CN112846236B - 一种基于SLM技术的金属3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SLM技术的金属3d打印机，包括打印机体、控制柜、风机与过滤组成，打印机体包括舱室，舱室的顶端安装有激光组件，舱室的内部安装有刮刀驱动装置，舱室的底端安装有升降缸A和升降缸B；控制柜包括支架组成A，打印机体固定安装于支架组成A顶端，支架组成A内部安装有激光发生器、伺服电机控制器和电气控制柜；风机与过滤组成包括支架组成B，支架组成B内安装有气体过滤设备和风机；本发明打印机体独立为一体，风机与过滤组成作为独立的一步分，不与打印机直接固连，能够充分隔绝风机带来的振动，从而保证打印机的加工精度；打印机体与控制柜布局紧凑、科学，能够充分的节省空间，减少占地面积。

Description

一种基于SLM技术的金属3d打印机

技术领域

本发明涉及一种3d打印机，特别是涉及一种基于SLM技术的金属3d打印机。

背景技术

在3D打印机，即快速成型技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术, 金属3D打印可以利用单一金属或混合金属粉末直接制造出具有冶金结合、致密性接近100%、具有较高尺寸精度和较好表面粗糙度的金属零件,金属3D打印作为一种精密金属增材制造技术，在复杂几何形体的设计及个性化、定制化制造，如航空部件、刀具磨具、珠宝首饰及个性化医学生物植入体制造、机械免组装件等这些方面具有独特的优势。

SLM全称：Selective laser melting（选择性激光熔化），是一种金属粉末的快速成型技术，采用SLM技术的金属3d打印机能直接成型出接近完全致密度的金属零件。但目前的SLM金属3d打印机结构复杂，占用空间较大，打印精度较低，且在对金属粉末烧结打印时会产生污染性烟气，不够节能环保。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于SLM技术的金属3d打印机，结构简单可靠稳定，节省空间，环保，能够将内部产生的烟尘进行处理循环使用，同时提高打印精度，实现金属产品的3D打印功能。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种基于SLM技术的金属3d打印机，包括打印机体、控制柜、风机与过滤组成，所述打印机体包括舱室，所述舱室的顶端安装有激光组件，所述舱室的内部安装有刮刀驱动装置，所述舱室的底端安装有升降缸A和升降缸B，且所述升降缸A和升降缸B的缸口延伸到舱室的内部，所述刮刀驱动装置上传送安装有位于升降缸A和升降缸B缸口上方的刮刀；所述控制柜包括支架组成A，所述打印机体固定安装于支架组成A顶端，所述支架组成A内部安装有激光发生器、伺服电机控制器和电气控制柜；所述风机与过滤组成包括支架组成B，所述支架组成B内安装有气体过滤设备和风机，且所述气体过滤设备和风机均与舱室连通；所述舱室包括顶板、底板、背板和侧板，且相邻板材之间通过凹槽卡接固定，并通过密封胶粘接密封；所述舱室的顶面安装有位于激光组件下方的玻璃镜片，所述舱室背面的上下端分别安装有上送风口和下送风口；所述舱室底面的一侧安装有回风口座，所述回风口座的底端固定安装有回风口；所述舱室的底板上固定安装有接料斗；所述刮刀驱动装置包括滑轨座，所述滑轨座的滑槽内安装有直线导轨，所述滑轨座的一端安装有从动轴，另一端安装有驱动轴和与驱动轴传动连接的伺服电机，所述从动轴上均安装有从动带轮，所述驱动轴上均安装有主动带轮，且所述从动带轮和主动带轮之间传动安装有高扭矩同步齿形带；所述直线导轨上滑动安装有滑块，所述滑块的一侧固定安装有滑座连接板，所述滑座连接板上固定安装有同步齿形带金属件和刮刀体，所述同步齿形带金属件与高扭矩同步齿形带啮合传动连接，所述刮刀体的下侧固定安装有刮齿；所述气体过滤设备内安装有烟尘过滤网，所述气体过滤设备内填充有氩气，所述气体过滤设备的出气端与风机的进气端连通，所述风机的出气端与舱室的上送风口和下送风口连通，所述气体过滤设备的进气端与舱室的回风口连通。

