CN113400640B - 一种快速冷却型双激光打印设备 - Google Patents
一种快速冷却型双激光打印设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113400640B CN113400640B CN202110638729.1A CN202110638729A CN113400640B CN 113400640 B CN113400640 B CN 113400640B CN 202110638729 A CN202110638729 A CN 202110638729A CN 113400640 B CN113400640 B CN 113400640B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cooling
- workpiece
- cavity
- hollow layer
- working cavity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 125
- 238000007648 laser printing Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 68
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 37
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 16
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 10
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 abstract description 34
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 28
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 22
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 21
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 9
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 8
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 5
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/16—Cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
- B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/16—Cooling
- B29C2035/1658—Cooling using gas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了智能制造领域的一种快速冷却型双激光打印设备，包括安装在机架上的工作腔体，工作腔体上方设置有保温腔体，所述保温腔体顶端设置有激光头，底端设置有粉床，保温腔体内部设置有用于在粉床上铺粉的铺粉机构和用于对保温腔体内加温的加热机构；所述工作腔体内设置有用于放置工件的支撑板，所述支撑板固定安装在升降机构上，支撑板沿工作腔体内壁上下滑动；所述工作腔体内设置有冷却机构，所述冷却机构用于在工件加工时对工件已成型区域进行降温。本发明能够在设备打印工件的同时对工件已成型区域进行快速降温，并且不影响工件未成型区域的温度，不使得粉末飞舞，使得工件在打印完成时能够同步完成降温冷却，提高工件的成型效率。
Description
技术领域
本发明为智能制造领域，具体涉及到的是一种快速冷却型双激光打印设备。
背景技术
3D打印(3D Printing)即快速成型技术的一种，它是一种以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。选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)是预先在工作台上铺一层非金属粉末材料，激光在计算机控制下，按照界面轮廓信息，对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。该类成型方法有着制造工艺简单、柔性度高、材料选择范围广、材料价格便宜、材料利用率高、成型速度快等特点。但是该方式目前存在着以下缺陷：使用3D打印机打印出来的物品会有较高的热量，需要在打印完成后进行冷却处理后才能取出，这延长了工作时间，降低了工作效率；此外因为用非金属粉末材料烧结来进行3D打印需要在一定温度下进行，所以若是在打印成型的同时进行冷却降温，则会影响非金属粉末材料的烧结成型效果，降低成型质量；采用冷风直接吹拂冷却可能会使得粉末飞扬，不仅有安全隐患，还会影响成型质量。
