CN111703071A - 一种增材制造装置及增材制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于增材制造技术领域，公开了一种增材制造装置及增材制造方法，增材制造装置包括粉箱，设置于粉箱下方的铺粉平台，设置于铺粉平台上的刮刀，还包括设置于铺粉平台两侧的挡粉板，设置于至少一个挡粉板处的落粉通道，以及设置于落粉通道处的传感器，挡粉板被配置为堆积刮刀铺粉后的剩余粉末；落粉通道被配置为在剩余粉末堆积至落粉通道的入口处时，供部分剩余粉末落入；传感器被配置为检测落入落粉通道内的粉末的落粉信息，以控制粉箱下一次送粉时输送的粉末量。本发明能够控制粉箱下一次送粉时输送的粉末量，以达到剩余粉末重复利用的目的，增大了粉末利用率，使得粉箱内的粉末可以供应长时间打印。

Description

一种增材制造装置及增材制造方法
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种增材制造装置及增材制造方法。
背景技术
在增材制造过程中，通常每一层输送的粉末都会大于每一层所需要的粉末量，每一次铺送粉后剩余粉末会被溢出至集粉盒或堆积在取粉位置的两侧，而不会参与进下一层铺送粉当中来，这样剩余粉末会一直堆积或溢出，导致对长时间打印所需要的粉量产生影响。
现有技术中，当粉末高度到达出粉口时停止粉末供应，刮刀取粉后进行铺送粉过程，但其在刮刀取粉时会有粉末被推至粉箱后方，长此以往会有很多粉末被浪费掉，而且还有可能在铺粉的过程中粉末翻越刮刀后方，致使粉末留存在打印区域，造成打印直接失败，而且此种方式的粉末利用率很低，依靠大体积的粉箱进行粉末供应，导致占用更多的空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增材制造装置及增材制造方法，以解决现有剩余粉末利用率低的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种增材制造装置，包括粉箱，设置于所述粉箱下方的铺粉平台，设置于所述铺粉平台上的刮刀，还包括设置于所述铺粉平台两侧的挡粉板，设置于至少一个所述挡粉板处的落粉通道，以及设置于所述落粉通道处的传感器，所述挡粉板被配置为堆积所述刮刀铺粉后的剩余粉末；所述落粉通道被配置为在所述剩余粉末堆积至所述落粉通道的入口处时，供部分所述剩余粉末落入；所述传感器被配置为检测落入所述落粉通道内的粉末的落粉信息，以控制所述粉箱下一次送粉时输送的粉末量。
作为优选，至少一个所述挡粉板的竖直侧壁上开设有第一通孔，所述第一通孔连通于所述落粉通道。
作为优选，至少一个所述挡粉板处的所述铺粉平台上开设有第二通孔，所述第二通孔连通于所述落粉通道。
作为优选，所述落粉通道的出口处设有集粉盒，所述集粉盒用于收集经所述落粉通道落出的粉末。
作为优选，所述粉箱设置有一个或两个，一个或两个所述粉箱的下方对应设有所述挡粉板，且所述粉箱设置为两个时，两个所述粉箱设置于所述铺粉平台的两侧或同一侧。
作为优选，所述粉箱设置有一个时，未对应所述粉箱的所述挡粉板顶部设有平行于所述铺粉平台的水平板；
或者，所述粉箱设置有两个且均设置于所述铺粉平台的同一侧时，未对应所述粉箱的所述挡粉板顶部设有平行于所述铺粉平台的水平板。
本发明还提供一种增材制造方法，由上述的增材制造装置执行，包括以下步骤：
S1、在刮刀铺粉时，通过挡粉板将所述刮刀铺粉后的剩余粉末堆积；
S2、在所述剩余粉末堆积至落粉通道的入口并落入所述落粉通道内时，通过传感器检测落入所述落粉通道内的粉末的落粉信息；
S3、将所述落粉信息与预设信息对比，并根据对比结果控制粉箱下一次送粉时输送的粉末量。
作为优选，所述步骤S2中，所述落粉信息为落入所述落粉通道内的粉末的总量或者落入所述落粉通道内的粉末的总时长。
作为优选，所述步骤S3中，在所述落入所述落粉通道内的粉末的总量超过预设量时，控制所述粉箱减少下一次送粉时输送的粉末量；
