图5-7所示，所述传动装置9包括两侧分别与所述第一齿条72和第二齿条62啮合的齿轮91，所述齿轮91套接在中心轴上，所述中心轴两端对称转动连接有轴承92，两个所述轴承92分别通过安装板固定安装在所述空仓5的底部两侧，且安装板卡紧所述底板8。
作为优选，所述第一光轴71、第二光轴61、第一齿条72和第二齿条62两两相互平行，所述顶板3、底板8和支撑板63两两相互平行，所述第一光轴71垂直于所述顶板3；在第一光轴71的导正作用下确保第一齿条72沿垂直于所述顶板3的方向升降，在第二光轴61的导正作用下确保第二齿条62沿垂直于所述支撑板63的方向升降，从而保证升降的垂直度，进而有效提高打印的精度。
作为优选，所述顶板3远离所述空仓5的一面设置有多个条形凸起，所述刮刀1上开设有多个对应所述条形凸起的凹槽，在刮刀1对金属粉末进行刮平时，条形凸起与凹槽配合起到导正的作用，提高刮粉的效果。
本发明针对当前金属熔融沉积打印设备设计制造一套增材制造辅助打印升降平台，该升降平台可整体内置于金属熔融沉积打印设备内，且整体可单独拆卸；驻粉平台7替换了原有的粉仓10、刮刀1替换了原有的铺粉装置20、成型平台6替换了原有的工作平台30、漏粉斗2替换了原有的漏粉位40；在打印完结一种金属粉末再打印另一种金属粉末时，无需再将金属熔融沉积打印设备整体进行拆卸、清洗、重装，只需将本发明从设备内单独取出进行清洗即可，大大简化了操作过程，节省了工作时间和人力成本，缩短了设备空置的时间；在无需设备整体拆装的情况下即可进行打印，对设备的气密性做到了很好的保护，打印所使用的金属粉末也无需预先加入设备后方的粉仓，与前次打印所使用的金属粉末做到污染隔绝，从而提高打印效果。
本发明所述增材制造辅助打印升降平台的具体使用过程是：通过固定螺丝13穿过支撑板63螺纹连接螺纹孔11从而将本发明固定安装在金属熔融沉积打印设备上，在金属熔融沉积打印设备的操作界面上设置基板厚度参数位置，输入本发明高度h的参数，本发明的整体长度尺寸a、宽度尺寸b(如图10所示)都小于工作平台30长度尺寸L1和宽度尺寸L2(如图11所示)，将工作平台30下降与本发明高度h(如图10所示)相同的深度；如此本发明将整体下沉入金属熔融沉积打印设备中，本发明顶板3的上表面将与设备的台面12(如图11所示)平齐；拧紧本发明顶板3上四个与壁撑4连接的固定螺丝13，使壁撑4工作，从而固定本发明在设备内的位置。
在本发明成型平台6上安装好已量好厚度值的小基板14，在之前输入本发明高度h参数的设备操作界面，输入小基板14的厚度值，针对于打印的小工件占用打印面积少的特点，平台可采用比原来基板更小的基板；点击设备原有工作平台下沉按键，使得小基板14上表面与本发明顶板3的上表面齐平；在驻粉平台7内盛装入此次需要打印验证的金属粉末，并将刮刀1安装到位；将打印工艺输入设备，开始进行工件的打印成型。
打印过程中，平台通过现有设备的上下传输动力进行工作，成型平台6逐层下降，第二齿条62将啮合带动齿轮91旋转，随着齿轮91的旋转将啮合带动第一齿条72发生逐层向上移动，在第一齿条72的传动作用下驻粉平台7将整体逐层向上移动，使金属粉末逐层溢出顶板3上表面，刮刀1在设备原有驱动下移动，将驻粉平台7溢出的粉末刮平铺匀至小基板14的上表面，多余金属粉末随着刮刀3移动刮出、下漏至漏粉斗2内进行收集，最后平铺在小基板14上方的金属粉末通过激光熔结成型；完成上述过程后成型平台6将再次下降一层深度，刮刀进行二次刮粉，激光熔结小基板14上表面金属粉末，如此周而复始逐层铺粉、逐层激光熔结成型所需的小工件。
工件打印成型后，在设备操作界面内，原本控制工作平台30上升参数按键位置，输入此次打印工件的成型高度参数，并使设备原有工作平台30上升，直至本发明成型平台6上成型工件完全露出在本发明顶板3的上方；将露出在工件上的多余金属粉末清理入漏粉斗2，松开本发明顶板上四个与壁撑4连接的固定螺丝13，使壁撑4脱离设备。在设备操作界面点击设备原有工作平台30“绝对高度”按键，使本发明整体上升至设备台面12以上；松开连接固定本发明底板8与设备原有工作平台30上的四个螺丝，整体将本发明从金属熔融沉积打印设备的成型仓内取出，本次打印结束。
