CN117206546B - 一种基于应力优化的低应力增材制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于应力优化的低应力增材制造装置，涉及增材制造技术领域，包括设备机壳，所述设备机壳内顶部安装有辅助移动组件，所述辅助移动组件的下侧安装有固定支架，所述固定支架的下表面一侧等距分布且固定安装有若干出料喷头，通过增加出料喷头数量能够提升出料的宽度，避免喷头需要多次移动提升喷料宽度的现象，提升设备工作时的喷料效率，当驱动组件驱动驱动密封板运动时，能够驱使密封板以导向支架为路径运动，从而带动若干活动喷头同步运动，使得活动喷头运动时，与左侧的出料喷头依次运动连通，能够调节活动喷头的工作数量，能够根据不同型号工件的壁厚调节喷料的宽度，提升设备使用的灵活性。

Description

一种基于应力优化的低应力增材制造装置

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体为一种基于应力优化的低应力增材制造装置。

背景技术

3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状、丝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。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

经检索，现有技术中，公开号为CN116512594A的一种低应力增材制造设备，涉及增材制造技术应力控制技术领域，包括增材制造设备主体，打印基板的下表面中部固定安装有内导轨，外导轨与内导轨之间沿径向安装有若干个滑杆，滑块的上部安装有与高能声束激励器连接的钛合金变幅杆，滑杆靠近外导轨的一端设置有组装固定机构。本发明高能声束激励器所产生的高能声束通过打印基板进入正在打印的产品内，从而对内部的应力进行及时有效的消减控制，而且可以实现根据产品的形状以及尺寸对多个高能声束激励器的位置进行自由灵活调整的目的，并且可以对高能声束激励器的数量根据实际使用需求进行增减调整，同时可以保证钛合金变幅杆的上表面与打印基板之间的紧密耦合。

在上述技术方案中，在3D打印时，需要将金属颗粒喷在打印基板表面，而在生产不同型号的工件时，由于不同型号的工件宽度以及壁厚不同，而喷料的宽度固定无法调节，需要设备多次移动喷头进行喷料工作，影响了设备的生产效率，为此我们提出了一种基于应力优化的低应力增材制造装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于应力优化的低应力增材制造装置，解决了在3D打印时，需要将金属颗粒喷在打印基板表面，而在生产不同型号的工件时，由于不同型号的工件宽度以及壁厚不同，而喷料的宽度固定无法调节，需要设备多次移动喷头进行喷料工作，影响了设备的生产效率的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于应力优化的低应力增材制造装置，包括设备机壳，所述设备机壳内顶部安装有辅助移动组件，所述辅助移动组件的下侧安装有固定支架，所述固定支架的下表面一侧等距分布且固定安装有若干出料喷头，每个所述出料喷头上端均连接有进料输送组件，所述固定支架的下表面另一侧固定安装有激光器；

若干所述出料喷头下端外部固定套接有导向支架，所述导向支架内部滑动安装有密封板，所述密封板上等距分布且固定连接有若干活动喷头，若干所述活动喷头与若干出料喷头一一对应且连通，所述导向支架内部安装有用于驱动密封板运动的驱动组件；

所述设备机壳内部表面安装有升降平台组件，所述升降平台组件上安装有应力优化组件。

作为优选的，所述密封板的两端均向外部延伸有延伸部，所述延伸部长度大于若干出料喷头由左至右的长度，所述延伸部的上表面安装有橡胶垫片。

作为优选的，所述驱动组件包括两个螺杆安装座，两个所述螺杆安装座均固定安装在导向支架的内部，两个所述螺杆安装座之间转动安装有螺杆，所述螺杆的一端转动延伸至螺杆安装座的外部且与驱动电机的输出端固定连接，所述驱动电机固定安装在导向支架的外部，所述螺杆外部螺纹连接有螺杆套，所述螺杆套固定安装在密封板上。

