CN117532016B - 一种粉末床电子束3d打印机用隔热屏及打印机 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种粉末床电子束3D打印机用隔热屏及打印机，该隔热屏包括：框架，框架包括上固定块、下固定块和连接杆，上固定块上设有第一安装位、第二安装位和挂轴，下固定块上设有第三安装位和挂轴，挂轴上设有第四安装位；多个内屏衬片可拆卸设置在框架的内侧，且相邻的两个内屏衬片之间在边缘处相扣合；多个外屏隔热片通过第二安装位或第四安装位可拆卸设置在框架的外侧；位于顶面的外屏隔热片设有开口，侧面的外屏隔热片上设有观察窗口。本发明中，内屏衬片和外屏隔热片均可拆卸设置在框架上，当需要清理隔热屏上的粉末或进行部件更换时，可先对其进行拆卸，十分方便；内屏衬片构成封闭的内屏结构，能够加强保温效果，隔绝粉末蒸镀物污染。

Description

一种粉末床电子束3D打印机用隔热屏及打印机

技术领域

本发明实施例涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种粉末床电子束3D打印机用隔热屏及打印机。

背景技术

电子束选区熔化是一种以高能电子束为能量源，在真空环境下通过对金属粉末逐点扫描、逐线搭接、逐层熔化凝固堆积形成三维金属零件的加工技术。加工过程中，电子枪的阴极灯丝通过高压加热致使大量电子脱出，这些向四周发散的电子通过聚焦线圈被汇聚成直径很小的电子束流，然后在偏转线圈磁场的作用下发生偏转，通过偏转信号控制电子完成预设路径下的选区扫描熔化。粉末床电子束3D打印设备就是利用这种技术进行金属粉末成形的装备。

一次完整的粉末床电子束选区熔化成形过程需要电子束流多次、逐层扫描粉末床。粉末床成形区域被电子束流扫描时需根据被成形材料特性保持适宜的温度，才能降低扫描时“吹粉”现象出现的可能性。因此，需将电子束流带来的热量尽可能封闭在成形区域内才有利于粉末床温度稳定，从而保障成形顺利进行。与此同时，每次电子束流轰击粉末床时，会带来大量的热量，同时伴随着粉末飞溅，在高温环境下，这些粉末飞溅物会在成形室内壁、电子枪出束口等区域上蒸镀、沉积甚至掉落，影响成形质量。

粉末床电子束3D打印设备中，隔热屏作为粉末床电子束3D打印设备成形区域上方悬挂的一个半封闭框架结构，起到粉末选区熔化过程中隔绝粉末飞溅、保持成形区粉末床温度的作用。粉末床选区熔化过程中，隔热屏的隔热片既要留出观察窗口和电子束下束窗口，又要有保温隔热、防止粉末飞溅物在成形室内壁蒸镀的功能。在每炉成形完成后，受成形过程中的高温环境影响，隔热屏框架以及隔热屏上的隔热片均会被粉末飞溅物大量蒸镀，部分隔热片会受热变形难以拆装。为防止蒸镀物大量沉积后掉落在成形区域，每炉成形过后，需要拆除安装在隔热屏上的隔热片进行打磨或更换新的隔热片，同时隔热屏框架也需要打磨干净，在下一次成形开始前，再在成形区域上方架上隔热屏。

关于上述技术方案，发明人发现至少存在如下一些技术问题：

隔热屏框架无法拆解，清理死角多、清理困难；隔热屏蒸镀严重，清理效果差；隔热屏框架重量大，人工装卸费力；隔热屏框架焊接而成，易发生变形；隔热片保温性能不佳。

因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉末床电子束3D打印机用隔热屏及打印机，进而至少在一定程度上解决由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本发明首先提供一种粉末床电子束3D打印机用隔热屏，包括：

框架，所述框架包括多个上固定块、多个下固定块和多个连接杆，所述上固定块和所述下固定块通过所述连接杆进行连接，所述上固定块上设有第一安装位、第二安装位和挂轴，所述下固定块上设有第三安装位和挂轴，所述挂轴上设有第四安装位；

