CN120190363A - 一种金属粉末3d打印的混粉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属粉末3D打印的混粉装置，涉及金属粉末3D打印技术领域，旨在解决质量差异较大的粉末混合困难技术问题，包括机箱、布置在机箱左侧的混粉机构、搅拌组件、传动组件和扩散输送组件。本发明通过搅拌组件的螺旋管与螺旋片能灵活组合成锥形螺旋状或分解为不规则的搅拌桨叶，分别针对质量差异大与小的粉末，前者通过螺旋流强制混合不同密度粉末、防止分层，后者对轻质粉末进行柔和搅拌，确保全域混合；扩散输送组件的曲面扇叶扩散盘与方形镂空螺旋管协同，逆时针旋转时快速输送混合粉末，顺时针旋转时扩散底部沉积粉末，形成闭环混合路径，减少粉末滞留、提升输送效率，降低堵塞风险。

Description

一种金属粉末3D打印的混粉装置

技术领域

本发明涉及金属粉末3D打印技术领域，更具体地说，涉及一种金属粉末3D打印的混粉装置。

背景技术

在金属粉末3D打印过程中，为了保证打印质量和性能，需要对金属粉末进行精确的供给和混合，不同的金属粉末在粒度、形状、密度等方面存在差异，如何将这些粉末均匀混合，以满足打印工艺的要求。

混合粉末的均匀性直接决定了打印构件的质量与性能，传统混粉装置多采用晃动混合方式，其通过部分混粉装置能够使混粉容器产生晃动、振动或翻转等运动，带动粉末在容器内不断改变位置和方向，打破粉末的团聚现象，但晃动混合主要依赖颗粒间的随机运动，缺乏强制剪切作用。当粉末质量差异大时，重质颗粒易沉积在混合腔底部，轻质颗粒浮于上层，导致粉末混合难的问题。

同时，对于质量差异较大的粉末，常规搅拌易导致密度分层、混合不均，在打印过程中出现孔隙、层间结合力弱等缺陷；而对于轻质、薄型粉末，过度搅拌又会破坏其原始形态，影响流动性与铺粉精度，鉴于此，我们提出一种金属粉末3D打印的混粉装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属粉末3D打印的混粉装置，以解决质量差异较大的粉末混合困难技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种金属粉末3D打印的混粉装置，包括机箱、布置在机箱左侧的混粉机构、搅拌组件、传动组件和扩散输送组件，所述混粉机构包括混粉桶；所述搅拌组件包括活动套接在混粉桶内部的镂空驱动杆、呈螺旋排布布置在镂空驱动杆外侧的若干螺旋管、固定连接在螺旋管内侧的若干螺旋片；所述扩散输送组件包括固定连接在镂空驱动杆底部的扩散盘；

若干螺旋管与螺旋片能够组合呈锥形螺旋状的搅拌桨叶，能够将混粉桶底部内壁质量差异较大的粉末从锥形螺旋状的搅拌桨叶输出端流出，致使多种质量差异较大的粉末充分混合，同时，锥形螺旋状的搅拌桨叶逆时针旋转时，能够将位于混粉桶底部内壁的粉末倾斜向上并聚拢流动，在顺时针转动时，能够将位于混粉桶上方的粉末向下移动，与下方粉末压实，能够预防多种混合后质量差异较大的粉末坍塌分离；

若干螺旋管与螺旋片分解呈螺旋分布不规则的搅拌桨叶，对质量差异较小的粉末进行混合；

在扩散盘逆时针旋转时，能够快速输送混合粉末；在顺时针旋转时，在质量差异较大的粉末扩散中，与锥形螺旋状的搅拌桨叶配合，能够增大粉末流入量，并快速混合，本发明通过混粉机构中混粉桶的轴向晃动配合双活动环设计，可实现三维动态混合，增强粉末对流；搅拌组件的螺旋管与螺旋片能灵活组合成锥形螺旋状或分解为不规则搅拌桨叶，分别针对质量差异大与小的粉末，前者通过螺旋流强制混合不同密度粉末、防止分层，后者对轻质粉末进行柔和搅拌，确保全域混合；扩散输送组件的曲面扇叶扩散盘与方形镂空螺旋管协同，逆时针旋转时快速输送混合粉末，顺时针旋转时扩散底部沉积粉末，形成闭环混合路径，减少粉末滞留、提升输送效率，降低堵塞风险。