作为优选的，所述活动喷头的下端两侧均开设有安装槽，所述安装槽内部设置有导流板，所述导流板的上端固定安装有转动轴，所述转动轴转动安装在安装槽的顶部，所述转动轴端部转动延伸至活动喷头外部且与导流板调节电机的输出端固定连接，所述导流板调节电机固定安装在活动喷头外部。

作为优选的，所述辅助移动组件包括横向电动滑轨，所述横向电动滑轨固定安装在设备机壳的内顶部，所述横向电动滑轨的移动端下表面固定安装有支撑臂，所述支撑臂的下端转动安装有转轴，所述转轴的两端固定连接有连接座，所述连接座的下端固定支架固定连接，所述转轴的一端转动延伸至连接座的外部且与调节电机的输出端固定连接，所述调节电机通过支架固定安装在支撑臂的外部。

作为优选的，所述进料输送组件包括进料箱，所述进料箱固定安装在横向电动滑轨支架上表面，所述进料箱下端一体成型有倒棱锥形状的连接通道，所述连接通道的下端与导流管一端内部连通，所述导流管内部转动安装有绞龙，所述绞龙的一端转动延伸至导流管外部且与输送电机的输出端固定连接，所述输送电机固定安装在导流管的外部。

作为优选的，所述导流管另一端内部连通有若干输送软管，若干所述输送软管与若干出料喷头一一对应，每个所述输送软管的下端均安装在相对应出料喷头的上端,每个所述输送软管的上端均连通有增压气管，所述增压气管另一端连通有增压总管，所述增压总管的端部与增压泵的输出端连接，所述增压泵固定安装在横向电动滑轨支架上表面，所述增压气管内部安装有电控阀门。

作为优选的，所述升降平台组件包括升降台，所述升降台外部均滑动安装有竖向的导轨，所述导轨固定安装在设备机壳内部，所述设备机壳内部表面固定安装有升降驱动气缸，所述升降驱动气缸的输出端固定连接在升降台下表面。

作为优选的，所述升降台的中心部位转动安装有转座，所述转座的上表面设置有打印基板，所述升降台内部安装有用于驱动转座的电机。

作为优选的，所述应力优化组件包括固定底座，所述固定底座固定安装在升降台上表面，所述固定底座上端固定安装有圆形导轨，所述圆形导轨的移动端上固定安装有导轨安装架，所述导轨安装架上固定安装有升降电动滑轨，所述升降电动滑轨的移动端上固定安装有高能声束激励器。

本发明提供了一种基于应力优化的低应力增材制造装置。具备以下有益效果：

首先通过增加出料喷头数量能够提升出料的宽度，避免喷头需要多次移动提升喷料宽度的现象，提升设备工作时的喷料效率，当驱动组件驱动驱动密封板运动时，能够驱使密封板以导向支架为路径运动，从而带动若干活动喷头同步运动，使得活动喷头运动时，与左侧的出料喷头依次运动连通，能够调节活动喷头的工作数量，从而能够根据不同型号工件的壁厚调节喷料的宽度，提升设备使用的灵活性，同时，通过密封板的延伸部对未连通活动喷头的出料喷头进行密封，避免金属粉末出现掉落的现象。

启动导流板调节电机能够驱动转动轴同步运动，从而带动导流板以转动轴为圆心转动，调节两个安装槽内部导流板的角度，能够控制金属粉末通过活动喷头时的出料方向，提升设备出料的精度，避免出现出料方向分散的情况。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的设备机壳内部的结构示意图；