作为本发明的一种优选技术方案，所述激光组件包括包括安装管、连接底座以及激光镜头，所述安装管的一端固定安装有连接座，所述连接座上安装有内六角螺钉，所述激光镜头通过内六角螺钉固定安装于连接座的外侧面；所述安装管的底端固定连接有螺柱，所述螺柱上螺纹安装有旋转螺母和位于旋转螺母上方的小圆螺母，所述连接底座的顶端固定安装有对开套，所述旋转螺母活动插装于对开套内，所述连接底座的侧壁上安装有与螺柱滑动连接的限位螺钉。

作为本发明的一种优选技术方案，所述伺服电机控制器、激光发生器均水平安装于支架组成A的下端，所述电气控制柜固定安装于支架组成A上端的后侧面，且所述电气控制柜的柜门朝后。

作为本发明的一种优选技术方案，所述支架组成A与支架组成B采用分体式设计。

与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：

本发明打印机体独立为一体，风机与过滤组成作为独立的一步分，不与打印机直接固连，能够充分隔绝风机带来的振动，从而保证打印机的加工精度；打印机体与控制柜布局紧凑、科学，能够充分的节省空间，减少占地面积；打印机体采用密闭性舱室，同时舱室与气体过滤设备连接，能够将舱室内部因金属烧结打印产生的烟尘进行处理循环使用，更加节能环保。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的正面结构示意图；

图3是本发明舱室的结构示意图；

图4是本发明刮刀驱动装置的结构示意图；

图5是本发明激光组件的结构示意图；

其中：1、打印机体；11、舱室；111、玻璃镜片；112、上送风口；113、下送风口；114、回风口座；115、回风口；116、接料斗；12、激光组件；121、安装管；122、连接座；123、限位螺钉；124、激光镜头；125、连接底座；126、螺柱；127、对开套；128、旋转螺母；129、小圆螺母；13、刮刀驱动装置；130、直线导轨；131、滑轨座；132、从动带轮；133、主动带轮；134、高扭矩同步齿形带；135、伺服电机；136、滑块；137、滑座连接板；138、刮刀体；139、刮齿；14、升降缸A；15、升降缸B；2、控制柜；21、支架组成A；22、激光发生器；23、伺服电机控制器；24、电气控制柜；3、风机与过滤组成；31、支架组成B；32、气体过滤设备；33、风机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1-5所示，一种基于SLM技术的金属3d打印机，包括打印机体1、控制柜2、风机与过滤组成3，所述打印机体1包括舱室11，所述舱室11的顶端安装有激光组件12，所述舱室11的内部安装有刮刀驱动装置13，所述舱室11的底端安装有升降缸A14和升降缸B15，且所述升降缸A14和升降缸B15的缸口延伸到舱室11的内部，所述刮刀驱动装置13上传送安装有位于升降缸A14和升降缸B15缸口上方的刮刀；所述控制柜2包括支架组成A21，所述打印机体1固定安装于支架组成A21顶端，所述支架组成A21内部安装有激光发生器22、伺服电机控制器23和电气控制柜24；所述风机与过滤组成3包括支架组成B31，所述支架组成B31内安装有气体过滤设备32和风机33，且所述气体过滤设备32和风机33均与舱室11连通。

所述舱室11包括顶板、底板、背板和侧板，且相邻板材之间通过凹槽卡接固定，并通过密封胶粘接密封；所述舱室11的顶面安装有位于激光组件12下方的玻璃镜片111，所述舱室11背面的上下端分别安装有上送风口112和下送风口113；所述舱室11底面的一侧安装有回风口座114，所述回风口座114的底端固定安装有回风口115；所述舱室11的底板上固定安装有接料斗116，整体结构牢固可靠，稳定性好，卡槽结构配合密封胶，密封性好，可效果防止打印烧结时金属粉末或烟气外泄，更加节能环保，接料斗116方便回收舱室内多余的金属打印粉末。

