CN111359348A - 一种适用于3d打印机的烟尘清除装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于3D打印机的烟尘清除装置及方法，该烟尘清除装置包括成型室壳体、上进气口、上抽气口、下进气口、下抽气口，其中，上进气口位于装置右上部，下进气口位于装置左下部且与打印机打印平面成一定角度，上抽气口位于装置左上部，下抽气口位于装置右下部。本专利的烟尘清除方法利用所述打印机烟尘清除装置进行成型室内烟尘的清除。本专利还提供一种适用于3D打印机的烟尘清除方法，该方法通过在上、下进气口中通入惰性气体，并调节进、抽气口压差，能有效清除3D打印机打印过程中产生的烟尘。本发明具有结构简单、清除效果好、运行稳定、成本低等特点。
Description
技术领域
本发明属于3D打印制造领域，更具体地，涉及一种适用于3D打印机的烟尘清除装置及方法。
背景技术
3D打印是一种快速成型技术，又被称为增材制造，激光选区熔化技术(SLM)是直接成型金属构件的一种技术，激光选区熔化3D打印过程需要在高纯度的氮气、氩气等惰性气体进行保护下进行。由于气体循环会带来烟尘在成型室飘浮的问题，而这些烟尘大多是电解金属蒸汽形成的絮状冷凝物以及碳元素及其他非金属杂质燃烧产生的化合物等，一旦弥漫到整个成型室将对成型过程产生严重的危害。
烟尘颗粒进入到激光光路内将影响透镜透射率，从而使激光实际扫描功率衰减，影响零件的强度、表面质量等特性，透镜亦可能受热破裂；烟尘落到粉床表面，对金属粉末造成污染，会严重影响打印零件的质量，也对粉末的再利用造成困难；烟尘在铺粉导轨上的沉积会加速导轨磨损；同时打印完成后，如果成型室内存在大量有毒有害的烟尘，也会造成环境污染，危害操作人员的健康。
因此，成型过程中必须要对这些烟尘及时清除和处理。传统的方法是采用外接循环风机抽出含烟尘的气体，再在后面连接上保护气循环过滤装置，但在大尺寸3D打印的过程中，由于产生的烟尘较多、成型室尺寸较大、加工周期长等因素，这种清除方法效果有限。另外成型室进气口附近由于压力不可控常出现“负压”现象，导致气体被污染，所以有必要对打印机烟尘清除装置加以改进。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种结构简单、清除效果好、运行稳定、成本低的适用于3D打印机的烟尘清除装置及方法。
本发明具体采用如下技术方案：
一种适用于3D打印机的烟尘清除装置，其特点是，该装置包括成型室壳体、下进气口、上抽气口、上进气口、下抽气口；其中，成型室壳体为一腔体；上进气口位于成型室壳体右上部，下进气口位于成型室壳体左下部，上抽气口位于成型室壳体左上部，下抽气口位于成型室壳体右下部。
进一步，所述上进气口包含多个上进气窗口，所述的上进气窗口均布在成型室壳体右上部的宽度方向。
进一步，所述下进气口包含多个下进气窗口，所述的下进气窗口均布在成型室壳体左下部的宽度方向。
进一步，所述上抽气口、下抽气口分别设有上抽气窗口、下抽气窗口，且下抽气口截面呈喇叭口形状。
进一步，所述下进气口与打印机打印平面之间的夹角α为+5°～+15°。
进一步，所述的下进气窗口在靠近成型室壳体一侧的下边沿(该下边沿因薄壁结构，近似等效于下进气口在靠近成型室壳体一侧的下边沿)，与打印机打印平面距离d1为10mm～30mm，所述的下进气窗口高度方向尺寸为20mm～40mm。
进一步，所述的下抽气窗口的下边沿(因薄壁结构，近似等效于下抽气口的下边沿)与打印机打印平面距离d2为10mm～20mm，下抽气窗口在远离成型室壳体的一侧的高度方向尺寸为40mm～100mm。
本专利还提供一种基于前述适用于3D打印机的烟尘清除装置的烟尘清除方法，其特点是，该方法包括如下步骤：
a)在上、下进气口中通入惰性气体；
b)调节进、抽气口压差。
与现有技术相比，本专利的适用于3D打印机的烟尘清除装置能够适应大尺寸3D打印需求，其结构简单，能有效清除成型室内的烟尘；上进气口和上抽气口间产生的惰性气流带阻隔烟尘进入激光光路，从而保护光学器件不受损坏；下进气口和下抽气口间产生的惰性气流带能带走打印过程中产生的烟尘，避免烟尘下落导致的金属粉末污染。本专利的打印机烟尘清除装置及打印机烟尘清除方法具备效率高、可靠性高，成本低等诸多优点。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的前视图；
图中，1.成型室壳体 2.下进气口 3.上抽气口 4.上进气口 5.下抽气口 6.下进气窗口 7.下抽气窗口。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。
下面参照图1至图2说明本发明的适用于3D打印机的烟尘清除装置的实施例。
如图1-2所示，一种适用于3D打印机的烟尘清除装置，其特点是，该装置包括成型室壳体1、下进气口2、上抽气口3、上进气口4、下抽气口5；其中，成型室壳体1为一腔体；上进气口4位于成型室壳体1右上部，下进气口2位于成型室壳体1左下部，上抽气口3位于成型室壳体1左上部，下抽气口5位于成型室壳体1右下部。