所以有必要提供一种快速冷却型双激光打印设备，能够在设备打印工件的同时对工件已成型区域进行快速降温，并且不影响工件未成型区域的温度，不使得粉末飞舞，使得工件在打印完成时能够同步完成降温冷却，提高工件的成型效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速冷却型双激光打印设备，以解决上述背景技术中提出了现有技术缺点的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种快速冷却型双激光打印设备，包括安装在机架上的工作腔体，工作腔体上方设置有保温腔体，所述保温腔体顶端设置有激光头，底端设置有粉床，保温腔体内部设置有用于在粉床上铺粉的铺粉机构和用于对保温腔体内加温的加热机构；所述工作腔体内设置有用于放置工件的支撑板，所述支撑板固定安装在升降机构上，支撑板沿工作腔体内壁上下滑动；
所述工作腔体内设置有冷却机构，所述冷却机构用于在工件加工时对工件已成型区域进行降温。
选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)是预先在工作台上铺一层非金属粉末材料，激光在计算机控制下，按照界面轮廓信息，对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。该类成型方法有着制造工艺简单、柔性度高、材料选择范围广、材料价格便宜、材料利用率高、成型速度快等特点。但是该方式目前存在着以下缺陷：使用3D打印机打印出来的物品会有较高的热量，需要在打印完成后进行冷却处理后才能取出，这延长了工作时间，降低了工作效率；此外因为用非金属粉末材料烧结来进行3D打印需要在一定温度下进行，所以若是在打印成型的同时进行冷却降温，则会影响非金属粉末材料的烧结成型效果，降低成型质量。所以如图1、图2所示，本发明在工作时铺粉机构先在粉床上铺设一层均匀的非金属粉末材料，然后激光头发出激光沿轨迹移动，使得该轨迹上的非金属粉末材料烧结形成切片形状落在支撑板上，接着支撑板在升降机构的驱动下下移，非金属粉末材料一层层的烧结最终形成完整的三维物体。在烧结的过程中加热机构在温控系统的控制下对保温腔体内进行加温，将保温腔体的温度控制在一定的范围内。本发明在设备打印工件时，先打印好的区域会落在支撑板上随支撑板一起下移，此时本发明用冷却机构对工件已成型区域进行快速降温，在激光头打印的同时对工件的已成型区域进行降温，减少了最后冷却的时间，达到了快速冷却的效果。
作为本发明的进一步方案，所述冷却机构包括在工作腔体内壁上开设的中空层和固定安装在支撑板内部的冷却管道，所述中空层用于存放冷气，中空层分为入气区与出气区，位于入气区的中空层一侧通过入气口与外接冷却机相连通，另一侧通过控制单元与工作腔体内部相连通；位于出气区的中空层一侧通过出气口与外接冷却机相连通，另一侧通过另一控制单元与与工作腔体内部相连通，所述控制单元用于在支撑板向下移动时连通中空层和冷却管道，冷却管道两侧分别开有可伸缩式的第一连通口和第二连通口，所述第一连通口靠近入气区的中空层，第二连通口靠近出气区的中空层。
本发明在需要在设备打印工件的同时对工件已成型区域进行快速降温，并且不影响工件未成型区域的温度，不使得粉末飞舞。所以如图1、图2、图6所示，本发明在支撑板内设置冷却管道，在工作腔体内设置了用于存放冷气的中空层。本发明在工作时，激光一层层烧结非金属粉末，冷气从入气区的入气口进入中空层，在流经支撑板内的冷区管道后，从出气区的中空层处从出气口流出，这样冷气从冷却管道流过不会直接吹拂粉末，不会使得粉末飞扬，且从支撑板处开始降温冷却，只会对靠近支撑板处的工件已成型区域进行降温冷却，这样冷空气位于下方，保温腔体的热空气位于上方，热空气密度较低，在无外力的情况下冷热空气不会发生对流，使得粉末飞扬，且冷热空气的热交换只会发生在分界处，这样可以在对已成型区域进行快速降温，不会影响工件未成型区域的温度，保障了打印工件的成型质量。本发明利用冷却管道对支撑板上工件已成型区域从底至上进行降温，不仅避免直接吹拂粉末，造成安全隐患，还避免了冷热空气发生对流，保障了保温腔体内的温度不会受到冷却管道降温的影响，在提高降温效果的同时避免影响打印成型效果。
作为本发明的进一步方案，所述控制单元包括在工作腔体内壁上竖直开设的滑动槽和在滑动槽内滑动的开关板，所述开关板上开有连通中空层与工作腔体内部的通孔，开关板上还固定安装有驱动板，所述驱动板位于通孔下方，驱动板的上端开设有楔面，所述工作腔体上还固定安装有固定板，所固定板位于滑动槽的下端，固定板与驱动板之间设置有第一压缩弹簧。