图3为本发明的3中的A处放大的结构示意图；

图4为本发明的固定支架的结构示意图；

图5为本发明的图4中的B-B处剖面的结构示意图；

图6为本发明的图5中C处放大的结构示意图；

图7为本发明的图6中D处放大的结构示意图；

图8为本发明的活动喷头的结构示意图；

图9为本发明的进料箱的结构示意图；

图10为本发明的导流管的结构示意图；

图11为本发明的增压气管的结构示意图；

图12为本发明的升降平台组件的结构示意图；

图13为本发明的应力优化组件的结构示意图。

其中，1、设备机壳；2、升降平台组件；21、升降台；22、导轨；23、升降驱动气缸；24、转座；3、应力优化组件；31、固定底座；32、圆形导轨；33、导轨安装架；34、升降电动滑轨；35、高能声束激励器；4、辅助移动组件；41、横向电动滑轨；42、支撑臂；43、转轴；44、连接座；45、调节电机；5、固定支架；51、激光器；6、出料喷头；61、导向支架；62、密封板；621、延伸部；63、活动喷头；631、安装槽；632、导流板；633、转动轴；634、导流板调节电机；64、驱动组件；641、螺杆安装座；642、螺杆；643、螺杆套；644、驱动电机；7、进料输送组件；71、进料箱；72、导流管；73、连接通道；74、绞龙；75、输送电机；76、输送软管；77、增压气管；78、电控阀门；79、增压总管；710、增压泵。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：如图1-图13所示，本发明实施例提供一种基于应力优化的低应力增材制造装置，包括设备机壳1，设备机壳1内顶部安装有辅助移动组件4，辅助移动组件4的下侧安装有固定支架5，固定支架5的下表面一侧等距分布且固定安装有若干出料喷头6，每个出料喷头6上端均连接有进料输送组件7，固定支架5的下表面另一侧固定安装有激光器51，激光器51能够对金属粉末进行烧结工作；

若干出料喷头6下端外部固定套接有导向支架61，导向支架61内部滑动安装有密封板62，密封板62上等距分布且固定连接有若干活动喷头63，若干活动喷头63与若干出料喷头6一一对应且连通，在使用时，每个活动喷头63与相对应的出料喷头6连通的情况下，为最大出料状态，使得若干活动喷头63同时喷出金属粉末，导向支架61内部安装有用于驱动密封板62运动的驱动组件64，通过增加出料喷头6数量能够提升出料的宽度，避免喷头需要多次移动提升喷料宽度的现象，提升设备工作时的喷料效率，当驱动组件64驱动驱动密封板62运动时，能够驱使密封板62以导向支架61为路径运动，从而带动若干活动喷头63同步运动，使得活动喷头63运动时，与左侧的出料喷头6依次运动连通，能够调节活动喷头63的工作数量，从而能够根据不同型号工件的壁厚调节喷料的宽度，提升设备使用的灵活性，同时，通过密封板62的延伸部621对未连通活动喷头63的出料喷头6进行密封，避免金属粉末出现掉落的现象；

设备机壳1内部表面安装有升降平台组件2，升降平台组件2上安装有应力优化组件3。

在本实施例中，密封板62的两端均向外部延伸有延伸部621，延伸部621长度大于若干出料喷头6由左至右的长度，在使用过程中，长度大于若干出料喷头6长度的延伸部621能对出料喷头6下端部位进行阻挡密封，避免出现漏料的现象，延伸部621的上表面安装有橡胶垫片。

在本实施例中，驱动组件64包括两个螺杆安装座641，两个螺杆安装座641均固定安装在导向支架61的内部，两个螺杆安装座641之间转动安装有螺杆642，螺杆642的一端转动延伸至螺杆安装座641的外部且与驱动电机644的输出端固定连接，驱动电机644固定安装在导向支架61的外部，螺杆642外部螺纹连接有螺杆套643，螺杆套643固定安装在密封板62上，在使用时，启动驱动电机644能够驱使螺杆642在两个螺杆安装座641之间转动，通过螺杆642与螺杆套643的内螺纹运动配合，从而能驱动螺杆套643与密封板62以导向支架61为路径运动。