优选地，所述机箱顶部布置带有平移机构的打印系统，所述机箱内部布置有铺粉系统和带有平移机构的成型腔系统。

优选地，所述混粉机构还包括支撑架，所述支撑架固定连接在机箱左侧，所述支撑架两侧内壁通过插杆活动连接有第一活动环，所述第一活动环内壁通过插杆活动连接有第二活动环，且第一活动环与第二活动环上插杆轴向垂直，还且混粉桶固定套接在第二活动环内部。

优选地，所述混粉桶下方布置有电机座，所述电机座输出端固定连接有传动杆，且传动杆端部与混粉桶底部球头连接；

其中，通过电机座驱动传动杆转动，致使混粉桶轴向晃动。

优选地，所述搅拌组件还包括伺服电机，所述伺服电机固定连接在混粉桶上表面，且镂空驱动杆与伺服电机传动连接，所述镂空驱动杆表面呈螺旋排布固定连通有若干辅助管，每个所述辅助管内部均插接有活动杆，且端部两个活动杆固定套接在辅助管内部，还且螺旋管固定连接在活动杆端部，每个所述活动杆上传动端固定连接有第一齿轮，每个所述第一齿轮一侧固定连接有第一弹簧，且第一弹簧活动套接在活动杆表面；

其中，活动杆能够在辅助管内部平移并转动，致使若干螺旋管和螺旋片组合或分解。

优选地，所述传动组件包括隔板，所述隔板固定套接在混粉桶顶部内壁，所述镂空驱动杆内壁呈环形阵列活动套接有若干滑板，每个所述滑板侧表面均布置有若干齿轮面，且齿轮面与第一齿轮啮合适配，每个所述滑板另一侧表面均开设有若干腰型槽，所述镂空驱动杆内部滑动套接有拉杆，所述拉杆顶部固定连接有限位把手，且限位把手表面凸块穿过镂空驱动杆侧表面。

优选地，所述拉杆侧表面呈螺旋排布固定连接有若干推板，且推板上凸块插接在腰型槽内部，每个所述推板一侧均布置有凸面，且凸面与第一齿轮侧面活动接触。

优选地，所述混粉桶顶部内壁呈对称结构固定连接有两个液压杆，两个所述液压杆输出端共同固定连接有承载板，且限位把手活动连接在承载板内部。

优选地，所述扩散输送组件还包括若干扇叶，若干所述扇叶呈环形阵列布置在扩散盘内壁，且每个扇叶侧表面均呈曲面；

其中，通过呈曲面的扇叶，能够输送粉末以及扩散粉末。

优选地，所述混粉桶底部内壁开设有通孔，所述通孔内部活动套接有堵片阀门系统，所述堵片阀门系统底部固定连通有输送管，且输送管与铺粉系统连通

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过混粉机构中混粉桶的轴向晃动配合双活动环设计，可实现三维动态混合，增强粉末对流；搅拌组件的螺旋管与螺旋片能灵活组合成锥形螺旋状或分解为不规则搅拌桨叶，分别针对质量差异大与小的粉末，前者通过螺旋流强制混合不同密度粉末、防止分层，后者对轻质粉末进行柔和搅拌，确保全域混合；扩散输送组件的曲面扇叶扩散盘与方形镂空螺旋管协同，逆时针旋转时快速输送混合粉末，顺时针旋转时扩散底部沉积粉末，形成闭环混合路径，减少粉末滞留、提升输送效率，降低堵塞风险。

2、本发明的锥形镂空螺旋搅拌模式通过电机驱动螺旋管与螺旋片组合成锥形镂空螺旋结构，直径较大端可深入混粉桶底部死角，刮除沉积的重质粉末；质量较重的粉末从锥形输入端流入，经螺旋流从直径较小端流出，形成向上的定向流动，强制混合不同密度粉末，避免分层，顺时针转动时，将上层粉末向下压实；逆时针转动时，将底部粉末向上聚拢，通过往复翻转实现粉末上下层动态混合，预防混合后因密度差异导致的坍塌分离；不规则搅拌模式通过液压杆驱动拉杆，使螺旋管与螺旋片分解为不规则搅拌桨叶，通过无序转动对轻、薄或密度接近的粉末进行柔和搅拌，避免过度挤压破坏粉末形态，且不规则结构可覆盖混粉桶中部及边缘区域，配合扩散盘翻动底部粉末，实现混合。