因为本发明在刚开始打印时无需降温，避免影响保温腔体内的温度，只有当打印至一定高度后在开始进行冷却降温。如图2、图3、图8所示，本发明在工作时支撑板随着打印的进行不断下降。在开始时，支撑板内的冷却管道两端的第一连接口与第二连接口均属于封闭状态。随着支撑板的下降，支撑板会挤压驱动板，使得开关板在滑动槽内向下滑动，这样通孔会随着开关板的向下移动从滑动槽内移出与第一连接口相连通，这样入气区的中空层内的冷气可以进入冷却管道。同理，第二连接口也与出气区的中空层相连通，冷气开始循环流动，对支撑板上的工件已成型区域进行降温。打印完成后，支撑板在升降机构的作用下上升复位，开关板上的驱动板在第一压缩弹簧的作用下向上移动复位，通孔重新进入滑动槽内将中空层与冷却管道断开。本发明在驱动板上设置楔面的目的是为了在驱动板复位时能够挤压第一连通口、第二连通口，辅助第一连通口、第二连通口收缩，断开连接。
作为本发明的进一步方案，出气口还设置有调节单元，所述调节单元根据支撑板的位移控制出气口开口大小，调节冷气流速。
作为本发明的进一步方案，所述调节单元包括固定安装在出气区驱动板上的齿条和设置在出气口的出气阀，所述出气阀上同轴安装有齿轮，齿条与齿轮相啮合。
同样条件下，冷气的流速加快代表着冷气带走的热量越多，降温效果越好，所以为了达到快速降温的目的，有必要加快冷气的流速。可是当刚开始打印时，支撑板与保温腔体的距离过于靠近，加快冷气流速，提高冷却效果很可能直接影响到保温腔体内的温度，影响烧结成型质量。所以本发明需要根据支撑板下移的距离调节冷却管道内冷气的流速。如图2、图4、图10所示，本发明在工作时随着支撑板的下移，出气区的驱动板被支撑板驱动向下移动，因为出气区的驱动板固定安装有齿条，齿条驱动出气阀上同轴安装的齿轮转动，齿轮转动调节出气口大小，当齿条向下转动时，齿轮正转调节出气口变大，冷气循环加快，冷气流速加快。当齿条在第一压缩弹簧的回复力下回位时，齿条驱动齿轮反转，出气口也复位。循环往复。本发明根据支撑板下移的距离调节冷却管道内冷气的流速，当支撑板下移距离越大时，提高冷气流速，在提高冷却效果的同时保障了保温腔体内的温度不受影响；加快流速可以保证了在打印结束时，降温冷却能够快速完成，节省了工作时间，提高了工作效率。支撑板下移距离越大，说明打印工作越接近完成，所以需要加快冷气流速，加大冷却效率，保证在打印完成后，冷却降温能够及时完成，节约冷却时间，提高工作效率。
作为本发明的进一步方案，所述冷却管道呈弓字形排列。冷却管道在支撑板内部呈弓字形排列，增大了冷却管道的换热面积，调高了冷却效率，便于冷却管道对支撑板上工件的已成型区域降温。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明能够在设备打印工件的同时对工件已成型区域进行快速降温，并且不影响工件未成型区域的温度，不使得粉末飞舞，使得工件在打印完成时能够同步完成降温冷却，提高工件的成型效率。
2.本发明利用冷却管道对支撑板上工件已成型区域从底至上进行降温，不仅避免直接吹拂粉末，造成安全隐患，还避免了冷热空气发生对流，保障了保温腔体内的温度不会受到冷却管道降温的影响，在提高降温效果的同时避免影响打印成型效果。
3.本发明根据支撑板下移的距离调节冷却管道内冷气的流速，当支撑板下移距离越大时，提高冷气流速，在提高冷却效果的同时保障了保温腔体内的温度不受影响；加快流速可以保证了在打印结束时，降温冷却能够快速完成，节省了工作时间，提高了工作效率。
4.本发明的中空层与保温腔体具有一段距离可以避免在工作时中空层内的冷气影响保温腔体保温，本发明在刚开始工作时支撑板内的冷却管道未连通两端的中空层，使得支撑板可以有效分隔保温腔体和工作腔体，阻止保温腔体的散热，有利于保温腔体快速加热。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种快速冷却型双激光打印设备的结构示意图；
图2为本发明打印设备的剖视图；
图3为本发明图3中A部分的局部放大图；
图4为本发明图3中B部分的局部放大图；
图5为本发明去除保温腔体和工作腔体的结构示意图；
图6为本发明支撑板的结构示意图；
图7为本发明控制单元的结构示意图；
图8为本发明图7中C部分的局部放大图；
图9为本发明调节单元的结构示意图；
图10为本发明图9中D部分的局部放大图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-工作腔体、2-保温腔体、3-激光头、4-粉床、5-铺粉机构、6-加热机构、7-支撑板、8-升降机构、9-中空层、10-冷却管道、11-入气口、12-出气口、13-第一连通口、14-第二连通口、15-滑动槽、16-开关板、17-通孔、18-驱动板、19-楔面、20-固定板、21-第一压缩弹簧、22-齿条、23-出气阀、24-齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-10，一种快速冷却型双激光打印设备，包括安装在机架上的工作腔体1，工作腔体1上方设置有保温腔体2，所述保温腔体2顶端设置有激光头3，底端设置有粉床4，保温腔体2内部设置有用于在粉床4上铺粉的铺粉机构5和用于对保温腔体2内加温的加热机构6；所述工作腔体1内设置有用于放置工件的支撑板7，所述支撑板7固定安装在升降机构8上，支撑板7沿工作腔体1内壁上下滑动；