或者在落入所述落粉通道内的粉末的总时长超过预设时长时，控制所述粉箱减少下一次送粉时输送的粉末量。
作为优选，在所述总量超出所述预设量第一预设值时，控制所述粉箱停止送粉；
或者，在所述总时长超出所述预设时长第二预设值时，控制所述粉箱停止送粉。
本发明的有益效果：通过设置挡粉板来堆积剩余的粉末，其能够使得粉末呈坡状，并且设置落粉通道，当剩余的粉末堆积足够多时，会有粉末进入落粉通道，随后通过传感器检测落入的粉末的落粉信息(如落粉量或落粉时间)，即可根据该落粉信息获知堆积的粉末的多少，当堆积的粉末较多时，即可控制粉箱下一次送粉时输送的粉末量，以达到剩余粉末重复利用的目的，增大了粉末利用率，使得粉箱内的粉末可以供应长时间打印。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的增材制造装置的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的增材制造装置的另一种结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的增材制造方法的流程图；
图4是本发明实施例二提供的增材制造装置的结构示意图。
图中：
1、粉箱；11、振子；2、铺粉平台；3、刮刀；4、挡粉板；41、水平板；5、落粉通道；6、传感器；7、集粉盒；8、成形缸。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，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；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
实施例一
本实施例提供一种增材装置装置，如图1所示，该增材装置装置包括粉箱1、铺粉平台2、刮刀3、挡粉板4、落粉通道5、传感器6以及成形缸8，上述粉箱1、铺粉平台2、刮刀3、挡粉板4、落粉通道5、传感器6以及成形缸8均置于真空的成形室内，以实现增材制造。本实施例通过设置挡粉板4来堆积剩余的粉末，其能够使得粉末呈坡状，并且设置落粉通道5，当剩余的粉末堆积足够多时，会有粉末进入落粉通道5，随后通过传感器6检测落入的粉末的落粉信息(如落粉量或落粉时间)，即可根据该落粉信息获知堆积的粉末的多少，当堆积的粉末较多时，即可控制粉箱1下一次送粉时输送的粉末量，以达到剩余粉末重复利用的目的，增大了粉末利用率，使得粉箱1内的粉末可以供应长时间打印。
示例性地，如图1所示，上述粉箱1设置于铺粉平台2的上方，其能够储存粉末，并且该粉箱1配套有振子11，以将粉箱1内的粉末输送至铺粉平台2上。本实施例中，粉箱1设置有两个，设置于铺粉平台2的两侧。当然可以理解的是，粉箱1也可以根据需要设置为一个，或者两个粉箱1位于铺粉平台2的同一侧。
上述刮刀3的初始位置位于粉箱1落粉位置一侧，进而在粉末落至铺粉平台2后，刮刀3能够将粉末均匀铺在成形缸8位置，以待增材制造(如通过激光束或电子束对粉末按预设路径进行扫描熔化)。
上述挡粉板4设置有两个，两个挡粉板4分置于铺粉平台2的两侧，且每个挡粉板4均位于对应的粉箱1的落粉位置的外侧(如图1所示的左侧挡粉板4位于左侧粉箱1落粉位置的外侧，右侧挡粉板4位于右侧粉箱1落粉位置的外侧；或者图2所示的左侧挡粉板4位于左侧粉箱1落粉位置的外侧，右侧未设置粉箱1，则右侧的挡粉板4置于铺粉平台2一端)，当刮刀3铺粉结束后，刮刀3会带着剩余粉末向挡粉板4位置移动，并与挡粉板4配合，将粉末挤压聚拢变高，为防止掉落至铺粉平台2以下，挡粉板4可以在刮刀3未到设定位置时，即可进行挡粉。此外，需要说明的是，随着刮刀3继续向挡粉板4移动，当剩余粉末堆积较多时，部分剩余粉末会越过刮刀3，并置于刮刀3靠近成形缸8的一侧，当刮刀3进行铺粉时，可以将该部分剩余粉末铺设于成形缸8处，以达到提高粉末利用率，节约粉末的目的。