多个内屏衬片，多个所述内屏衬片通过第一安装位和第三安装位可拆卸设置在所述框架的内侧四周，且相邻的两个所述内屏衬片之间在边缘处相扣合；

多个外屏隔热片，多个所述外屏隔热片通过所述第二安装位可拆卸设置在所述框架的外侧四周，且通过所述第四安装位可拆卸设置在所述框架的顶面；

其中，位于顶面处的外屏隔热片设置有供电子束下束的开口，位于任一个侧面处的内屏衬片和外屏隔热片设置有观察窗口。

本发明中，所述上固定块的所述第二安装位包括多个具有间隔的安装槽，所述安装槽内设有对所述外屏隔热片进行限位的限位槽。

本发明中，所述内屏衬片的左右边缘均采用一体式折弯结构，相邻的两个所述内屏衬片的折弯结构在安装时至少部分重叠。

本发明中，所述挂轴上的第四安装位包括多个凹槽，相邻凹槽之间设置有间隔。

本发明中，所述内屏衬片和外屏隔热片均为经过钝化处理的不锈钢片或钼片。

本发明中，所述观察窗口为栅格形窗口。

本发明中，所述隔热屏还包括：悬挂件，所述悬挂件设置于所述框架的顶部，用于悬挂所述隔热屏。

本发明中，所述内屏衬片的下端还设有对所述外屏隔热片进行承托的折弯支撑段。

本发明中，所述连接杆通过螺纹连接的方式与所述上固定块和所述下固定块连接。

本发明其次提供一种粉末床电子束3D打印机，所述粉末床电子束3D打印机上设置有上述任一项所述的隔热屏。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明中，内屏衬片和外屏隔热片均可拆卸设置在框架上，当需要清理隔热屏上的粉末或进行部件更换时，可以先对其进行拆卸，便于粉末清理和部件更换；内屏衬片之间没有间隔，构成封闭的内屏结构，能够加强保温效果，隔绝粉末蒸镀物污染框架；框架采用上固定块、下固定块和连接杆的连接关系，避免了相关技术中框架焊接带来的应力变形问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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示出本发明示例性实施例中框架的结构示意图；

图2示出本发明示例性实施例中框架安装内屏衬片后的结构示意图；

图3示出本发明示例性实施例中框架安装外屏隔热片后的结构示意图；

图4示出本发明示例性实施例中上固定块的结构示意图；

图5示出本发明示例性实施例中上固定块安装内屏衬片后的结构示意图；

图6示出本发明示例性实施例中下固定块的结构示意图。

附图标记：

100、框架；110、上固定块；111、第一安装位；112、第二安装位；120、下固定块；121、第三安装位；130、连接杆；140、挂轴；200、内屏衬片；201、折弯支撑段；300、外屏隔热片；400、开口；500、观察窗口；600、悬挂件；700、固定块；800、压板。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本发明实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

本示例实施方式中首先提供了一种粉末床电子束3D打印机用隔热屏，参考图1-6所示，所述隔热屏包括：框架100、多个内屏衬片200和多个外屏隔热片300。

具体地，如图1所示，所述框架100包括多个上固定块110、多个下固定块120和多个连接杆130。所述上固定块110和所述下固定块120通过所述连接杆130进行连接。例如，所述连接杆130可以采用直径为3mm～5mm的不锈钢圆柱，两端带有螺纹，可通过螺纹与上固定块110、下固定块120进行连接。该结构避免了隔热屏生产过程的焊接工序，不会因焊接造成应力变形，且重量轻、易于装卸。

如图3、图4和图6所示，所述上固定块110上设有第一安装位111、第二安装位112和挂轴140，所述下固定块120上设有第三安装位121和挂轴140，所述挂轴140上设有第四安装位。

多个所述内屏衬片200通过第一安装位111和第三安装位121可拆卸设置在所述框架100的内侧四周。所述内屏衬片200具体的安装方式为：内屏衬片200的上端安装在第一安装位111上，下端安装在第三安装位121上。当所述框架100为六面体结构时，所述内屏衬片200的数量为4个，设置在四个侧面上。多个所述内屏衬片200安装时，相邻的两个所述内屏衬片200之间在边缘处相扣合，能够加强保温性能，遮挡框架100与铺粉的成形底板接触，隔绝粉末蒸镀物污染。