所述刮刀驱动装置13包括滑轨座131，所述滑轨座131的滑槽内安装有直线导轨130，所述滑轨座131的一端安装有从动轴，另一端安装有驱动轴和与驱动轴传动连接的伺服电机135，所述从动轴上均安装有从动带轮132，所述驱动轴上均安装有主动带轮133，且所述从动带轮132和主动带轮133之间传动安装有高扭矩同步齿形带134；所述直线导轨130上滑动安装有滑块136，所述滑块136的一侧固定安装有滑座连接板137，所述滑座连接板137上固定安装有同步齿形带金属件和刮刀体138，所述同步齿形带金属件与高扭矩同步齿形带134啮合传动连接，所述刮刀体138的下侧固定安装有刮齿139，工作时，伺服电机135通过驱动轴驱动主动带轮133，带动高扭矩同步齿形带134传动，高扭矩同步齿形带134通过同步齿形带金属件驱动滑座连接板137以及滑块沿直线导轨130滑动，形成直线运动副，从而带动刮刀体138做直线运动，通过刮齿139对升降缸内的打印粉末进行上料，采用单导轨，结构紧凑，阻力小，精度高；一体式设计，整体可以直接安装到舱室板上，密闭性好，结构紧凑。

所述激光组件12包括包括安装管121、连接底座125以及激光镜头124，所述安装管121的一端固定安装有连接座122，所述连接座122上安装有内六角螺钉，所述激光镜头124通过内六角螺钉固定安装于连接座122的外侧面；所述安装管121的底端固定连接有螺柱126，所述螺柱126上螺纹安装有旋转螺母128和位于旋转螺母128上方的小圆螺母129，所述连接底座125的顶端固定安装有对开套127，所述旋转螺母128活动插装于对开套127内，所述连接底座125的侧壁上安装有与螺柱126滑动连接的限位螺钉123；当需要调节激光镜头124的高度时，可首先沿螺柱126向上旋松小圆螺母129，使其不再将旋转螺母128压紧固定，之后开始旋转旋转螺母128，从而通过旋转螺母128与螺柱126之间的螺纹传动驱动螺柱126升降，从而带动安装管121与激光镜头124整体升降，完成对激光镜头124高度和焦距的调节，且螺柱126升降时，限位螺钉123的端头在螺柱126内的限位滑槽中上下滑动，从而对螺柱126进行限位，防止螺柱126旋转。

所述伺服电机控制器23、激光发生器22均水平安装于支架组成A21的下端，节省空间，整体排布紧密，所述电气控制柜24固定安装于支架组成A21上端的后侧面，且所述电气控制柜24的柜门朝后，使电气柜可以从后面打开查看维修，使其检修更加方便，同时电气控制柜靠后安装，使机架组成上端前侧留有足够空间，可用于安装打印用升降缸，可节省空间，整体排布更加紧密。

所述支架组成A21与支架组成B31采用分体式设计，使打印机体独立为一体，风机与过滤组成作为独立的一步分，不与打印机直接固连，能够充分隔绝风机带来的振动，从而保证打印机的加工精度。

所述气体过滤设备32内安装有烟尘过滤网，所述气体过滤设备32内填充有氩气，所述气体过滤设备32的出气端与风机33的进气端连通，所述风机33的出气端与舱室11的上送风口112和下送风口113连通，所述气体过滤设备32的进气端与舱室11的回风口115连通，工作时，风机33启动，向打印机舱室内输送氩气，氩气的性质稳定，可用来作为打印时的保护气；之后舱室内打印烧结产生的烟尘和氩气一起由舱室的回风口进入到气体过滤设备32内，烟尘过滤网将氩气和打印烧结的烟尘进行过滤，实现氩气的循环利用。

具体的，该装置工作时，打印机接受工作指令，风机33向装置舱室11内填充氩气，升降缸B15在打印开始时先盛满打印粉末，缸内活塞处于低位，升降缸A14在开始打印时候，是空的，缸内活塞处于高位；打印时升降缸A14内活塞下降一个层位，升降缸B15内活塞上升一个层位，从而顶出一部分打印粉末；之后刮刀驱动装置13驱动刮刀从升降缸B15的位置，将粉末由升降缸B15刮至升降缸A14当中，同时返回到最右边的初始位置，同时多余的粉末将刮送到接料斗116，激光发生器22配合激光组件12根据打印物体的要求进行打印烧结，将打印粉末打印成型；而产生的烟尘将回收至气体过滤设备32重复利用；第二个打印回合，升降缸A14内活塞再下降一个层位，升降缸B15内活塞再上升一个层位，同理进行打印。