3、本发明的扩散盘是由曲面扇叶组成，逆时针旋转时快速输送混合粉末至铺粉系统；顺时针旋转时，将底部沉积粉末向四周扩散，增加其进入螺旋管的流量，形成闭环混合路径，防堵塞：扇叶曲面设计减少粉末滞留，配合螺旋管方形镂空结构，提升输送效率并降低堵塞风险。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的剖面结构示意图。

图3为本发明的整体结构剖面示意图。

图4为本发明的图3中的A处放大结构示意图。

图5为本发明的混粉机构立体结构示意图。

图6为本发明的搅拌组件立体结构示意图。

图7为本发明的搅拌组件立体放大结构示意图。

图8为本发明的传动组件立体爆炸结构示意图。

图9为本发明的图8中的B处放大结构示意图。

图10为本发明的扩散输送组件立体放大结构示意图，以示出扩散盘的立体结构。

图11为本发明的锥形镂空螺旋搅拌杆使用状态结构示意图。

图中标号说明：1、机箱；11、打印系统；12、铺粉系统；13、成型腔系统；

2、混粉机构；21、支撑架；22、第一活动环；23、第二活动环；24、混粉桶；25、电机座；26、传动杆；

3、搅拌组件；31、伺服电机；32、镂空驱动杆；33、辅助管；34、活动杆；35、螺旋管；351、螺旋片；36、第一齿轮；361、第一弹簧；

4、传动组件；41、隔板；42、滑板；421、齿轮面；422、腰型槽；43、拉杆；431、限位把手；44、推板；441、凸面；45、液压杆；46、承载板；

5、扩散输送组件；51、扩散盘；511、扇叶；52、通孔；53、堵片阀门系统；54、输送管。

具体实施方式

如图1-图3、图5和图11所示，本发明涉及的一种金属粉末3D打印的混粉装置，包括机箱1、布置在机箱1左侧的混粉机构2、搅拌组件3、传动组件4和扩散输送组件5。

机箱1顶部布置有平移机构的打印系统11，机箱1内部布置有铺粉系统12和带有平移机构的成型腔系统13。

值得说明的是，本发明中打印系统11和成型腔系统13上平移机构皆为电机驱动的可移动丝杠滑动平台，电机驱动的可移动丝杠滑动平台为现有常规技术，在此不做过多描述，利用丝杠滑动致使打印系统11中激光发生器平移；利用丝杠滑动调节成型腔系统13中成型腔内部容积量。

混粉机构2包括支撑架21，支撑架21固定连接在机箱1左侧，支撑架21两侧内壁通过插杆活动连接有第一活动环22，第一活动环22内壁通过插杆活动连接有第二活动环23，且第一活动环22与第二活动环23上插杆轴向垂直，第二活动环23内部固定套接有混粉桶24，混粉桶24下方布置有电机座25，电机座25输出端固定连接有传动杆26，且传动杆26端部与混粉桶24底部球头连接。

具体的，通过电机座25驱动传动杆26，致使混粉桶24轴向晃动，对粉末进行混合。

如图4、图6-图7和图11所示，搅拌组件3包括伺服电机31，伺服电机31固定连接在混粉桶24上表面，伺服电机31输出端固定连接有镂空驱动杆32，镂空驱动杆32表面呈螺旋排布固定连通有若干辅助管33，每个辅助管33内部均插接有活动杆34，且端部两个活动杆34固定套接在辅助管33内部，每个活动杆34端部均固定连接有螺旋管35，每个螺旋管35内侧固定连接有螺旋片351，每个活动杆34上传动端固定连接有第一齿轮36，每个第一齿轮36一侧固定连接有第一弹簧361，且第一弹簧361活动套接在活动杆34表面。