在本实施例中，活动喷头63的下端两侧均开设有安装槽631，安装槽631内部设置有导流板632，导流板632的上端固定安装有转动轴633，转动轴633转动安装在安装槽631的顶部，转动轴633端部转动延伸至活动喷头63外部且与导流板调节电机634的输出端固定连接，两个导流板调节电机634，能够驱动转动轴633带动导流板632转动，使得两个导流板632能够处于闭合状态，能够将活动喷头63的出料口密封，避免当前活动喷头63待机状态下出现漏料的现象，导流板调节电机634固定安装在活动喷头63外部，启动导流板调节电机634能够驱动转动轴633同步运动，从而带动导流板632以转动轴633为圆心转动，调节两个安装槽631内部导流板632的角度，能够控制金属粉末通过活动喷头63时的出料方向，提升设备出料的精度，避免出现出料方向分散的情况。

在本实施例中，辅助移动组件4包括横向电动滑轨41，横向电动滑轨41固定安装在设备机壳1的内顶部，横向电动滑轨41的移动端下表面固定安装有支撑臂42，支撑臂42的下端转动安装有转轴43，转轴43的两端固定连接有连接座44，连接座44的下端固定支架5固定连接，转轴43的一端转动延伸至连接座44的外部且与调节电机45的输出端固定连接，调节电机45通过支架固定安装在支撑臂42的外部，在使用时，横向电动滑轨41能够驱动移动端带动支撑臂42运动，从而带动连接座44以及固定支架5运动，使得出料喷头6以及激光器51同步运动，通过出料喷头6进行喷料，且位于固定支架5上远离出料喷头6一侧的激光器51，对喷出的金属粉末进行烧结成型工作，从而完成增材制造工作，在工作时，调节电机45可驱动转轴43带动连接座44转动，从而带动出料喷头6以及激光器51调节喷料方向，能够将喷料方向调节至倾斜状态，能够根据实际应用进行调节，提升设备的适用范围。

在本实施例中，进料输送组件7包括进料箱71，进料箱71固定安装在横向电动滑轨41支架上表面，进料箱71下端一体成型有倒棱锥形状的连接通道73，连接通道73的下端与导流管72一端内部连通，导流管72内部转动安装有绞龙74，绞龙74的一端转动延伸至导流管72外部且与输送电机75的输出端固定连接，输送电机75固定安装在导流管72的外部，导流管72另一端内部连通有若干输送软管76，若干输送软管76与若干出料喷头6一一对应，在使用时，进料箱71内部金属粉末能通过连接通道73进入导流管72内部，通过输送电机75能驱动绞龙74在导流管72内部转动，从而将导流管72内部输送至导流管72的另一端，使得金属粉末进入输送软管76内部，从而完成进料工作。

在本实施例中，每个输送软管76的下端均安装在相对应出料喷头6的上端,每个输送软管76的上端均连通有增压气管77，增压气管77另一端连通有增压总管79，增压总管79的端部与增压泵710的输出端连接，增压泵710固定安装在横向电动滑轨41支架上表面，增压气管77内部安装有电控阀门78，电控阀门78能够控制增压气管77内部通断，从而实现各个输送软管76的加压工作，能够根据设备工作状态进行调节，通过增压泵710能够增加增压总管79内部气压，气流能够增压气管77流入连接的输送软管76内部，从而推动输送软管76内部的金属粉末向出料喷头6内部运动进行喷料工作，能够对金属粉末进行加压，提升金属粉末运动速度，避免金属粉末堵塞在输送软管76内部。

在本实施例中，升降平台组件2包括升降台21，升降台21外部均滑动安装有竖向的导轨22，导轨22固定安装在设备机壳1内部，设备机壳1内部表面固定安装有升降驱动气缸23，升降驱动气缸23的输出端固定连接在升降台21下表面，升降驱动气缸23能够驱使升降台21以导轨22为路径运动，使得设备打印完成一个基层后上升该基层的高度，升降台21的中心部位转动安装有转座24，转座24的上表面设置有打印基板，升降台21内部安装有用于驱动转座24的电机，安装在升降台21内部的电机能够驱动转座24转动带动打印基调节角度。