本发明打印机体独立为一体，风机与过滤组成作为独立的一步分，不与打印机直接固连，能够充分隔绝风机带来的振动，从而保证打印机的加工精度；打印机体与控制柜布局紧凑、科学，能够充分的节省空间，减少占地面积；打印机体采用密闭性舱室，同时舱室与气体过滤设备连接，能够将舱室内部因金属烧结打印产生的烟尘进行处理循环使用，更加节能环保。

本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述实施例内容，利用本领域的常规技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，以上优选实施例还可以做出其它多种形式的修改、替换或组合，所获得的其它实施例均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于SLM技术的金属3d打印机，包括打印机体（1）、控制柜（2）、风机与过滤组成（3），其特征在于，所述打印机体（1）包括舱室（11），所述舱室（11）的顶端安装有激光组件（12），所述舱室（11）的内部安装有刮刀驱动装置（13），所述舱室（11）的底端安装有升降缸A（14）和升降缸B（15），且所述升降缸A（14）和升降缸B（15）的缸口延伸到舱室（11）的内部，所述刮刀驱动装置（13）上传送安装有位于升降缸A（14）和升降缸B（15）缸口上方的刮刀；所述控制柜（2）包括支架组成A（21），所述打印机体（1）固定安装于支架组成A（21）顶端，所述支架组成A（21）内部安装有激光发生器（22）、伺服电机控制器（23）和电气控制柜（24）；所述风机与过滤组成（3）包括支架组成B（31），所述支架组成B（31）内安装有气体过滤设备（32）和风机（33），且所述气体过滤设备（32）和风机（33）均与舱室（11）连通；所述舱室（11）包括顶板、底板、背板和侧板，且相邻板材之间通过凹槽卡接固定，并通过密封胶粘接密封；所述舱室（11）的顶面安装有位于激光组件（12）下方的玻璃镜片（111），所述舱室（11）背面的上下端分别安装有上送风口（112）和下送风口（113）；所述舱室（11）底面的一侧安装有回风口座（114），所述回风口座（114）的底端固定安装有回风口（115）；所述舱室（11）的底板上固定安装有接料斗（116）；所述刮刀驱动装置（13）包括滑轨座（131），所述滑轨座（131）的滑槽内安装有直线导轨（130），所述滑轨座（131）的一端安装有从动轴，另一端安装有驱动轴和与驱动轴传动连接的伺服电机（135），所述从动轴上均安装有从动带轮（132），所述驱动轴上均安装有主动带轮（133），且所述从动带轮（132）和主动带轮（133）之间传动安装有高扭矩同步齿形带（134）；所述直线导轨（130）上滑动安装有滑块（136），所述滑块（136）的一侧固定安装有滑座连接板（137），所述滑座连接板（137）上固定安装有同步齿形带金属件和刮刀体（138），所述同步齿形带金属件与高扭矩同步齿形带（134）啮合传动连接，所述刮刀体（138）的下侧固定安装有刮齿（139）；所述气体过滤设备（32）内安装有烟尘过滤网，所述气体过滤设备（32）内填充有氩气，所述气体过滤设备（32）的出气端与风机（33）的进气端连通，所述风机（33）的出气端与舱室（11）的上送风口（112）和下送风口（113）连通，所述气体过滤设备（32）的进气端与舱室（11）的回风口（115）连通；所述激光组件（12）包括包括安装管（121）、连接底座（125）以及激光镜头（124），所述安装管（121）的一端固定安装有连接座（122），所述连接座（122）上安装有内六角螺钉，所述激光镜头（124）通过内六角螺钉固定安装于连接座（122）的外侧面；所述安装管（121）的底端固定连接有螺柱（126），所述螺柱（126）上螺纹安装有旋转螺母（128）和位于旋转螺母（128）上方的小圆螺母（129），所述连接底座（125）的顶端固定安装有对开套（127），所述旋转螺母（128）活动插装于对开套（127）内，所述连接底座（125）的侧壁上安装有与螺柱（126）滑动连接的限位螺钉（123）；所述支架组成A（21）与支架组成B（31）采用分体式设计。

2.根据权利要求1所述的一种基于SLM技术的金属3d打印机，其特征在于，所述伺服电机控制器（23）、激光发生器（22）均水平安装于支架组成A（21）的下端，所述电气控制柜（24）固定安装于支架组成A（21）上端的后侧面，且所述电气控制柜（24）的柜门朝后。

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