CN112719267A - 带取件站功能的大型3d金属打印整机粉末循环系统及其循环方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环系统及其循环方法，粉末循环系统包括回收罐、回料输送机、筛分机、筛后罐和真空泵，前溢粉口和后溢粉口分别与回收罐的入口密闭连接，回收罐出口通过粉末管路密闭连接回料输送机入口，回料输送机下方通过定量调节阀密闭连接筛分机入口，筛分机出口与布置于其下方的筛后罐密闭连接，筛后罐出口通过粉末管路与供料输送机入口密闭连接，形成粉末循环回路；真空泵用于为供料输送机和回料输送机提供动力，真空泵分别通过空气管路与供料输送机和回料输送机密闭连接；取件工位的取件舱通过粉末管路密闭连接回料输送机入口。本发明实现了打印进程中溢粉的循环与打印完成后清粉舱的快速清粉取件工作。
Description
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，特别是涉及一种带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环系统及其循环方法。
背景技术
对于一台带取件站功能的大型3D金属打印整机设备，其特点主要有以下两点：一是由于大型金属打印机的设备处理粉末用量较大，需要人工参与其过程的筛分、添加，但回收过程中都会产生各种人为因素影响打印进程，同时粉末也会对人身安全造成一定的影响。二是由于打印进程中溢粉率的存在，使得打印一个零件所需准备的新粉量需要乘以溢粉率，通常在2倍左右的溢粉率使得新粉的准备量加大，粉末折旧也加快。因此，亟需结合带有取件站功能的大型3D金属打印整机设计一种粉末循环系统，同时针对清粉取件进程并考虑新粉添加混粉等功能，更完整的实现整机全自动生态运行。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环系统及其循环方法，该粉末循环系统实现了打印进程中溢粉的循环与打印完成后清粉舱的快速清粉取件工作。
本发明是这样实现的，一种带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环系统，所述3D金属打印整机设置有打印工位和取件工位，所述打印工位处的成型室顶部安装有供料输送机，打印工位处底部设置有前溢粉口和后溢粉口，其中，在进行取件工作时所述后溢粉口位于取件工位；
所述粉末循环系统包括回收罐、回料输送机、筛分机、筛后罐和真空泵，所述前溢粉口和后溢粉口分别与回收罐的入口密闭连接，所述回收罐出口通过粉末管路密闭连接回料输送机入口，所述回料输送机下方通过定量调节阀密闭连接筛分机入口，所述筛分机出口与布置于其下方的筛后罐密闭连接，所述筛后罐出口通过粉末管路与供料输送机入口密闭连接，形成粉末循环回路；
所述真空泵用于为供料输送机和回料输送机提供动力，所述真空泵分别通过空气管路与供料输送机和回料输送机密闭连接；
所述取件工位的取件舱通过粉末管路密闭连接回料输送机入口。
在上述技术方案中，优选的，所述回收罐的出口处、筛后罐的出口处、及取件舱均设有惰性气体补气口，用于完成整个动力密相输送的回路。
在上述技术方案中，优选的，所述筛分机配置有双振源振动电机及带超声波的筛网，且筛分机设置有废粉收集桶，所述废粉收集桶位于筛分机的外围。
在上述技术方案中，优选的，所述供料输送机与回料输送机均为负压抽粉，其中回料输送机完成对回收罐的抽粉工作，供料输送机完成对筛后罐的抽粉工作。
在上述技术方案中，优选的，所述回收罐的顶部或回料输送机的顶部设置有新粉添加口。
在上述技术方案中，优选的，所述回收罐罐体体积与成型室体积相等。
在上述技术方案中，优选的，各个粉末管路上均设置有气动阀门。
在上述技术方案中，优选的，所述筛后罐为可移动筛后罐、且为落地式，所述筛后罐带有气混、干燥功能、以及无氧干燥储存功能，筛后罐的料桶盖为快拆式料桶盖，筛后罐的气体入口以及阀门位于料桶盖上。
采用上述带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环方法，具体运行过程如下：
回料输送机开始工作将回收罐的粉末通过负压抽到回料输送机内，由回收罐内的低料位作为终止信号；紧接着筛分机在检测到回料输送机的高料位后进行筛分工作，直到回料输送机罐内的粉末被全部筛分至筛后罐进行储存；当供料输送机显示检测到低料位信号，供料输送机开始进行负压抽粉工作直到供料输送机检测到满料信号后停止输送；最后当打印工位的低料位缺粉信号提示后供料输送机进行落粉，直至打印工位缓存舱显示检测到高料位满粉信号后停止落粉，打印过程中打印工位的溢粉分别通过前溢粉口及后溢粉口的管道不断的流入回收罐，由此形成了整机的粉末循环过程；
打印完成后的粉末被转移至取件工位，由回料输送机的分支管路与取件工位取件舱连接进行一次性短时间的清粉回收工作，被回料输送机回收的粉末再次进入到筛分机进行筛分，最后保存在筛后罐内，以备于下次打印使用。
首次运行时将新粉注入回收罐或回料输送机，回收罐或回料输送机加粉上限警示后关闭新粉添加口，并启动整机自动粉末循环程序。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、本发明的粉末循环系统实现了打印进程中溢粉的循环与打印完成后取件舱的快速清粉取件工作。其中打印进程中的溢粉循环过程功能包括：溢粉回收、溢粉筛分、溢粉添加；清粉取件进程的主要功能与打印进程中的功能并行，并增加混粉、粉末干燥、新粉添加、筛分后粉末储存功能。实现了全自动无人化的自动粉末循环。
