CN111659890A - 一种金属3d打印铺粉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属3D打印铺粉装置，包括铺粉模组和传动装置；其中铺粉模组包括自上而下设置的储粉装置和铺粉装置；储粉装置包括储粉仓，安装于储粉仓上方的粉仓入料口，以及安装于储粉仓内部的分流器；铺粉装置包括轴端固定板，安装于轴端固定板上的铺粉轴固定座，安装于铺粉轴固定座上方的铺粉漏斗，安装于铺粉轴固定座和铺粉漏斗之间的锯齿状铺粉轴，以及安装于轴端固定板上并与锯齿状铺粉轴一端连接的伺服电机；在铺粉轴固定座下方安装有一组双刮刀架，并在双刮刀架上安装有两组刮刀，同时储粉仓安装于铺粉漏斗的上方，且分流器用于连通铺粉漏斗和储粉仓，粉末经粉仓入料口、分流器后均匀地落入铺粉漏斗内部。
Description
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，尤其是涉及一种金属3D打印铺粉装置。
背景技术
激光选区熔化金属3D打印技术(Selective laser melting,SLM)采用精密聚焦光斑快速熔化预置铺好的一层层金属粉末，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件。致密度可达到近乎100％，是一种极具发展前景的快速成型技术，尤其在航空航天、医疗、汽车、模具等领域有着极为重要的应用前景。SLM工艺存在铺粉流程，即粉末由送粉机构送至粉末床后，由铺粉装置铺平，此流程直接影响打印结果。因此稳定、效率的送粉铺粉装置是金属3D打印设备的关键技术问题。在现有设备中，绝大多数设备都采用“下送粉”装置，即送粉装置位于粉末床下方，粉末从下方被顶起送入粉末床。下送粉装置存在漏粉风险，且只能单向铺粉，不能选择铺粉位置，造成打印过程中的粉末用量多、打印时间长等后果，经济便利性都大打折扣。部分设备采用“上送粉”装置，即送粉装置位于粉末床上方，粉末从上方落入粉末床。现有的上送粉装置同样存在只能单向铺粉，不能选择铺粉位置，存在打印过程中的粉末用量多、打印时间长等缺点，并且不能精确控制送粉量。对于流动性差的粉末(如铝合金)，均匀落下足够粉量，对于“上送粉”技术本身就是一项挑战。同时，定量化落粉也是产业化应用的必要前提，送粉铺粉装置存在的上述问题严重影响了金属3D打印设备的实用性，阻碍了金属3D打印技术的工业化应用。
发明内容
本发明目的是：提供一种金属3D打印铺粉装置，以解决现有技术中存在的技术问题。
本发明的技术方案是：一种金属3D打印铺粉装置，包括铺粉模组，以及驱动所述铺粉模组在铺粉区域做往复运动的传动装置；其中所述铺粉模组包括自上而下设置的储粉装置和铺粉装置；
所述储粉装置包括储粉仓，安装于所述储粉仓上方的粉仓入料口，以及安装于所述储粉仓内部的分流器；所述铺粉装置包括轴端固定板，安装于所述轴端固定板上的铺粉轴固定座，安装于所述铺粉轴固定座上方的铺粉漏斗，安装于所述铺粉轴固定座和所述铺粉漏斗之间的锯齿状铺粉轴，以及安装于所述轴端固定板上并与所述锯齿状铺粉轴一端连接的伺服电机；在所述铺粉轴固定座下方安装有一组双刮刀架，并在所述双刮刀架上安装有两组刮刀，同时所述储粉仓安装于所述铺粉漏斗的上方，且所述分流器用于连通所述铺粉漏斗和所述储粉仓，粉末经粉仓入料口、分流器后均匀地落入铺粉漏斗内部。
作为优选的技术方案，在所述锯齿状铺粉轴的外壁、且沿其长度方向上设置有若干个等间隔设置的条形落粉槽。
作为优选的技术方案，在所述铺粉轴固定座和所述双刮刀架上各开设有一上下对称设置的条形落粉孔，且两刮刀分别位于所述条形落粉孔的两侧。
作为优选的技术方案，所述铺粉模组和所述传动装置通过传动板连接，同时在所述传动板上安装有限位传感器。
作为优选的技术方案，在所述轴端固定板上设置有若干个定位销，且在所述传动板上设置有若干个与所述定位销一一对应设置的定位孔。
作为优选的技术方案，在所述锯齿状铺粉轴的另一端上部设置有固定镶块，同时在所述铺粉轴固定座上设置有用于放置所述锯齿状铺粉轴的弧形凹槽。