在本实施例中，应力优化组件3包括固定底座31，固定底座31固定安装在升降台21上表面，固定底座31上端固定安装有圆形导轨32，圆形导轨32的移动端上固定安装有导轨安装架33，导轨安装架33上固定安装有升降电动滑轨34，升降电动滑轨34的移动端上固定安装有高能声束激励器35，启动圆形导轨32能够驱使移动端带动导轨安装架33以圆形导轨32为路径，带动高能声束激励器35围绕打印时的工件转动，从而能够对攻坚已经打印的部位发射所产生的高能声束，通过高能声束对打印的工件内部的应力进行及时有效的消减控制，可有效防止产品在打印的过程中由于内部的应力而导致的变形、开裂或者报废现象，能够保证工件的加工精度以及后期的使用性能，进而保证增材制造设备打印出的产品的质量，升降电动滑轨34能够带动高能声束激励器35升降运动根据工件高度调节。

工作原理：

在使用时，横向电动滑轨41能够驱动移动端带动支撑臂42运动，从而带动连接座44以及固定支架5运动，使得出料喷头6以及激光器51同步运动，通过出料喷头6进行喷料，且位于固定支架5上远离出料喷头6一侧的激光器51，对喷出的金属粉末进行烧结成型工作，从而完成增材制造工作，在工作时，调节电机45可驱动转轴43带动连接座44转动，从而带动出料喷头6以及激光器51调节喷料方向，能够将喷料方向调节至倾斜状态，能够根据实际应用进行调节，提升设备的适用范围。

进料时，进料箱71内部金属粉末能通过连接通道73掉落进入导流管72内部，通过输送电机75能驱动绞龙74在导流管72内部转动，从而将导流管72内部输送至导流管72的另一端，使得金属粉末进入输送软管76内部，从而完成进料工作，通过增压泵710能够增加增压总管79内部气压，气流能够增压气管77流入连接的输送软管76内部，从而推动输送软管76内部的金属粉末向出料喷头6内部运动进行喷料工作，能够对金属粉末进行加压，提升金属粉末运动速度，避免金属粉末堵塞在输送软管76内部。

通过增加出料喷头6数量能够提升出料的宽度，避免需喷头需要多次移动提升喷料宽度的现象，提升设备工作时的喷料效率，当驱动组件64驱动驱动密封板62运动时，能够驱使密封板62以导向支架61为路径运动，从而带动若干活动喷头63同步运动，使得活动喷头63运动与左侧的出料喷头6依次运动连通，能够调节活动喷头63的工作数量，从而能够根据不同型号工件的壁厚调节喷料的宽度，提升设备使用的灵活性，同时，通过密封板62的延伸部621对未连通活动喷头63的出料喷头6进行密封，避免金属粉末出现掉落的现象。

启动导流板调节电机634能够驱动转动轴633同步运动，从而带动导流板632以转动轴633为圆心转动，调节两个安装槽631内部导流板632的角度，能够控制金属粉末通过活动喷头63时的出料方向，提升设备出料的精度，避免出现出料方向分散的情况。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所做的举例，而并非是对本发明实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (3)

1.一种基于应力优化的低应力增材制造装置，包括设备机壳（1），其特征在于：所述设备机壳（1）内顶部安装有辅助移动组件（4），所述辅助移动组件（4）的下侧安装有固定支架（5），所述固定支架（5）的下表面一侧等距分布且固定安装有若干出料喷头（6），每个所述出料喷头（6）上端均连接有进料输送组件（7），所述固定支架（5）的下表面另一侧固定安装有激光器（51）；

若干所述出料喷头（6）下端外部固定套接有导向支架（61），所述导向支架（61）内部滑动安装有密封板（62），所述密封板（62）上等距分布且固定连接有若干活动喷头（63），若干所述活动喷头（63）与若干出料喷头（6）一一对应且连通，所述导向支架（61）内部安装有用于驱动密封板（62）运动的驱动组件（64）；