2、本发明能够很好的保证整个系统的压力平衡，整个输送过程属于密相输送，使得设备短时间内即可完成粉末输送工作，工作状态时间短、设备稳定，保证高效输送。
3、本发明的筛分机在进行筛分时，实现了粉末在筛网上由内到外的螺旋式最大面积的摊开，并在最外圈实现废粉的排出，筛分效率高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的粉末循环系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的筛分机的结构示意图。
图中：1、打印工位；2、取件工位；3、供料输送机；4、前溢粉口；5、后溢粉口；6、回收罐；7、回料输送机；8、筛分机；81、筛分机入口；82、筛分机出口；9、筛后罐；10、真空泵；11、柔性管；12、定量调节阀；13、惰性气体补气口；14、振动电机；15、超声波；16、废粉收集桶；17、新粉添加口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本发明进行进一步详细说明。本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本发明为进一步解释具体的发明内容而列举的一系列优化的设置方式，而这些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本发明中明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本发明的保护范围的理解。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。
请参阅图1和2，本实施例提供一种带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环系统，所述3D金属打印整机设置有打印工位1和取件工位2，所述打印工位1处的成型室顶部安装有供料输送机3，打印工位1处底部设置有前溢粉口4和后溢粉口5，其中，在进行取件工作时所述后溢粉口5位于取件工位2；
所述粉末循环系统包括回收罐6、回料输送机7、筛分机8、可移动筛后罐9和真空泵10，所述前溢粉口4和后溢粉口5分别通过柔性管11与回收罐6的入口密闭连接，所述回收罐6出口通过粉末管路密闭连接回料输送机7入口，所述回料输送机7下方通过定量调节阀12密闭连接筛分机入口81，所述筛分机出口82与布置于其下方的可移动筛后罐9密闭连接，所述筛后罐9出口通过粉末管路与供料输送机3入口密闭连接，形成粉末循环回路；进行粉末输送工作。
所述真空泵10用于为供料输送机3和回料输送机7提供动力，所述真空泵10分别通过空气管路与供料输送机3和回料输送机7密闭连接；
所述取件工位2的取件舱通过粉末管路密闭连接回料输送机7入口；在取件舱内设计吸粉口，以此完成对取件舱打印零件的吸粉工作。
优选的，所述回收罐6的出口处、可移动筛后罐9的出口处、及取件舱均设有惰性气体补气口13，用于完成整个动力密相输送的回路。
优选的，所述筛分机8配置有双振源振动电机14及带超声波15的筛网，且筛分机8设置有废粉收集桶16，所述废粉收集桶16位于筛分机8的外围。其中双振源振动电机14可以实现粉末在筛网上由内到外的螺旋式最大面积的摊开，并在最外圈实现废粉的排出。
优选的，所述供料输送机3与回料输送机7均为负压抽粉，其中回料输送机7完成对回收罐6的抽粉工作，供料输送机3完成对筛后罐9的抽粉工作。
优选的，所述回收罐6的顶部或回料输送机7的顶部设置有新粉添加口17，为成型零件消耗的粉进行补充新粉，保证循环粉量。新粉添加口17必须设计在筛分机8之前，以此保证新粉的洁净度。本实施例在回收罐6的顶部设置新粉添加口17。
优选的，所述回收罐6罐体体积与成型室体积相等，以此保证溢出粉末小循环，且能保证取件工位2一次性大量清粉存储要求。
优选的，各个粉末管路上均设置有气动阀门，在各个舱室之间通过气动阀门隔断，保证压力平衡，更好进行密相输送，输送效率高。
优选的，所述筛后罐9为可移动筛后罐、且为落地式，所述筛后罐9带有气混、干燥功能、以及无氧干燥储存功能，筛后罐9的料桶盖为快拆式料桶盖，筛后罐9的气体入口以及阀门位于料桶盖上。可移动筛后罐9除了可完成不同比例新旧粉末混合功能及干燥功能外，还设计平压降氧逻辑以此完成粉末的无氧干燥储存功能。同时可移动筛后罐9为落地式，并设计快拆式料桶盖，将气体入口以及阀门设计在其上面，并在其快拆后可以转移可移动筛后罐9至其他粉末循环工位进行打印补粉。同时也可以多罐布置，为设备提供不同的粉料罐。
