CN115042437A - 一种应用于3d打印机的双层振动铺粉装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于3D打印机的双层振动铺粉装置，涉及增材制造技术领域。本发明包括下粉装置、支架和平粉装置，下粉装置和平粉装置均安装在支架上；下粉装置包括料斗和与料斗底部连通的下粉槽，料斗固定安装在支架上，下粉槽底部设置有筛网；料斗与筛网之间形成第一料仓和第二料仓，且第一料仓和第二料仓连接处设置有闭合机构；料斗上设置有第一级振动机构；第一料仓内部设置有均料器；下粉槽上设置有第二级振动机构。本发明将粉料通过搅拌、第一级振动、第二级振动处理后，有效解决了目前铺粉装置存在的铺设粉料密度不高、密度均匀性差等问题，提升了设备打印产品的质量。

Description

一种应用于3D打印机的双层振动铺粉装置
技术领域
本发明专利涉及增材制造领域，特别是涉及一种应用于3D打印机的双层振动铺粉装置。
背景技术
3DP成型方法是典型的粉末（颗粒）材料3D打印技术，该技术最早由美国麻省理工学院于1989年在US5204055A1这篇专利中提出。该方法的具体过程为先在平台上均匀的铺一层粉末，打印头扫描并在特定区域内喷射一种液料，使得喷射部位的粉末粘结在一起，此时平台下降一定的层厚距离，重复上述步骤，直至完成所有层的铺粉打印工作。
对于3DP类型的打印机，需要先将颗粒状物料加入铺粉器中,在升降底板用铺粉器铺上一层粉末材料，然后用刮板等工具将粉末刮平，最后喷头按照原型截面形状，将粘结材料有选择性地喷射到已铺好的粉末上，使原型截面有实体区域内的粉末粘结在一起，形成截面轮廓，一层打印完后，工作台下降到一个截面的高度，然后重复上面的步骤，直至原型打印完成，如此逐层打印累积成型所需工件。
3DP成型方式最主要的指标要求打印的产品致密度高且密度一致性好，并且打印效率高。在目前的研究中发现，粗细粉末搭配的粉末密度，比单一粒径的粉末密度高，用合适的粒径搭配可以得到最大的粉末密度以及密度一致性。
当前的技术多采用单级振动下粉，再由单个或者多个刮板及辊子抹平的方式来提升粉末的致密度及一致性。但是，单级振动后落下的粉末在下粉的过程中由于振动产生了粗细分离的情况，这种情况导致刮抹后的粉面仍然存在密度不均匀的问题，并且整个打印过程中，竖直方向下落的粉末的量也不同，也存在粒径分布不均匀的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于3D打印机的双层振动铺粉装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种应用于3D打印机的双层振动铺粉装置，包括下粉装置、支架和用于铺平粉料的平粉装置，所述下粉装置和平粉装置均安装在支架上；所述下粉装置包括料斗和与料斗底部连通的下粉槽，下粉槽底部设置有筛网；所述料斗与筛网之间形成第一料仓和第二料仓，且第一料仓和第二料仓连接处设置有用于隔开或连通第一料仓和第二料仓的闭合机构。
所述料斗固定安装在支架上，料斗上设置有第一级振动机构；所述第一料仓内部设置有用于搅拌粉料的均料器；所述下粉槽上设置有第二级振动机构。
所述均料器包括旋转轴和螺旋叶片，所述螺旋叶片安装在旋转轴上；所述料斗上固定安装有驱动均料器旋转的驱动电机。
所述闭合机构为两块对称安装在料斗两侧的隔板，所述隔板横向穿过料斗侧壁；料斗外侧设置有用于驱动两块隔板抵紧或分离的直线驱动机构；所述两块隔板的对接端为柔性或充气结构。
所述料斗与下粉槽连接处设置有支撑机构，所述支撑机构为弹簧或橡胶圈。
所述支撑机构上设置有防止粉料周向溢散的密封装置，所述密封装置为充气气囊或橡胶密封圈。
所述第一级振动机构、第二级振动机构为超声波振动器、偏心振动凸轮、振动电机或电磁振动器。
所述筛网的网眼为圆形、方形或菱形。
本发明的有益效果是：
①、通过设置均料器对粉料进行搅拌，使粉料粒径分布均匀，防止粉料出现结块。