打印过程中，上进气口4、下进气口2通入洁净的惰性保护气体，同时，上抽气口3、下抽气口5抽吸混合废气，在成型室壳体1上部形成有由上进气口4至上抽气口3方向的上气流带，在成型室壳体1下部形成有由下进气口2至下抽气口5方向的下气流带；上进气口4和上抽气口3间形成的上气流带阻隔烟尘进入激光光路，从而保护光学器件不受损坏；下进气口2和下抽气口5间形成的下气流带将在打印机打印平面上部空间的一定范围内产生推力，清除打印过程中产生的烟尘。
进一步，所述上进气口4包含多个上进气窗口，所述的上进气窗口均布在成型室壳体1右上部的宽度方向。
进一步，所述下进气口2包含多个下进气窗口6，所述的下进气窗口6均布在成型室壳体1左下部的宽度方向。
进一步，所述上抽气口3、下抽气口5分别设有上抽气窗口、下抽气窗口7，且下抽气口5截面呈喇叭口形状。
进一步，所述下进气口2与打印机打印平面之间的夹角α为+5°～+15°，其中，打印机打印平面所在平面与成型室壳体1的底面重合。本专利通过将下进气口设置为向上倾斜结构(如图2所示)，一方面能用斜向上的气流抵抗一部分上部下沉气流对烟尘的影响，另一方面，斜向上的吹气方式使下部进入的气流不会由于重力的作用提前降落到打印机打印平面上，从而避免了烟尘污染粉末和气流破坏铺粉的状况。同时，还解决了进气口处产生“负压”区的问题。
进一步，所述的下进气窗口6在靠近成型室壳体1一侧的下边沿(因薄壁结构，近似等效于下进气口2在靠近成型室壳体1一侧的下边沿)与打印机打印平面距离d1为10mm～30mm，所述的下进气窗口6高度方向尺寸为20mm～40mm。
进一步，所述的下抽气窗口7的下边沿(因薄壁结构，近似等效于下抽气口5的下边沿)与打印机打印平面距离d2为10mm～20mm，下抽气窗口7在远离成型室壳体1的一侧的高度方向尺寸为40mm～100mm(如图2所示)。
本专利下进气口2和下抽气口5间形成的下气流带将在打印机打印平面上方约10mm～200mm范围内产生推力，带走打印过程中产生的烟尘，避免烟尘下落导致的金属粉末污染。
本专利提供如下技术方案：
一种基于前述的适用于3D打印机的烟尘清除装置的烟尘清除方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
a)在上、下进气口中通入惰性气体；
b)调节进、抽气口压差，本专利具体根据成型室内实际烟尘浓度以及金属粉末的比重及粒径对压差进行适应性调整。
进一步，对确保清除烟尘效果，控制进、抽气口压差范围在200Pa～1000Pa之间。
与现有技术相比，本专利所述的适用于3D打印机的烟尘清除装置能够适应大尺寸3D打印需求，有效清除成型室内的烟尘，上进气口和上抽气口间产生的惰性气流带阻隔烟尘进入激光光路，从而保护光学器件不受损坏；下进气口和下抽气口间产生的惰性气流带能带走打印过程中产生的烟尘，避免烟尘下落导致的金属粉末污染。本装置具有结构简单、可靠性高，成本低等诸多优点。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种适用于3D打印机的烟尘清除装置，其特征在于，该装置包括成型室壳体(1)、下进气口(2)、上抽气口(3)、上进气口(4)、下抽气口(5)；其中，成型室壳体(1)为一腔体；上进气口(4)位于成型室壳体(1)右上部，下进气口(2)位于成型室壳体(1)左下部，上抽气口(3)位于成型室壳体(1)左上部，下抽气口(5)位于成型室壳体(1)右下部。
2.根据权利要求1所述的适用于3D打印机的烟尘清除装置，其特征在于，所述上进气口(4)包含多个上进气窗口，所述的上进气窗口均布在成型室壳体(1)右上部的宽度方向。
3.根据权利要求1所述的适用于3D打印机的烟尘清除装置，其特征在于，所述下进气口(2)包含多个下进气窗口(6)，所述的下进气窗口(6)均布在成型室壳体(1)左下部的宽度方向。
4.根据权利要求1所述的适用于3D打印机的烟尘清除装置，其特征在于，所述上抽气口(3)、下抽气口(5)分别设有上抽气窗口、下抽气窗口(7)，且下抽气口(5)截面呈喇叭口形状。
5.根据权利要求1所述的适用于3D打印机的烟尘清除装置，其特征在于，所述下进气口(2)与打印机打印平面之间的夹角α为+5°～+15°。
6.根据权利要求1所述的适用于3D打印机的烟尘清除装置，其特征在于，所述的下进气窗口(6)在靠近成型室壳体(1)一侧的下边沿与打印机打印平面距离d1为10mm～30mm，所述的下进气窗口(6)高度方向尺寸为20mm～40mm。
7.根据权利要求1所述的适用于3D打印机的烟尘清除装置，其特征在于，所述的下抽气窗口(7)的下边沿与打印机打印平面距离d2为10mm～20mm，下抽气窗口(7)在远离成型室壳体(1)的一侧的高度方向尺寸为40mm～100mm。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的适用于3D打印机的烟尘清除装置的烟尘清除方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
a)在上、下进气口中通入惰性气体；
b)调节进、抽气口压差。
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