作为优选的技术方案，所述刮刀通过U型刮刀架安装于所述双刮刀架上。
作为优选的技术方案，所述分流器为倒置漏斗型分流器。
本发明的优点是：
1.本发明的金属3D打印铺粉装置，粉末经铺粉漏斗后落入锯齿状铺粉轴上，然后粉末随锯齿状铺粉轴转动，在重力作用下落于双刮刀架的两把刮刀之间，随后传动装置驱动铺粉模组运动，刮刀即可将粉末铺平在打印基板之上，极大程度提高了打印质量，可大大减少因铺粉原因造成的打印失败，节约了成本，具有极高的经济性，解决了现有技术中落粉不均、落粉过少、铺粉质量不高等问题。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明金属3D打印铺粉装置的装配示意图；
图2为本发明锯齿状铺粉轴的结构主视图；
图3为本发明锯齿状铺粉轴的剖视图；
其中：1储粉仓，2粉仓入料口，3分流器，4轴端固定板，5铺粉轴固定座，6铺粉漏斗，7锯齿状铺粉轴，8伺服电机，9双刮刀架，10U型刮刀架，11刮刀，12条形落粉槽，13条形落粉孔，14传动板，15限位传感器，16定位销，17定位孔，18固定镶块，19弧形凹槽，20轴端盖板，21限位传感器罩。
具体实施方式
实施例：参照图1所示，一种金属3D打印铺粉装置，包括铺粉模组，以及驱动铺粉模组在铺粉区域做往复运动的传动装置；其中铺粉模组包括自上而下设置的储粉装置和铺粉装置；该储粉装置包括储粉仓1，安装于储粉仓1上方的粉仓入料口2，以及安装于储粉仓1内部的分流器3(该分流器3为倒置漏斗型分流器)；该铺粉装置包括轴端固定板4，安装于轴端固定板4上的铺粉轴固定座5，安装于铺粉轴固定座5上方的铺粉漏斗6，安装于铺粉轴固定座5和铺粉漏斗6之间的锯齿状铺粉轴7，以及安装于轴端固定板4上并与锯齿状铺粉轴7一端连接的伺服电机8；在铺粉轴固定座5下方安装有一组双刮刀架9，并在双刮刀架9上通过U型刮刀架10安装有两组刮刀11(该刮刀11为U型刮刀)，同时储粉仓1安装于铺粉漏斗6的上方，且分流器3用于连通铺粉漏斗6和储粉仓1，粉末经粉仓入料口2、分流器3后均匀地落入铺粉漏斗6内部，同时储粉仓1可储存一定量的粉末，在加粉之后可以连续打印若干层，实现了连续铺粉的功能，减少用于加粉的时间，提高工作效率；粉末经铺粉漏斗6后落入锯齿状铺粉轴7上，然后粉末随锯齿状铺粉轴7转动，在重力作用下落于双刮刀架9的两把刮刀11之间，随后传动装置驱动铺粉模组运动，刮刀11即可将粉末铺平在打印基板之上，极大程度提高了打印质量，可大大减少因铺粉原因造成的打印失败，节约了成本，具有极高的经济性，解决了现有技术中落粉不均、落粉过少、铺粉质量不高等问题。
参照图2和图3所示，本实施例在锯齿状铺粉轴7的外壁、且沿其长度方向上设置有20个等间隔设置的条形落粉槽12，该锯齿状铺粉轴7每转动18°即可完成一次落粉，且落粉量几乎一致，实现定量送粉的功能，大大提高了用粉量的准确性，有效解决了现有技术中用粉量多、落粉量无法估算、铺粉时间长、不能连续打印等问题。
本实施例在铺粉轴固定座5和双刮刀架9上各开设有一上下对称设置的条形落粉孔13，且两刮刀11分别位于条形落粉孔13的两侧，因此粉末最终落在两把刮刀11之间，这样可以保证始终会有一把刮刀11在铺粉模组来回移动过程中铺平粉末，从而实现了双向铺粉的功能。
本实施例的铺粉模组和传动装置通过传动板14连接，同时在传动板14上安装有限位传感器15，传动装置带动铺粉模组运动，可随时启停，铺粉位置并不局限于一定区域，可自由选择范围铺粉，即能够实现自适应铺粉的功能，大大减少了粉末用量，提高了打印效率；同时对于目标打印区域，该传动装置能够在区域两端分别铺粉，即双向铺粉，铺粉时间显著减少。
本实施例在轴端固定板4上设置有四个定位销16，且在传动板上设置有四个与定位销16一一对应设置的定位孔17，其中定位销16和定位孔17配合可起到悬挂作用，铺粉模组拆装时仅需要抬起放下，省时省力，即可实现快拆、快换的功能，满足快拆、快换的要求。
本实施例在锯齿状铺粉轴7的另一端上部设置有固定镶块18，同时在铺粉轴固定座5上设置有用于放置锯齿状铺粉轴7的弧形凹槽19，然后在铺粉轴固定座5和铺粉漏斗6的端部安装轴端盖板20固定。