上述落粉通道5设置于挡粉板4处，示例性地，该落粉通道5可以是管状结构，同时于挡粉板4竖直的侧壁上开设有第一通孔，第一通孔与上述落粉通道5连通。当挡粉板4堆积的粉末越来越多并堆积至第一通孔处时，部分粉末会经第一通孔落入落粉通道5内。此时通过设置于落粉通道5处的传感器6，能够检测到落入落粉通道5内的粉末的落粉信息，该落粉信息可以是落粉量或落粉时长，随后传感器6将落粉信息传递给增材制造装置的控制系统，控制系统根据该落粉信息，控制粉箱1下一次送粉时输送的粉末量。
本实施例中，可以理解的，当粉箱1设置有两个时，两个粉箱1可以单独输送粉末，也可以同时输送粉末。此外，两个粉箱1设于铺粉平台2的两侧时，每个粉箱1均与一个挡粉板4对应设置，且每个挡粉板4处均设有落粉通道5。当粉箱1设置有一个，或者粉箱1设有两个且两个粉箱1位于铺粉平台2的同一侧时，仅在设有粉箱1一侧的挡粉板4处设置落粉通道5，而另一个挡粉板4处则不设置落粉通道5(图2所示)。优选地，在未对应粉箱1的挡粉板4可以在竖直的侧壁顶部水平延伸一水平板41，该水平板41与铺粉平台2平行设置。当刮刀3将剩余粉末推至该挡粉板4时，该挡粉板4的结构，能够使得粉末全部被限制在挡粉板4内侧，进而避免粉末越过挡粉板4。而且随着粉末聚集的越来越多，粉末能够越过刮刀3，置于刮刀3的刮粉侧，直接应用于刮刀3的下一次铺粉，进而提高了粉末的利用率。
本实施例中，在落粉通道5的出口处设有集粉盒7，用于收集落入落粉通道5的粉末。
本实施例还提供一种由上述增材制造装置执行的增材制造方法，如图3所示，该增材制造方法包括以下步骤：
S1、在刮刀3铺粉时，通过挡粉板4将刮刀3铺粉后的剩余粉末堆积。
本步骤中，通过粉箱1预先于铺粉平台2上落粉，随后通过刮刀3移动，将粉末铺设至成形缸8处，剩余粉末被刮刀3继续推至沿其运动方向的前方位置的挡粉板4处，由挡粉板4将剩余粉末堆积(通常形成坡状堆)。在此过程中，如果存在铺粉平台2一侧未设置粉箱1的情况，该侧的挡粉板4则设置有水平板41，以防止剩余粉末堆积过多越过挡粉板4，造成浪费。
S2、在剩余粉末堆积至落粉通道5的入口并落入落粉通道5内时，通过传感器6检测落入落粉通道5内的粉末的落粉信息。
随着剩余粉末被堆积的越来越多，堆积的剩余粉末会有部分经挡粉板4(具体是粉箱1对应的挡粉板4)的第一通孔落入落粉通道5，此时传感器6能够检测到落入落粉通道5内的粉末的落粉信息，如检测到落入落粉通道5内的粉末的总量，或者落入落粉通道5内的粉末的总时长等。
S3、将落粉信息与预设信息对比，并根据对比结果控制粉箱1下一次送粉时输送的粉末量。
本步骤中，在获取到落粉信息后，当落粉信息是落入落粉通道5内的粉末的总量时，将总量与预设量对比，如果总量超出预设量，则说明剩余粉末堆积太多，此时减小粉箱1下一次送粉时输送的粉末量，以便后续铺粉时避免粉末浪费，且能够利用堆积的剩余粉末。如果总量没有超出预设量，则粉箱1继续送粉。更进一步地，当上述总量超出预设量第一预设值时，说明剩余粉末的堆积量已经能够满足下一次铺粉所用，此时控制粉箱1停止下一次送粉，刮刀3直接移动至堆积的剩余粉末处，并使得剩余粉末越过刮刀3，随后刮刀3将剩余粉末铺设至成形缸8处，进行增材制造。
当落粉信息是落入落粉通道5内的粉末的总时长时，将总时长与预设时长对比，如果总时长超出预设时长，则说明剩余粉末堆积太多，此时减小粉箱1下一次送粉时输送的粉末量，以便后续铺粉时避免粉末浪费，且能够利用堆积的剩余粉末。如果总时长没有超出预设时长，则粉箱1继续送粉。更进一步地，当上述总时长超出预设时长第二预设值时，说明剩余粉末的堆积量已经能够满足下一次铺粉所用，此时控制粉箱1停止下一次送粉，刮刀3直接移动至堆积的剩余粉末处，并使得剩余粉末越过刮刀3，随后刮刀3将剩余粉末铺设至成形缸8处，进行增材制造。
实施例二