所述工作腔体1内设置有冷却机构，所述冷却机构用于在工件加工时对工件已成型区域进行降温。
选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)是预先在工作台上铺一层非金属粉末材料，激光在计算机控制下，按照界面轮廓信息，对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。该类成型方法有着制造工艺简单、柔性度高、材料选择范围广、材料价格便宜、材料利用率高、成型速度快等特点。但是该方式目前存在着以下缺陷：使用3D打印机打印出来的物品会有较高的热量，需要在打印完成后进行冷却处理后才能取出，这延长了工作时间，降低了工作效率；此外因为用非金属粉末材料烧结来进行3D打印需要在一定温度下进行，所以若是在打印成型的同时进行冷却降温，则会影响非金属粉末材料的烧结成型效果，降低成型质量。所以如图1、图2所示，本发明在工作时铺粉机构5先在粉床4上铺设一层非金属粉末材料，然后激光头3发出激光沿轨迹移动，使得该轨迹上的非金属粉末材料烧结形成切片形状落在支撑板7上，接着支撑板7在升降机构8的驱动下下移，非金属粉末材料一层层的烧结最终形成完整的三维物体。在烧结的过程中加热机构6在温控系统的控制下对保温腔体2内进行加温，将保温腔体2的温度控制在一定的范围内。本发明在设备打印工件时，先打印好的区域会落在支撑板7上随支撑板7一起下移，此时本发明用冷却机构对工件已成型区域进行快速降温，在激光头3打印的同时对工件的已成型区域进行降温，减少了最后冷却的时间，达到了快速冷却的效果。
作为本发明的进一步方案，所述冷却机构包括在工作腔体1内壁上开设的中空层9和固定安装在支撑板7内部的冷却管道10，所述中空层9用于存放冷气，中空层9分为入气区与出气区，位于入气区的中空层9一侧通过入气口11与外接冷却机相连通，另一侧通过控制单元与工作腔体1内部相连通；位于出气区的中空层9一侧通过出气口12与外接冷却机相连通，另一侧通过另一控制单元与与工作腔体1内部相连通，所述控制单元用于在支撑板7向下移动时连通中空层9和冷却管道10，冷却管道10两侧分别开有可伸缩式的第一连通口13和第二连通口14，所述第一连通口13靠近入气区的中空层9，第二连通口14靠近出气区的中空层9。
本发明在需要在设备打印工件的同时对工件已成型区域进行快速降温，并且不影响工件未成型区域的温度，不使得粉末飞舞。所以如图1、图2、图6所示，本发明在支撑板7内设置冷却管道10，在工作腔体1内设置了用于存放冷气的中空层9。本发明在工作时，激光一层层烧结非金属粉末，冷气从入气区的入气口11进入中空层9，在流经支撑板7内的冷区管道后，从出气区的中空层9处从出气口12流出，这样冷气从冷却管道10流过不会直接吹拂粉末，不会使得粉末飞扬，且从支撑板7处开始降温冷却，只会对靠近支撑板7处的工件已成型区域进行降温冷却，这样冷空气位于下方，保温腔体2的热空气位于上方，热空气密度较低，在无外力的情况下冷热空气不会发生对流，使得粉末飞扬，且冷热空气的热交换只会发生在分界处，这样可以在对已成型区域进行快速降温，不会影响工件未成型区域的温度，保障了打印工件的成型质量。本发明利用冷却管道10对支撑板7上工件已成型区域从底至上进行降温，不仅避免直接吹拂粉末，造成安全隐患，还避免了冷热空气发生对流，保障了保温腔体2内的温度不会受到冷却管道10降温的影响，在提高降温效果的同时避免影响打印成型效果。
作为本发明的进一步方案，所述控制单元包括在工作腔体1内壁上竖直开设的滑动槽15和在滑动槽15内滑动的开关板16，所述开关板16上开有连通中空层9与工作腔体1内部的通孔17，开关板16上还固定安装有驱动板18，所述驱动板18位于通孔17下方，驱动板18的上端开设有楔面19，所述工作腔体1上还固定安装有固定板20，所固定板20位于滑动槽15的下端，固定板20与驱动板18之间设置有第一压缩弹簧21。
因为本发明在刚开始打印时无需降温，避免影响保温腔体2内的温度，只有当打印至一定高度后在开始进行冷却降温。如图2、图3、图8所示，本发明在工作时支撑板7随着打印的进行不断下降。在开始时，支撑板7内的冷却管道10两端的第一连接口与第二连接口均属于封闭状态。随着支撑板7的下降，支撑板7会挤压驱动板18，使得开关板16在滑动槽15内向下滑动，这样通孔17会随着开关板16的向下移动从滑动槽15内移出与第一连接口相连通，这样入气区的中空层9内的冷气可以进入冷却管道10。同理，第二连接口也与出气区的中空层9相连通，冷气开始循环流动，对支撑板7上的工件已成型区域进行降温。打印完成后，支撑板7在升降机构8的作用下上升复位，开关板16上的驱动板18在第一压缩弹簧21的作用下向上移动复位，通孔17重新进入滑动槽15内将中空层9与冷却管道10断开。本发明在驱动板18上设置楔面19的目的是为了在驱动板18复位时能够挤压第一连通口13、第二连通口14，辅助第一连通口13、第二连通口14收缩，断开连接。