实施例二
本发明在实施例一的基础上，还提供一种金属熔融沉积打印设备，包括如实施例一中所述的增材制造辅助打印升降平台，使用过程与实施例一类似。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种增材制造辅助打印升降平台，包括底部固定在原有金属熔融沉积打印设备工作平台(30)上的成型平台(6)，其特征在于：所述成型平台(6)的顶部穿过空仓(5)、中部配合连接固定在所述空仓(5)底部的传动装置(9)，所述传动装置(9)位于所述成型平台(6)另一侧配合连接驻粉平台(7)；
所述空仓(5)的顶部固定连接顶板(3)、底部固定连接底板(8)，所述顶板(3)上设置有可拆卸的漏粉斗(2)和可滑动的刮刀(1)，所述刮刀(1)与顶板(3)之间具有可调的间隙；
所述空仓(5)靠近所述顶板(3)一端的两侧还设置有两个对称的壁撑(4)，所述成型平台(6)和驻粉平台(7)可在传动装置(9)的作用下分别相对于空仓(5)上下移动。
2.根据权利要求1所述的一种增材制造辅助打印升降平台，其特征在于：还包括固定在所述底板(8)上远离所述空仓(5)一侧的第一轴套(81)和第二轴套(82)，所述第一轴套(81)与所述驻粉平台(7)滑动配合，所述第二轴套(82)与所述成型平台(6)滑动配合。
3.根据权利要求2所述的一种增材制造辅助打印升降平台，其特征在于：所述驻粉平台(7)包括中部分别与所述第一轴套(81)滑动配合的第一光轴(71)和第一齿条(72)，所述第一光轴(71)和第一齿条(72)靠近所述顶板(3)的一端分别固定连接第一上顶面(73)，所述第一齿条(72)与所述传动装置(9)啮合。
4.根据权利要求2所述的一种增材制造辅助打印升降平台，其特征在于：所述成型平台(6)包括固定安装在所述工作平台(30)上的支撑板(63)，所述支撑板(63)靠近所述空仓(5)的一面固定安装有第二光轴(61)和第二齿条(62)，所述第二光轴(61)和第二齿条(62)中部分别与所述第二轴套(82)滑动配合，所述第二齿条(62)与所述传动装置(9)啮合；
所述第二光轴(61)和第二齿条(62)另一端分别穿过所述空仓(5)后固定连接第二上顶面(64)，所述第二上顶面(64)远离所述支撑板(63)的一面可拆卸安装有小基板(14)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种增材制造辅助打印升降平台，其特征在于：所述传动装置(9)包括两侧分别与所述第一齿条(72)和第二齿条(62)啮合的齿轮(91)，所述齿轮(91)套接在中心轴上，所述中心轴两端对称转动连接有轴承(92)，两个所述轴承(92)分别通过安装板固定安装在所述空仓(5)的底部两侧。
6.根据权利要求5所述的一种增材制造辅助打印升降平台，其特征在于：所述顶板(3)与空仓(5)之间、所述底板(8)与空仓(5)之间、所述壁撑(4)与空仓(5)之间以及所述安装板与空仓(5)之间均是采用固定螺丝(13)连接固定。
7.根据权利要求6所述的一种增材制造辅助打印升降平台，其特征在于：所述工作平台(30)上开设有与所述支撑板(63)配合的螺纹孔(11)，所述工作平台(30)与支撑板(63)采用固定螺丝(13)连接固定。
8.根据权利要求1所述的一种增材制造辅助打印升降平台，其特征在于：所述漏粉斗(2)采用螺钉或者卡扣可拆卸地安装在所述顶板(3)上。
9.根据权利要求5所述的一种增材制造辅助打印升降平台，其特征在于：所述第一光轴(71)、第二光轴(61)、第一齿条(72)和第二齿条(62)两两相互平行，所述顶板(3)、底板(8)和支撑板(63)两两相互平行，所述第一光轴(71)垂直于所述顶板(3)。
10.一种金属熔融沉积打印设备，其特征在于：包括如权利要求1-9任一项所述的一种增材制造辅助打印升降平台。
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