值得说明的是，螺旋管35呈方形镂空状，用以输送罐体底部的粉末，其外观形状与螺旋片351配合能够稳定输送物料，相对于圆形的螺纹管道，其表面呈弧形，在输送中，物料易脱落。

具体的，通过活动杆34顺、逆时针旋转，能够使若干螺旋管35组合或分解，在组合中，若干螺旋管35呈锥形螺旋状，能够将混粉桶24底部内壁质量差异较大的粉末从若干组合的螺旋管35输出端流出，致使多种质量差异较大的粉末充分混合，同时，通过伺服电机31输出轴顺、逆时针工作，在逆时针转动时，通过螺旋管35与螺旋片351能够将位于混粉桶24底部内壁的粉末倾斜向上并聚拢流动，在顺时针转动时，能够将位于混粉桶24上方的粉末向下移动，与下方粉末压实，能够预防多种混合后质量差异较大的粉末坍塌分离；在分解中，通过活动杆34轴向移动和轴向转动，致使若干螺旋管35呈螺旋分布不规则的搅拌桨叶，对质量差异较小的粉末进行混合。

如图3-图4和图8-图9所示，传动组件4包括隔板41，隔板41固定套接在混粉桶24顶部内壁，镂空驱动杆32内壁呈环形阵列活动套接有若干滑板42，每个滑板42侧表面均布置有若干齿轮面421，且齿轮面421与第一齿轮36啮合适配，每个滑板42另一侧表面均开设有若干腰型槽422，镂空驱动杆32内部滑动套接有拉杆43，拉杆43顶部固定连接有限位把手431，且限位把手431表面凸块穿过镂空驱动杆32侧表面，拉杆43侧表面呈螺旋排布固定连接有若干推板44，且推板44上凸块插接在腰型槽422内部，每个推板44一侧均布置有凸面441，且凸面441与第一齿轮36侧面活动接触，混粉桶24顶部内壁呈对称结构固定连接有两个液压杆45，两个液压杆45输出端共同固定连接有承载板46，且限位把手431活动连接在承载板46内部。

具体的，通过气体驱动，致使拉杆43向上移动，推板44上凸面441与第一齿轮36侧面活动接触，对第一齿轮36施加作用力，使其向外侧平移，致使螺旋管35和螺旋片351向外侧移动与组合搅拌部件分离，再通过拉杆43拉动滑板42，使得第一齿轮36转动，进而使得组合式螺旋搅拌部件分解成不规则搅拌部件，该驱动结构布置在镂空驱动杆32内部，减少结构占用空间，预防粉末与该结构过分接触，影响该结构的正常使用。

如图3和图10所示，扩散输送组件5包括有扩散盘51，扩散盘51固定连接在镂空驱动杆32底部，扩散盘51活动套接在混粉桶24底部内壁，且其中一个端部螺旋管35与扩散盘51上表面活动接触，扩散盘51是由若干扇叶511组成，且每个扇叶511侧表面均呈曲面，混粉桶24底部内壁开设有通孔52，通孔52内部活动套接有堵片阀门系统53，堵片阀门系统53底部固定连通有输送管54，且输送管54与铺粉系统12连通。

值得说明的是，堵片阀门系统53为现有常规技术，在此不做过多描述，通过堵片上下移动，致使通孔52开合或闭合，用以输送混合粉末。

具体的，扩散盘51能够顺、逆时针旋转，逆时针旋转能够快速输送混合粉末，顺时针旋转，能够将沉淀在混粉桶24底部内壁质量差异较大的粉末扩散，形成循环混合效果，同时，在质量差异较大的粉末扩散中，部分粉末能够从端部螺旋管35进入，从输出端流出，进行混合。

本发明的扩散盘51是由曲面扇叶511组成，逆时针旋转时快速输送混合粉末至铺粉系统12；顺时针旋转时，将底部沉积粉末向四周扩散，增加其进入螺旋管35的流量，形成闭环混合路径，防堵塞：扇叶511曲面设计减少粉末滞留，配合螺旋管35方形镂空结构，提升输送效率并降低堵塞风险。