本实施例提供了一种增材制造装置，其与实施例一的区别在于，本实施例落粉通道5设置的位置不同。具体的，如图4所示，本实施例的落粉通道5设置于铺粉平台2上，且具体设置于挡粉板4靠近成形缸8的一侧。于铺粉平台2上开设有第二通孔，落粉通道5连通于第二通孔且置于铺粉平台2下方，当剩余粉末堆积较多是，部分剩余粉末能经第二通孔落入落粉通道5，并被传感器6检测。
可以理解的是，本实施例的粉箱1也可以根据需要设置为一个或两个，且当为两个时，两个粉箱1可以分设于铺粉平台2的两侧，也可以安装于铺粉平台2的同一侧。
本实施例中的其余结构与实施例一相同，不再赘述。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增材制造装置，包括粉箱(1)，设置于所述粉箱(1)下方的铺粉平台(2)，设置于所述铺粉平台(2)上的刮刀(3)，其特征在于，还包括设置于所述铺粉平台(2)两侧的挡粉板(4)，设置于至少一个所述挡粉板(4)处的落粉通道(5)，以及设置于所述落粉通道(5)处的传感器(6)，所述挡粉板(4)被配置为堆积所述刮刀(3)铺粉后的剩余粉末；所述落粉通道(5)被配置为在所述剩余粉末堆积至所述落粉通道(5)的入口处时，供部分所述剩余粉末落入；所述传感器(6)被配置为检测落入所述落粉通道(5)内的粉末的落粉信息，以控制所述粉箱(1)下一次送粉时输送的粉末量。
2.根据权利要求1所述的增材制造装置，其特征在于，至少一个所述挡粉板(4)的竖直侧壁上开设有第一通孔，所述第一通孔连通于所述落粉通道(5)。
3.根据权利要求1所述的增材制造装置，其特征在于，至少一个所述挡粉板(4)处的所述铺粉平台(2)上开设有第二通孔，所述第二通孔连通于所述落粉通道(5)。
4.根据权利要求2或3所述的增材制造装置，其特征在于，所述落粉通道(5)的出口处设有集粉盒(7)，所述集粉盒(7)用于收集经所述落粉通道(5)落出的粉末。
5.根据权利要求2或3所述的增材制造装置，其特征在于，所述粉箱(1)设置有一个或两个，一个或两个所述粉箱(1)的下方对应设有所述挡粉板(4)，且所述粉箱(1)设置为两个时，两个所述粉箱(1)设置于所述铺粉平台(2)的两侧或同一侧。
6.根据权利要求5所述的增材制造装置，其特征在于，所述粉箱(1)设置有一个时，未对应所述粉箱(1)的所述挡粉板(4)顶部设有平行于所述铺粉平台(2)的水平板(41)；
或者，所述粉箱(1)设置有两个且均设置于所述铺粉平台(2)的同一侧时，未对应所述粉箱(1)的所述挡粉板(4)顶部设有平行于所述铺粉平台(2)的水平板(41)。
7.一种增材制造方法，由权利要求1-6任一所述的增材制造装置执行，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在刮刀(3)铺粉时，通过挡粉板(4)将所述刮刀(3)铺粉后的剩余粉末堆积；
S2、在所述剩余粉末堆积至落粉通道(5)的入口并落入所述落粉通道(5)内时，通过传感器(6)检测落入所述落粉通道(5)内的粉末的落粉信息；
S3、将所述落粉信息与预设信息对比，并根据对比结果控制粉箱(1)下一次送粉时输送的粉末量。
8.根据权利要求7所述的增材制造方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述落粉信息为落入所述落粉通道(5)内的粉末的总量或者落入所述落粉通道(5)内的粉末的总时长。
9.根据权利要求8所述的增材制造方法，其特征在于，所述步骤S3中，在落入所述落粉通道(5)内的粉末的总量超过预设量时，控制所述粉箱(1)减少下一次送粉时输送的粉末量；
或者在落入所述落粉通道(5)内的粉末的总时长超过预设时长时，控制所述粉箱(1)减少下一次送粉时输送的粉末量。
10.根据权利要求9所述的增材制造方法，其特征在于，在所述总量超出所述预设量第一预设值时，控制所述粉箱(1)停止送粉；
或者，在所述总时长超出所述预设时长第二预设值时，控制所述粉箱(1)停止送粉。
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