②、通过第一级振动机构对隔板处粉料的振动，避免了粉料堆积在隔板一侧造成粉料下落不充分的问题。
③、第二级振动机构通过振动将数量不均、存在粘结的粉料逐渐摇晃为数量均匀、不再粘结的状态，解决了粉料密度均匀性差的问题。
④、下粉槽底部增加筛网，在防止存在粘结的粉料直接下落至铺粉台面的同时延长了粉料滞留在第二料仓的时间，使粉料受到第二级振动机构的振动更加充分，进一步提升了粉料的密度均匀性。
⑤、该装置将粉末通过搅拌、第一级振动、第二级振动处理后，有效解决了目前铺粉装置存在的铺设粉末密度不高、密度均匀性差等问题，提升了设备打印产品的质量。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明下粉装置立体结构示意图；
图3为本发明下粉装置正视图；
图4为本发明下粉装置侧面剖视图。
图中:1、下粉装置；2、支架；3、平粉装置；4、料斗；5、下粉槽；6、筛网；7、第一料仓；8、第二料仓；9、密封装置；10、第一级振动机构；11、均料器；12、第二级振动机构；13、驱动电机；14、旋转轴；15、螺旋叶片；16、隔板；17、直线驱动机构；18、支撑机构。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
请参阅图1～图4，本发明实施例中提供一种应用于3D打印机的双层振动铺粉装置。
如图1所示，本发明包括下粉装置1、支架2和用于铺平粉料的平粉装置3，所述下粉装置1和平粉装置3均安装在支架2上。
如图2、图3、图4所示，下粉装置1包括料斗4和与料斗4底部连通的下粉槽5，下粉槽5底部设置有筛网6；料斗4与筛网6之间形成第一料仓7和第二料仓8，且第一料仓7和第二料仓8连接处设置有用于隔开或连通第一料仓7和第二料仓8的闭合机构。
料斗4固定安装在支架2上，料斗4上设置有第一级振动机构10；第一料仓7内部设置有用于搅拌粉料的均料器11；下粉槽5上设置有第二级振动机构12。
闭合机构为两块对称安装在料斗4两侧的隔板16，隔板16横向穿过料斗4侧壁，料斗4外侧设置有用于驱动两块隔板16抵紧或分离的直线驱动机构17。直线驱动机构17可以采用气缸，将气缸对应隔板16设置在料斗4的两侧，气缸的推动杆与隔板16固定，初始状态下，气缸的推动杆处于伸长状态使得两个隔板16相互抵紧，将第一料仓7和第二料仓8分隔开，避免未受到均料器11充分搅拌、仍存在结块现象的粉料下落至第二料仓8；所述两块隔板16的对接端为柔性或充气结构，在抵紧时具有更好的密封性，确保隔板16抵紧时粉料无法从对接端之间渗漏。当气缸的推动杆收缩时会带动两块隔板16向相互远离的方向移动，实现闭合机构的开启，此时两块隔板16之间形成间隙S，可供第一料仓7的粉料下落至第二料仓8。本发明实施例中的气缸也可采用其他能够进行直线运动的驱动装置替代。
均料器11包括旋转轴14和螺旋叶片15，螺旋叶片15安装在旋转轴14上。料斗4上固定安装有驱动均料器11旋转的驱动电机13；驱动电机13的输出轴与旋转轴14同轴连接，当驱动电机13启动时将带动旋转轴14旋转，进而带动螺旋叶片15对粉料进行搅拌，使部分结块的粉料被打散，提升粉料整体的均匀度。
当均料器11搅拌完毕后，直线驱动机构17驱动隔板16分开形成间隙S，搅拌充分的粉料一部分从间隙S直接下落至第二料仓8；另一部分粉料受均料器11旋转离心力的影响，从均料器11下落至间隙S时会存在水平方向的惯性，导致粉料大量聚集在某一侧隔板16上，例如，当均料器11的旋转轴14顺时针旋转时，粉料因为水平向左的惯性，会堆积在左侧的隔板16上，此时设置在料斗4上的第一级振动机构10提供的振动可使该部分堆积在左侧隔板16的粉料完成下落，受到振动完成下落的粉料与最开始直接从间隙S下落的粉料最终在第二料仓8形成汇集。
因在隔板16上堆积了一段时间，部分粉料会出现粘结现象；同时，在第一级振动机构10的振动下，左侧隔板16落下的粉料下落至第二料仓8时仍会在第二料仓8内左侧堆积。