采用上述带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环方法，循环运行过程如下：首次运行时将新粉注入回收罐6，回收罐6加粉上限警示后关闭新粉添加口17，并启动整机自动粉末循环程序；回料输送机7开始工作将回收罐6的粉末通过负压抽到回料输送机7内，由回收罐6内的低料位作为终止信号；紧接着筛分机8在检测到回料输送机7的高料位后进行筛分工作，直到回料输送机7罐内的粉末被全部筛分至可移动筛后罐9进行储存；当供料输送机3显示检测到低料位信号，供料输送机3开始进行负压抽粉工作直到供料输送机3检测到满料信号后停止输送；最后当打印工位1的低料位缺粉信号提示后供料输送机3进行落粉，直至打印工位1缓存舱显示检测到高料位满粉信号后停止落粉，打印过程中打印工位1的溢粉分别通过前溢粉口4及后溢粉口5的管道不断的流入回收罐6，由此形成了整机的粉末循环过程。打印完成后的粉末被转移至取件工位2，由回料输送机7的分支管路与取件工位2取件舱连接进行一次性短时间的清粉回收工作，被回料输送机7回收的粉末再次进入到筛分机8进行筛分，最后保存在可移动筛后罐9内，以备于下次打印使用。
此外，本发明的筛分机8可与回料输送机7设计为整体，以此减小空间高度。
最后应说明的是：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：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环系统，所述3D金属打印整机设置有打印工位和取件工位，所述打印工位处的成型室顶部安装有供料输送机，打印工位处底部设置有前溢粉口和后溢粉口，其中，在进行取件工作时所述后溢粉口位于取件工位；其特征在于：
所述粉末循环系统包括回收罐、回料输送机、筛分机、筛后罐和真空泵，所述前溢粉口和后溢粉口分别与回收罐的入口密闭连接，所述回收罐出口通过粉末管路密闭连接回料输送机入口，所述回料输送机下方通过定量调节阀密闭连接筛分机入口，所述筛分机出口与布置于其下方的筛后罐密闭连接，所述筛后罐出口通过粉末管路与供料输送机入口密闭连接，形成粉末循环回路；
所述真空泵用于为供料输送机和回料输送机提供动力，所述真空泵分别通过空气管路与供料输送机和回料输送机密闭连接；
所述取件工位的取件舱通过粉末管路密闭连接回料输送机入口。
2.根据权利要求1所述的带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环系统，其特征在于，所述回收罐的出口处、筛后罐的出口处、及取件舱均设有惰性气体补气口，用于完成整个动力密相输送的回路。
3.根据权利要求1所述的带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环系统，其特征在于，所述筛分机配置有双振源振动电机及带超声波的筛网，且筛分机设置有废粉收集桶，所述废粉收集桶位于筛分机的外围。
4.根据权利要求1所述的带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环系统，其特征在于，所述供料输送机与回料输送机均为负压抽粉，其中回料输送机完成对回收罐的抽粉工作，供料输送机完成对筛后罐的抽粉工作。
5.根据权利要求1所述的带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环系统，其特征在于，所述回收罐的顶部或回料输送机的顶部设置有新粉添加口。
6.根据权利要求1所述的带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环系统，其特征在于，所述回收罐罐体体积与成型室体积相等。
7.根据权利要求1所述的带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环系统，其特征在于，各个粉末管路上均设置有气动阀门。
8.根据权利要求1所述的带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环系统，其特征在于，所述筛后罐为可移动筛后罐、且为落地式，所述筛后罐带有气混、干燥功能、以及无氧干燥储存功能，筛后罐的料桶盖为快拆式料桶盖，筛后罐的气体入口以及阀门位于料桶盖上。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述的带取件站功能的大型3D金属打印整机粉末循环系统的粉末循环方法，其特征在于，具体运行过程如下：
回料输送机开始工作将回收罐的粉末通过负压抽到回料输送机内，由回收罐内的低料位作为终止信号；紧接着筛分机在检测到回料输送机的高料位后进行筛分工作，直到回料输送机罐内的粉末被全部筛分至筛后罐进行储存；当供料输送机显示检测到低料位信号，供料输送机开始进行负压抽粉工作直到供料输送机检测到满料信号后停止输送；最后当打印工位的低料位缺粉信号提示后供料输送机进行落粉，直至打印工位缓存舱显示检测到高料位满粉信号后停止落粉，打印过程中打印工位的溢粉分别通过前溢粉口及后溢粉口的管道不断的流入回收罐，由此形成了整机的粉末循环过程；
打印完成后的粉末被转移至取件工位，由回料输送机的分支管路与取件工位取件舱连接进行一次性短时间的清粉回收工作，被回料输送机回收的粉末再次进入到筛分机进行筛分，最后保存在筛后罐内，以备于下次打印使用。
10.根据权利要求9所述的带取件站功能的大型3D金属打印整机的粉末循环方法，其特征在于，首次运行时将新粉注入回收罐或回料输送机，回收罐或回料输送机加粉上限警示后关闭新粉添加口，并启动整机自动粉末循环程序。
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