多个所述外屏隔热片300通过所述第二安装位112（请参考图5）可拆卸设置在所述框架100的外侧四周，且通过所述第四安装位可拆卸设置在所述框架100的顶面。当所述框架100为六面体结构时，外屏隔热片300的数量至少是5个，设置在四个侧面和一个顶面上。其中，位于侧面的外屏隔热片300通过第四安装位设置在框架100上，位于顶面的外屏隔热片300通过第二安装位112设置在框架100上。在一些情况下，每个侧面或顶面的外屏隔热片300的数量可以是多个，例如3个或4个等，可以提高隔热效果。

另外，位于顶面处的外屏隔热片300设置有供电子束下束的开口400，位于任一个侧面处的内屏衬片200和外屏隔热片300设置有观察窗口500。

本实施例中，内屏衬片200和外屏隔热片300均可拆卸设置在框架100上，当需要清理隔热屏上的粉末或进行部件更换时，可以先对其进行拆卸，便于粉末清理和部件更换；内屏衬片200之间没有间隔，构成封闭的内屏结构，能够加强保温效果，隔绝粉末蒸镀物污染框架100；框架100采用上固定块110、下固定块120和连接杆130的连接关系，避免了相关技术中框架100焊接带来的应力变形问题。

可选的，在一些实施例中，所述上固定块110的所述第二安装位112包括多个具有间隔的安装槽，所述安装槽内设有对所述外屏隔热片300进行限位的限位槽。可以根据需要将外屏隔热片300安装在不同的安装槽内，或安装多个外屏隔热片300。

可选的，在一些实施例中，所述内屏衬片200的左右边缘均采用一体式折弯结构，相邻的两个所述内屏衬片200的折弯结构在安装时至少部分重叠。通过折弯结构重叠使多个内屏衬片200形成封闭的内屏结构，既能提高保温效果，又能避免粉末污染框架100。

可选的，在一些实施例中，所述挂轴140上的第四安装位包括多个凹槽，相邻凹槽之间设置有间隔。位于侧面的外屏隔热片300的上端设置在上固定块110的挂轴140上，下端设置在下固定块120的挂轴140上，例如，均可以通过凹槽结构的第四安装位对外屏隔热片300进行可拆卸安装。可根据成形材料不同特性调整外屏隔热片300的数量以及各层外屏隔热片300之间的距离。

此外，还可以为外屏隔热片300与挂轴140连接处设置半圆形缺口，以将外屏隔热片300更稳固地卡接在挂轴140上，降低了卡扣难度，提高了外屏隔热片300的装配效率。

可选的，在一些实施例中，所述内屏衬片200和外屏隔热片300均为经过钝化处理的不锈钢片或钼片。所述内屏衬片200为经过钝化处理的不锈钢片或钼片，可有效防止内屏衬片200内侧粉末蒸镀物掉落，避免影响打印工作的进行。外屏隔热片300为经过钝化处理的不锈钢片或钼片，也同样可以防止意外进入外屏隔热片300的粉末蒸镀物掉落，粉末蒸镀物吸附在外屏隔热片300上，不会飘落到打印区域，避免影响打印效果。

可选的，在一些实施例中，请参考图2和图3，所述观察窗口500为栅格形窗口，加强了前侧面的外屏隔热片300的保温性能的同时，保留了观察视野，解决了现有技术中隔热屏前隔热片的保温性能差的问题，同时降低了粉末蒸镀程度。此外，所述观察窗口500也可以根据需要调整为网格等形状。

可选的，在一些实施例中，请参考图2，所述隔热屏还包括：悬挂件600，所述悬挂件600设置于所述框架100的顶部，在使用该隔热屏时，可以利用悬挂件600将隔热屏悬挂在打印机上。

可选的，在一些实施例中，所述内屏衬片200的下端还设有对所述外屏隔热片300进行承托的折弯支撑段201，设置在框架100外侧的外屏隔热片300可以用折弯支撑段201进行支撑，避免掉落。

本发明其次提供一种粉末床电子束3D打印机，所述粉末床电子束3D打印机上设置有上述任一项所述的隔热屏。

本实施例中，使用以上实施例的隔热屏可以十分方便地对隔热屏部件进行拆卸更换，该隔热屏的内屏衬片200为密封结构，可以加强保温效果，避免粉末飘落到框架100上；隔热屏不须焊接工艺，能够避免焊接带来的应力变形问题。