作为本发明的进一步方案，出气口12还设置有调节单元，所述调节单元根据支撑板7的位移控制出气口12开口大小，调节冷气流速。
作为本发明的进一步方案，所述调节单元包括固定安装在出气区驱动板18上的齿条22和设置在出气口12的出气阀23，所述出气阀23上同轴安装有齿轮24，齿条22与齿轮24相啮合。
同样条件下，冷气的流速加快代表着冷气带走的热量越多，降温效果越好，所以为了达到快速降温的目的，有必要加快冷气的流速。可是当刚开始打印时，支撑板7与保温腔体2的距离过于靠近，加快冷气流速，提高冷却效果很可能直接影响到保温腔体2内的温度，影响烧结成型质量。所以本发明需要根据支撑板7下移的距离调节冷却管道10内冷气的流速。如图2、图4、图10所示，本发明在工作时随着支撑板7的下移，出气区的驱动板18被支撑板7驱动向下移动，因为出气区的驱动板18固定安装有齿条22，齿条22驱动出气阀23上同轴安装的齿轮24转动，齿轮24转动调节出气口12大小，当齿条22向下转动时，齿轮24正转调节出气口12变大，冷气循环加快，冷气流速加快。当齿条22在第一压缩弹簧21的回复力下回位时，齿条22驱动齿轮24反转，出气口12也复位。循环往复。本发明根据支撑板下移的距离调节冷却管道内冷气的流速，当支撑板下移距离越大时，提高冷气流速，在提高冷却效果的同时保障了保温腔体内的温度不受影响；加快流速可以保证了在打印结束时，降温冷却能够快速完成，节省了工作时间，提高了工作效率。支撑板7下移距离越大，说明打印工作越接近完成，所以需要加快冷气流速，加大冷却效率，保证在打印完成后，冷却降温能够及时完成，节约冷却时间，提高工作效率。
作为本发明的进一步方案，所述所述冷却管道10呈弓字形排列。冷却管道10在支撑板7内部呈弓字形排列，增大了冷却管道10的换热面积，调高了冷却效率，便于冷却管道10对支撑板7上工件的已成型区域降温。
工作原理：如图1、图2所示，本发明在工作时铺粉机构5先在粉床4上铺设一层非金属粉末材料，然后激光头3发出激光沿轨迹移动，使得该轨迹上的非金属粉末材料烧结形成切片形状落在支撑板7上，接着支撑板7在升降机构8的驱动下下移，非金属粉末材料一层层的烧结最终形成完整的三维物体。在烧结的过程中加热机构6对保温腔体2内进行加温，将保温腔体2的温度控制在一定的范围内。本发明在设备打印工件的同时用冷却机构对工件已成型区域进行快速降温，达到快速冷却的效果。
如图1、图2、图6所示，本发明在支撑板7内设置冷却管道10，在工作腔体1内设置了用于存放冷气的中空层9。本发明在工作时，激光一层层烧结非金属粉末，冷气从入气区的入气口11进入中空层9，在流经支撑板7内的冷区管道后，从出气区的中空层9处从出气口12流出，这样冷气从冷却管道10流过不会直接吹拂粉末，不会使得粉末飞扬，且从支撑板7处开始降温冷却，只会对靠近支撑板7处的工件已成型区域进行降温冷却，这样冷空气位于下方，保温腔体2的热空气位于上方，热空气密度较低，在无外力的情况下冷热空气不会发生对流，使得粉末飞扬，且冷热空气的热交换只会发生在分界处，这样可以在对已成型区域进行快速降温，不会影响工件未成型区域的温度，保障了打印工件的成型质量。本发明利用冷却管道10对支撑板7上工件已成型区域从底至上进行降温，不仅避免直接吹拂粉末，造成安全隐患，还避免了冷热空气发生对流，保障了保温腔体2内的温度不会受到冷却管道10降温的影响，在提高降温效果的同时避免影响打印成型效果。
如图2、图3、图8所示，本发明在工作时支撑板7随着打印的进行不断下降。在开始时，支撑板7内的冷却管道10两端的第一连接口与第二连接口均属于封闭状态。随着支撑板7的下降，支撑板7会挤压驱动板18，使得开关板16在滑动槽15内向下滑动，这样通孔17会随着开关板16的向下移动从滑动槽15内移出与第一连接口相连通，这样入气区的中空层9内的冷气可以进入冷却管道10。同理，第二连接口也与出气区的中空层9相连通，冷气开始循环流动，对支撑板7上的工件已成型区域进行降温。打印完成后，支撑板7在升降机构8的作用下上升复位，开关板16上的驱动板18在第一压缩弹簧21的作用下向上移动复位，通孔17重新进入滑动槽15内将中空层9与冷却管道10断开。本发明在驱动板18上设置楔面19的目的是为了在驱动板18复位时能够挤压第一连通口13、第二连通口14，辅助第一连通口13、第二连通口14收缩，断开连接。
如图2、图4、图10所示，本发明在工作时随着支撑板7的下移，出气区的驱动板18被支撑板7驱动向下移动，因为出气区的驱动板18固定安装有齿条22，齿条22驱动出气阀23上同轴安装的齿轮24转动，齿轮24转动调节出气口12大小，当齿条22向下转动时，齿轮24正转调节出气口12变大，冷气循环加快，冷气流速加快。当齿条22在第一压缩弹簧21的回复力下回位时，齿条22驱动齿轮24反转，出气口12也复位。循环往复。本发明根据支撑板下移的距离调节冷却管道内冷气的流速，当支撑板下移距离越大时，提高冷气流速，在提高冷却效果的同时保障了保温腔体内的温度不受影响；加快流速可以保证了在打印结束时，降温冷却能够快速完成，节省了工作时间，提高了工作效率。支撑板7下移距离越大，说明打印工作越接近完成，所以需要加快冷气流速，加大冷却效率，保证在打印完成后，冷却降温能够及时完成，节约冷却时间，提高工作效率。