本发明的锥形镂空螺旋搅拌模式通过电机驱动螺旋管35与螺旋片351组合成锥形镂空螺旋结构，直径较大端可深入混粉桶24底部死角，刮除沉积的重质粉末；质量较重的粉末从锥形输入端流入，经螺旋流从直径较小端流出，形成向上的定向流动，强制混合不同密度粉末，避免分层，顺时针转动时，将上层粉末向下压实；逆时针转动时，将底部粉末向上聚拢，通过往复翻转实现粉末上下层动态混合，预防混合后因密度差异导致的坍塌分离；不规则搅拌模式通过液压杆45驱动拉杆43，使螺旋管35与螺旋片351分解为不规则搅拌桨叶，通过无序转动对轻、薄或密度接近的粉末进行柔和搅拌，避免过度挤压破坏粉末形态，且不规则结构可覆盖混粉桶24中部及边缘区域，配合扩散盘51翻动底部粉末，实现混合。

工作原理：本实施例提供一种金属粉末3D打印的混粉装置，锥形镂空螺旋状搅拌杆：先通过外置控制系统使液压杆45工作，液压杆45驱动承载板46向下移动，对拉杆43施加作用力，使得推板44带动滑板42向下移动，通过齿轮啮合传动，致使第一齿轮36旋转，使得若干螺旋管35和螺旋片351组合呈锥形镂空螺旋状的搅拌杆，其中，锥形镂空螺旋状搅拌杆上直径较大的一端与混粉桶24底部死角接触，可有效刮除沉积的重质粉末，且质量较重的粉末从锥形镂空螺旋状搅拌杆输入端流入，从锥形镂空螺旋状搅拌杆直径较小的一端流出，形成向上的螺旋流，提高粉末流动效率，促进不同密度粉末的均匀分布，其中，锥形镂空螺旋状搅拌杆顺时针转动时，能够将位于混粉桶24上方的粉末向下移动，与下方粉末压实，预防多种混合后质量差异较大的粉末坍塌分离，在逆时针旋转时，通过螺旋管35与螺旋片351能够将位于混粉桶24底部内壁的粉末倾斜向上并聚拢流动，实现往复翻转效果，提高混合效果，再经过扩散盘51转动，将沉淀在罐体底部的粉末向四周扩散，提高质量较大的粉末流入锥形镂空螺旋状搅拌杆内部的流量增大，且在反方向转动时，通过曲面的扇叶511能够快速输送粉末。

不规则搅拌杆：先通过外置控制系统使液压杆45驱动拉杆43向上移动，推板44上凸面441与第一齿轮36侧面活动接触时，第一齿轮36向外侧平移，致使螺旋管35和螺旋片351移动，与组合的螺旋杆分离，再通过推板44带动滑板42移动，致使第一齿轮36与齿轮面421啮合传动，螺旋管35和螺旋片351转动，致使若干螺旋管35和螺旋片351呈不规则的搅拌杆，在转动过程中，对质量差异较小的粉末进行搅拌，并经过扩散盘51实现粉末在罐体底部翻涌。

混粉桶24晃动以及下料：先通过外置电路机构使电机座25工作，电机座25驱动传动杆26，致使混粉桶24轴向晃动，混粉桶24上方通过第一活动环22与第二活动环23的轴向转动，致使其能够稳定的晃动，在下料中，通过堵片阀门系统53使通孔52流通，从输送管54输送至铺粉系统12中，用以打印铺粉。

本发明实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种金属粉末3D打印的混粉装置，包括机箱、布置在机箱左侧的混粉机构、搅拌组件、传动组件和扩散输送组件，其特征在于，所述混粉机构包括混粉桶；所述搅拌组件包括活动套接在混粉桶内部的镂空驱动杆、呈螺旋排布布置在镂空驱动杆外侧的若干螺旋管、固定连接在螺旋管内侧的若干螺旋片；所述扩散输送组件包括固定连接在镂空驱动杆底部的扩散盘；