本实施例金属3D打印铺粉装置的具体安装方法，包括以下步骤：
1、拆卸、清理铺粉模组：
使用酒精擦拭，并保证铺粉模组内的各部件内壁无粉末残留；
2、安装铺粉装置：
2.1、连接铺粉轴固定座5和轴端固定板4，将锯齿状铺粉轴7安装于铺粉轴固定座5上，在锯齿状铺粉轴7的外端安装固定镶块18，随后将铺粉漏斗6安装于铺粉轴固定座5上，合上轴端盖板20；
2.2、随后在铺粉轴固定座5下方安装双刮刀架9，两(U型)刮刀(11)分别安装于U型刮刀架(10)上，随后将两U型刮刀架(10)分别安装在双刮刀架9上；
2.3、手动转动锯齿状铺粉轴7，确保转动顺畅，无明显卡顿；
3、安装储粉装置：
将分流器3与储粉仓1连接，将储粉仓1安装于铺粉漏斗6上，在储粉仓6上安装粉仓入料口2；
4、连接铺粉模组与传动装置：
在传动板14上安装限位传感器15及限位传感器罩21，随后使用定位销16将铺粉模组与传动装置连接，并连接伺服电机8与铺粉模组的快插接头；
5、使用伺服电机8转动锯齿状铺粉轴7，转动顺畅，无卡顿和异响。
粉末从粉仓入料口2经由分流器3均匀落入铺粉漏斗6中，随后落在锯齿状铺粉轴7上，当锯齿状铺粉轴7转动时，粉末被其上的条形落粉槽12带动转动，然后从铺粉轴固定座5和双刮刀架9中间的条形落粉孔13中落在打印基板上，随后传动装置带动铺粉模组运动，粉末被(U型)刮刀11刮平。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种金属3D打印铺粉装置，包括铺粉模组，以及驱动所述铺粉模组在铺粉区域做往复运动的传动装置；其中所述铺粉模组包括自上而下设置的储粉装置和铺粉装置；其特征在于：
所述储粉装置包括储粉仓(1)，安装于所述储粉仓(1)上方的粉仓入料口(2)，以及安装于所述储粉仓(1)内部的分流器(3)；所述铺粉装置包括轴端固定板(4)，安装于所述轴端固定板(4)上的铺粉轴固定座(5)，安装于所述铺粉轴固定座(5)上方的铺粉漏斗(6)，安装于所述铺粉轴固定座(5)和所述铺粉漏斗(6)之间的锯齿状铺粉轴(7)，以及安装于所述轴端固定板(4)上并与所述锯齿状铺粉轴(7)一端连接的伺服电机(8)；在所述铺粉轴固定座(5)下方安装有一组双刮刀架(9)，并在所述双刮刀架(9)上安装有两组刮刀(11)，同时所述储粉仓(1)安装于所述铺粉漏斗(6)的上方，且所述分流器(3)用于连通所述铺粉漏斗(6)和所述储粉仓(1)，粉末经粉仓入料口(2)、分流器(3)后均匀地落入铺粉漏斗(6)内部。
2.根据权利要求1所述的金属3D打印铺粉装置，其特征在于，在所述锯齿状铺粉轴(7)的外壁、且沿其长度方向上设置有若干个等间隔设置的条形落粉槽(12)。
3.根据权利要求1所述的金属3D打印铺粉装置，其特征在于，在所述铺粉轴固定座(5)和所述双刮刀架(9)上各开设有一上下对称设置的条形落粉孔(13)，且两刮刀(11)分别位于所述条形落粉孔(13)的两侧。
4.根据权利要求1所述的金属3D打印铺粉装置，其特征在于，所述铺粉模组和所述传动装置通过传动板(14)连接，同时在所述传动板(14)上安装有限位传感器(15)。
5.根据权利要求4所述的金属3D打印铺粉装置，其特征在于，在所述轴端固定板(4)上设置有若干个定位销(16)，且在所述传动板(14)上设置有若干个与所述定位销(16)一一对应设置的定位孔(17)。
6.根据权利要求1所述的金属3D打印铺粉装置，其特征在于，在所述锯齿状铺粉轴(7)的另一端上部设置有固定镶块(18)，同时在所述铺粉轴固定座(5)上设置有用于放置所述锯齿状铺粉轴(7)的弧形凹槽(19)。
7.根据权利要求1所述的金属3D打印铺粉装置，其特征在于，所述刮刀(11)通过U型刮刀架(10)安装于所述双刮刀架(9)上。
8.根据权利要求1所述的金属3D打印铺粉装置，其特征在于，所述分流器(3)为倒置漏斗型分流器。
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