所述冷却管道10呈弓字形排列。冷却管道10在支撑板7内部呈弓字形排列，增大了冷却管道10的换热面积，调高了冷却效率，便于冷却管道10对支撑板7上工件的已成型区域降温。
Claims (3)
1.一种快速冷却型双激光打印设备，其特征在于：包括安装在机架上的工作腔体(1)，工作腔体(1)上方设置有保温腔体(2)，所述保温腔体(2)顶端设置有激光头(3)，底端设置有粉床(4)，保温腔体(2)内部设置有用于在粉床(4)上铺粉的铺粉机构(5)和用于对保温腔体(2)内加温的加热机构(6)；所述工作腔体(1)内设置有用于放置工件的支撑板(7)，所述支撑板(7)固定安装在升降机构(8)上，支撑板(7)沿工作腔体(1)内壁上下滑动；
所述工作腔体(1)内设置有冷却机构，所述冷却机构用于在工件加工时对工件已成型区域进行降温；
所述冷却机构包括在工作腔体(1)内壁上开设的中空层(9)和固定安装在支撑板(7)内部的冷却管道(10)，所述中空层(9)用于存放冷气，中空层(9)分为入气区与出气区，位于入气区的中空层(9)一侧通过入气口(11)与外接冷却机相连通，另一侧通过控制单元与工作腔体(1)内部相连通；位于出气区的中空层(9)一侧通过出气口(12)与外接冷却机相连通，另一侧通过另一控制单元与与工作腔体(1)内部相连通，所述控制单元用于在支撑板(7)向下移动时连通中空层(9)和冷却管道(10)，冷却管道(10)两侧分别开有可伸缩式的第一连通口(13)和第二连通口(14)，所述第一连通口(13)靠近入气区的中空层(9)，第二连通口(14)靠近出气区的中空层(9)；
所述控制单元包括在工作腔体(1)内壁上竖直开设的滑动槽(15)和在滑动槽(15)内滑动的开关板(16)，所述开关板(16)上开有连通中空层(9)与工作腔体(1)内部的通孔(17)，开关板(16)上还固定安装有驱动板(18)，所述驱动板(18)位于通孔(17)下方，驱动板(18)的上端开设有楔面(19)，所述工作腔体(1)上还固定安装有固定板(20)，所固定板(20)位于滑动槽(15)的下端，固定板(20)与驱动板(18)之间设置有第一压缩弹簧(21)；
出气口(12)还设置有调节单元，所述调节单元根据支撑板(7)的位移控制出气口(12)开口大小，调节冷气流速。
2.根据权利要求1所述的一种快速冷却型双激光打印设备，其特征在于：所述调节单元包括固定安装在出气区驱动板(18)上的齿条(22)和设置在出气口(12)的出气阀(23)，所述出气阀(23)上同轴安装有齿轮(24)，齿条(22)与齿轮(24)相啮合。
3.根据权利要求2所述的一种快速冷却型双激光打印设备，其特征在于：所述所述冷却管道(10)呈弓字形排列。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110638729.1A CN113400640B (zh) | 2021-06-08 | 2021-06-08 | 一种快速冷却型双激光打印设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110638729.1A CN113400640B (zh) | 2021-06-08 | 2021-06-08 | 一种快速冷却型双激光打印设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113400640A CN113400640A (zh) | 2021-09-17 |
| CN113400640B true CN113400640B (zh) | 2022-04-19 |
Family
ID=77677232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110638729.1A Active CN113400640B (zh) | 2021-06-08 | 2021-06-08 | 一种快速冷却型双激光打印设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113400640B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115070065B (zh) * | 2022-06-27 | 2024-09-06 | 广州赛隆增材制造有限责任公司 | 一种冷却装置及电子束增材制造设备 |
| CN116890124B (zh) * | 2023-09-11 | 2023-11-14 | 山东创瑞激光科技有限公司 | 一种连续可控预热的粉缸结构 |