若干螺旋管与螺旋片能够组合呈锥形螺旋状的搅拌桨叶，能够将混粉桶底部内壁质量差异较大的粉末从锥形螺旋状的搅拌桨叶输出端流出，致使多种质量差异较大的粉末充分混合，同时，锥形螺旋状的搅拌桨叶逆时针旋转时，能够将位于混粉桶底部内壁的粉末倾斜向上并聚拢流动，在顺时针转动时，能够将位于混粉桶上方的粉末向下移动，与下方粉末压实，能够预防多种混合后质量差异较大的粉末坍塌分离；

若干螺旋管与螺旋片分解呈螺旋分布不规则的搅拌桨叶，对质量差异较小的粉末进行混合；

在扩散盘逆时针旋转时，能够快速输送混合粉末；在顺时针旋转时，在质量差异较大的粉末扩散中，与锥形螺旋状的搅拌桨叶配合，能够增大粉末流入量，并快速混合。

2.根据权利要求1所述的一种金属粉末3D打印的混粉装置，其特征在于，所述机箱顶部布置有平移机构的打印系统，所述机箱内部布置有铺粉系统和带有平移机构的成型腔系统。

3.根据权利要求2所述的一种金属粉末3D打印的混粉装置，其特征在于，所述混粉机构还包括支撑架，所述支撑架固定连接在机箱左侧，所述支撑架两侧内壁通过插杆活动连接有第一活动环，所述第一活动环内壁通过插杆活动连接有第二活动环，且第一活动环与第二活动环上插杆轴向垂直，还且混粉桶固定套接在第二活动环内部。

4.根据权利要求3所述的一种金属粉末3D打印的混粉装置，其特征在于，所述混粉桶下方布置有电机座，所述电机座输出端固定连接有传动杆，且传动杆端部与混粉桶底部球头连接；

其中，通过电机座驱动传动杆转动，致使混粉桶轴向晃动。

5.根据权利要求4所述的一种金属粉末3D打印的混粉装置，其特征在于，所述搅拌组件还包括伺服电机，所述伺服电机固定连接在混粉桶上表面，且镂空驱动杆与伺服电机传动连接，所述镂空驱动杆表面呈螺旋排布固定连通有若干辅助管，每个所述辅助管内部均插接有活动杆，且端部两个活动杆固定套接在辅助管内部，还且螺旋管固定连接在活动杆端部，每个所述活动杆上传动端固定连接有第一齿轮，每个所述第一齿轮一侧固定连接有第一弹簧，且第一弹簧活动套接在活动杆表面；

其中，活动杆能够在辅助管内部平移并转动，致使若干螺旋管和螺旋片组合或分解。

6.根据权利要求5所述的一种金属粉末3D打印的混粉装置，其特征在于，所述传动组件包括隔板，所述隔板固定套接在混粉桶顶部内壁，所述镂空驱动杆内壁呈环形阵列活动套接有若干滑板，每个所述滑板侧表面均布置有若干齿轮面，且齿轮面与第一齿轮啮合适配，每个所述滑板另一侧表面均开设有若干腰型槽，所述镂空驱动杆内部滑动套接有拉杆，所述拉杆顶部固定连接有限位把手，且限位把手表面凸块穿过镂空驱动杆侧表面。

7.根据权利要求6所述的一种金属粉末3D打印的混粉装置，其特征在于，所述拉杆侧表面呈螺旋排布固定连接有若干推板，且推板上凸块插接在腰型槽内部，每个所述推板一侧均布置有凸面，且凸面与第一齿轮侧表面活动接触。

8.根据权利要求7所述的一种金属粉末3D打印的混粉装置，其特征在于，所述混粉桶顶部内壁呈对称结构固定连接有两个液压杆，两个所述液压杆输出端共同固定连接有承载板，且限位把手活动连接在承载板内部。

9.根据权利要求8所述的一种金属粉末3D打印的混粉装置，其特征在于，所述扩散输送组件还包括若干扇叶，若干所述扇叶呈环形阵列布置在扩散盘内壁，且每个扇叶侧表面均呈曲面；

其中，通过呈曲面的扇叶，能够输送粉末以及扩散粉末。

10.根据权利要求9所述的一种金属粉末3D打印的混粉装置，其特征在于，所述混粉桶底部内壁开设有通孔，所述通孔内部活动套接有堵片阀门系统，所述堵片阀门系统底部固定连通有输送管，且输送管与铺粉系统连通。