需要说明的是，在以上实施例的基础上，请参考图4和图6，所述上固定块110和下固定块120的结构均可以包括固定连接的固定块700和压板800，连接杆130可以通过固定块700上设置的螺纹孔实现与固定块700的连接，内屏衬片200可以通过压板800上设置的安装位与固定块700实现卡接。另外，上固定块110还包括与压板800固定连接的第二安装位112。

通过以上对隔热屏结构的描述，本申请已对隔热屏的各部件进行了详细说明，下面对隔热屏的安装过程进行描述，以使本领域技术人员更清楚其安装使用过程。

1、如图1所示，先将连接杆130与上固定块110和下固定块120进行连接，得到图1所示的框架100。

2、如图2所示，将安装好的框架100颠倒放置，将内屏衬片200逐个插入上固定块110和下固定块120上，再把折弯支撑段201扣在内屏衬片200上，然后用螺丝固定，完成图2所示的内屏衬片200的安装。

3、将挂轴140安装在上固定块110和下固定块120上，将四个侧面的外屏隔热片300安装到挂轴140上，将顶面的外屏隔热片300安装到上固定块110上，外屏隔热片300达到指定位置时，可凭借自身重力落入上固定块110的第二安装位112的安装槽内，完成外屏隔热片300的安装。

4、利用悬挂件600将隔热屏挂到粉末床电子束设备成形区域上方的平行的两条固定梁的卡槽内。

需要理解的是，上述描述中可能出现的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实施例和简化描述，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实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (5)

1.一种粉末床电子束3D打印机用隔热屏，其特征在于，包括：

框架，所述框架包括多个上固定块、多个下固定块和多个连接杆，所述上固定块和所述下固定块通过所述连接杆进行连接，所述上固定块上设有第一安装位、第二安装位和挂轴一，所述下固定块上设有第三安装位和挂轴二，挂轴一和挂轴二上设有第四安装位；

所述上固定块包括固定连接的固定块一和压板一，下固定块包括固定连接的固定块二和压板二；连接杆通过固定块一和固定块二上设置的螺纹孔实现与固定块一和固定块二的连接；第一安装位设置在上固定块的压板一上，第三安装位设置在下固定块的压板二上，上固定块还包括与压板一固定连接的第二安装位；

第四安装位包括多个凹槽，相邻凹槽之间设置有间隔，位于外侧四周的外屏隔热片的上端设置在上固定块的挂轴一上，下端设置在下固定块的挂轴二上；

多个内屏衬片，多个所述内屏衬片通过第一安装位和第三安装位可拆卸设置在所述框架的内侧四周，且相邻的两个所述内屏衬片之间在边缘处相扣合；

多个外屏隔热片，多个所述外屏隔热片通过所述第二安装位可拆卸设置在所述框架的顶面，且通过所述第四安装位可拆卸设置在所述框架的外侧四周；

其中，位于顶面处的外屏隔热片设置有供电子束下束的开口，位于任一个侧面处的内屏衬片和外屏隔热片设置有观察窗口；

所述上固定块的所述第二安装位包括多个具有间隔的安装槽，所述安装槽内设有对所述外屏隔热片进行限位的限位槽；

所述内屏衬片的左右边缘均采用一体式折弯结构，相邻的两个所述内屏衬片的折弯结构在安装时至少部分重叠；

所述内屏衬片的下端还设有对所述外屏隔热片进行承托的折弯支撑段。

2.根据权利要求1所述粉末床电子束3D打印机用隔热屏，其特征在于，所述内屏衬片和外屏隔热片均为经过钝化处理的不锈钢片或钼片。

3.根据权利要求1所述粉末床电子束3D打印机用隔热屏，其特征在于，所述观察窗口为栅格形窗口。

4.根据权利要求1所述粉末床电子束3D打印机用隔热屏，其特征在于，所述隔热屏还包括：悬挂件，所述悬挂件设置于所述框架的顶部，用于悬挂所述隔热屏。

5.粉末床电子束3D打印机，其特征在于，所述粉末床电子束3D打印机上设置有权利要求1-4任一项所述的隔热屏。