| CN117139648A (zh) * | 2023-10-30 | 2023-12-01 | 山东创瑞激光科技有限公司 | 激光选区融化设备的光路系统的冷却装置及方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5753274A (en) * | 1995-03-30 | 1998-05-19 | Eos Gmbh Electronics Optical Systems | Apparatus for producing a three-dimensional object |
| CN103990798A (zh) * | 2014-05-06 | 2014-08-20 | 华中科技大学 | 一种用于激光增材制造的高温粉床系统 |
| CN104959606A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-10-07 | 同济大学 | 一种用于金属材料3d打印局部温度控制系统 |
| CN108582788A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-09-28 | 芜湖聚网信息技术有限公司 | 带冷却机构的3d打印成型台 |
| CN208216026U (zh) * | 2018-05-09 | 2018-12-11 | 苏州倍丰激光科技有限公司 | 增材制造构建平台 |
| CN211616637U (zh) * | 2019-12-06 | 2020-10-02 | 湖北金色阳光创客教育有限公司 | 一种实验教学用3d打印演示装置 |
| CN211807877U (zh) * | 2020-02-14 | 2020-10-30 | 合肥新杉航宇三维科技有限公司 | 一种增材制造冷却装置 |
| CN212045985U (zh) * | 2020-01-08 | 2020-12-01 | 葛永强 | 3d打印下料机用冷却装置 |
| CN212264536U (zh) * | 2020-05-20 | 2021-01-01 | 天津市臣涛精密机械设备有限公司 | 一种高能束增材制造设备 |
| CN212285866U (zh) * | 2020-05-14 | 2021-01-05 | 杭州迅达模型有限公司 | 一种激光熔丝式金属3d打印装置的送丝喷头 |
| CN112338207A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-09 | 佛山宇仁智能科技有限公司 | 一种增材工件点阵循环冷却机构 |
| CN112388975A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-23 | 佛山宇仁智能科技有限公司 | 一种多重高效冷却气体保护增材设备 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4566286B1 (ja) * | 2010-04-14 | 2010-10-20 | 株式会社松浦機械製作所 | 三次元造形製品の製造装置 |
-
2021
- 2021-06-08 CN CN202110638729.1A patent/CN113400640B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5753274A (en) * | 1995-03-30 | 1998-05-19 | Eos Gmbh Electronics Optical Systems | Apparatus for producing a three-dimensional object |
| CN103990798A (zh) * | 2014-05-06 | 2014-08-20 | 华中科技大学 | 一种用于激光增材制造的高温粉床系统 |
| CN104959606A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-10-07 | 同济大学 | 一种用于金属材料3d打印局部温度控制系统 |
| CN208216026U (zh) * | 2018-05-09 | 2018-12-11 | 苏州倍丰激光科技有限公司 | 增材制造构建平台 |
| CN108582788A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-09-28 | 芜湖聚网信息技术有限公司 | 带冷却机构的3d打印成型台 |
| CN211616637U (zh) * | 2019-12-06 | 2020-10-02 | 湖北金色阳光创客教育有限公司 | 一种实验教学用3d打印演示装置 |
| CN212045985U (zh) * | 2020-01-08 | 2020-12-01 | 葛永强 | 3d打印下料机用冷却装置 |
| CN211807877U (zh) * | 2020-02-14 | 2020-10-30 | 合肥新杉航宇三维科技有限公司 | 一种增材制造冷却装置 |