相比于第一级振动机构10仅仅是通过振动将粉料从隔板16处震落下来，设置在下粉槽5上的第二级振动机构12则是通过振动将第二料仓8内左右两侧数量不均、存在粘结的粉料逐渐摇晃为数量均匀、不再粘结的粉料；随后粉料将下落至下粉装置1下方的一个铺粉台面上，然后由平粉装置3完成铺平并实现最终的铺粉。
第一级振动机构10和第二级振动机构12可以为超声波振动器、偏心振动凸轮、振动电机、电磁振动器或其他能产生振动效果的振动元器件。
下粉槽5与铺粉台面之间设置有筛网6，通过筛网6过滤的方式避免了存在粘结的粉料从下粉槽5直接下落到铺粉台面；筛网6的网眼为圆形、方形、菱形或其他规则排列的形状。
料斗4与下粉槽5连接处设置有支撑机构18，支撑机构18设置在第一级振动机构10和第二级振动机构12之间，具有减震效果，可以明显减少第一级振动机构10的振动效果和第二级振动机构12的振动效果之间的相互影响；支撑机构18为弹簧、橡胶圈或其他具有弹性减震效果的物体。
支撑机构18上设置有防止粉料周向溢散的密封装置9，减少了溢散造成的粉料不必要消耗；密封装置9为充气气囊、橡胶密封圈或其他具有良好密封性的物体。
本发明的工作原理是：应用于3D打印机的双层振动铺粉装置工作过程中，先由下粉装置1落下粉末，再由后面的平粉装置3将粉末铺设平整。本发明初始状态下直线驱动机构17驱动闭合机构上的隔板16运动闭合。往料斗4倒入粉料后驱动电机13驱动均料器11将第一料仓7里面的粉料搅拌均匀，在粉料受到均料器11的充分搅拌后直线驱动机构17驱动隔板16打开一个间隙S，一部分粉料通过间隙S直接下落到第二料仓8，另一部分堆积在一侧隔板16处的粉料受到第一级振动机构10的振动抖落到第二料仓8中，然后安装在下粉槽5上的第二级振动机构12开始振动，在第二料仓8中汇集的两部分粉料经过第二级振动机构12振动变得数量均匀、不再粘结，然后粉料经由筛网6落下至铺粉台面，由平粉装置3铺平最终完成铺粉。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种应用于3D打印机的双层振动铺粉装置，包括下粉装置、支架和用于铺平粉料的平粉装置，所述下粉装置和平粉装置均安装在支架上，其特征在于：所述下粉装置包括料斗和与料斗底部连通的下粉槽，下粉槽底部设置有筛网；所述料斗与筛网之间形成第一料仓和第二料仓，且第一料仓和第二料仓连接处设置有用于隔开或连通第一料仓和第二料仓的闭合机构；
所述料斗固定安装在支架上，料斗上设置有第一级振动机构；所述第一料仓内部设置有用于搅拌粉料的均料器；所述下粉槽上设置有第二级振动机构。
2.根据权利要求1所述的一种应用于3D打印机的双层振动铺粉装置，其特征在于：所述均料器包括旋转轴和螺旋叶片，所述螺旋叶片安装在旋转轴上。
3.根据权利要求2所述的一种应用于3D打印机的双层振动铺粉装置，其特征在于：所述料斗上固定安装有驱动均料器旋转的驱动电机。
4.根据权利要求1所述的一种应用于3D打印机的双层振动铺粉装置，其特征在于：所述闭合机构为两块对称安装在料斗两侧的隔板，所述隔板横向穿过料斗侧壁；所述料斗外侧设置有用于驱动两块隔板抵紧或分离的直线驱动机构；所述两块隔板的对接端为柔性或充气结构。
5.根据权利要求1所述的一种应用于3D打印机的双层振动铺粉装置，其特征在于：所述料斗与下粉槽连接处设置有支撑机构，所述支撑机构为弹簧或橡胶圈。
6.根据权利要求5所述的一种应用于3D打印机的双层振动铺粉装置，其特征在于：所述支撑机构上设置有防止粉料周向溢散的密封装置，所述密封装置为充气气囊或橡胶密封圈。
7.根据权利要求1所述的一种应用于3D打印机的双层振动铺粉装置，其特征在于：所述第一级振动机构、第二级振动机构为超声波振动器、偏心振动凸轮、振动电机或电磁振动器。
8.根据权利要求1所述的一种应用于3D打印机的双层振动铺粉装置，其特征在于：所述筛网的网眼为圆形、方形或菱形。
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