所述密封板（62）的两端均向外部延伸有延伸部（621），所述延伸部（621）长度大于若干出料喷头（6）由左至右的长度，所述延伸部（621）的上表面安装有橡胶垫片；

所述驱动组件（64）包括两个螺杆安装座（641），两个所述螺杆安装座（641）均固定安装在导向支架（61）的内部，两个所述螺杆安装座（641）之间转动安装有螺杆（642），所述螺杆（642）的一端转动延伸至螺杆安装座（641）的外部且与驱动电机（644）的输出端固定连接，所述驱动电机（644）固定安装在导向支架（61）的外部，所述螺杆（642）外部螺纹连接有螺杆套（643），所述螺杆套（643）固定安装在密封板（62）上；

所述活动喷头（63）的下端两侧均开设有安装槽（631），所述安装槽（631）内部设置有导流板（632），所述导流板（632）的上端固定安装有转动轴（633），所述转动轴（633）转动安装在安装槽（631）的顶部，所述转动轴（633）端部转动延伸至活动喷头（63）外部且与导流板调节电机（634）的输出端固定连接，所述导流板调节电机（634）固定安装在活动喷头（63）外部；

所述设备机壳（1）内部表面安装有升降平台组件（2），所述升降平台组件（2）上安装有应力优化组件（3）；

所述辅助移动组件（4）包括横向电动滑轨（41），所述横向电动滑轨（41）固定安装在设备机壳（1）的内顶部，所述横向电动滑轨（41）的移动端下表面固定安装有支撑臂（42），所述支撑臂（42）的下端转动安装有转轴（43），所述转轴（43）的两端固定连接有连接座（44），所述连接座（44）的下端固定支架（5）固定连接，所述转轴（43）的一端转动延伸至连接座（44）的外部且与调节电机（45）的输出端固定连接，所述调节电机（45）通过支架固定安装在支撑臂（42）的外部；

所述进料输送组件（7）包括进料箱（71），所述进料箱（71）固定安装在横向电动滑轨（41）支架上表面，所述进料箱（71）下端一体成型有倒棱锥形状的连接通道（73），所述连接通道（73）的下端与导流管（72）一端内部连通，所述导流管（72）内部转动安装有绞龙（74），所述绞龙（74）的一端转动延伸至导流管（72）外部且与输送电机（75）的输出端固定连接，所述输送电机（75）固定安装在导流管（72）的外部；

所述升降平台组件（2）包括升降台（21），所述升降台（21）外部均滑动安装有竖向的导轨（22），所述导轨（22）固定安装在设备机壳（1）内部，所述设备机壳（1）内部表面固定安装有升降驱动气缸（23），所述升降驱动气缸（23）的输出端固定连接在升降台（21）下表面；

所述升降台（21）的中心部位转动安装有转座（24），所述转座（24）的上表面设置有打印基板，所述升降台（21）内部安装有用于驱动转座（24）的电机。

2.根据权利要求1所述的一种基于应力优化的低应力增材制造装置，其特征在于：所述导流管（72）另一端内部连通有若干输送软管（76），若干所述输送软管（76）与若干出料喷头（6）一一对应，每个所述输送软管（76）的下端均安装在相对应出料喷头（6）的上端,每个所述输送软管（76）的上端均连通有增压气管（77），所述增压气管（77）另一端连通有增压总管（79），所述增压总管（79）的端部与增压泵（710）的输出端连接，所述增压泵（710）固定安装在横向电动滑轨（41）支架上表面，所述增压气管（77）内部安装有电控阀门（78）。

3.根据权利要求1所述的一种基于应力优化的低应力增材制造装置，其特征在于：所述应力优化组件（3）包括固定底座（31），所述固定底座（31）固定安装在升降台（21）上表面，所述固定底座（31）上端固定安装有圆形导轨（32），所述圆形导轨（32）的移动端上固定安装有导轨安装架（33），所述导轨安装架（33）上固定安装有升降电动滑轨（34），所述升降电动滑轨（34）的移动端上固定安装有高能声束激励器（35）。