| CN212285866U (zh) * | 2020-05-14 | 2021-01-05 | 杭州迅达模型有限公司 | 一种激光熔丝式金属3d打印装置的送丝喷头 |
| CN212264536U (zh) * | 2020-05-20 | 2021-01-01 | 天津市臣涛精密机械设备有限公司 | 一种高能束增材制造设备 |
| CN112338207A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-09 | 佛山宇仁智能科技有限公司 | 一种增材工件点阵循环冷却机构 |
| CN112388975A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-23 | 佛山宇仁智能科技有限公司 | 一种多重高效冷却气体保护增材设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113400640A (zh) | 2021-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113400640B (zh) | 一种快速冷却型双激光打印设备 | |
| CN108247932B (zh) | 一种全自动浮动式热压成型压机的悬浮式自适应热压系统 | |
| WO2022000907A1 (zh) | 一种可快速冷却的注塑模具 | |
| CN107999755A (zh) | 模具的3d打印装置及打印方法 | |
| CN204914600U (zh) | 半导体制冷式三维打印机 | |
| JPH09122998A (ja) | 高速液圧プレス | |
| CN204894553U (zh) | 压缩机制冷与挤出组件一体式三维打印机 | |
| CN204894548U (zh) | 压缩机制冷式三维打印机的风冷装置 | |
| CN204914598U (zh) | 半导体制冷式三维打印机的风冷打印装置 | |
| KR101632959B1 (ko) | 열, 냉각 일체형 프레스 | |
| CN207823961U (zh) | 模具的3d打印装置 | |
| CN110076341A (zh) | 一种温度场均匀的增材制造铺粉装置 | |
| CN108248088B (zh) | 一种全自动浮动式热压成型压机 | |
| CN213410323U (zh) | 一种双激光金属3d打印设备 | |
| CN204894554U (zh) | 半导体制冷与挤出组件一体式三维打印机 | |
| CN204894552U (zh) | 压缩机制冷式三维打印机的一体式冷却打印装置 | |
| CN204894545U (zh) | 压缩机制冷式三维打印机的底座安装结构 | |
| CN205056770U (zh) | 一贯自动化金属板材成型机 | |
| CN211416164U (zh) | 一种快速冷却鞋底成型模具 | |
| CN210415525U (zh) | 一种3d的打印喷头 | |
| CN112026171A (zh) | 一种多喷头3d打印装置 | |
| CN201752929U (zh) | 一种真空式热转印压合台装置 | |
| CN220146693U (zh) | 一种fdm式3d打印机散热装置 | |
| CN108312513A (zh) | 一种3d打印机减震制冷工作箱 | |
| CN204914599U (zh) | 半导体制冷式三维打印机的底座结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A fast cooling dual laser printing equipment Effective date of registration: 20220823 Granted publication date: 20220419 Pledgee: Rizhao bank Limited by Share Ltd. Yantai branch Pledgor: SHANDONG CHARMRAY LASER TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022980013242 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231225 Granted publication date: 20220419 Pledgee: Rizhao bank Limited by Share Ltd. Yantai branch Pledgor: SHANDONG CHARMRAY LASER TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022980013242 |