CN203695959U - 一种选区激光烧结成型3d打印设备 - Google Patents
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- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
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Abstract
本实用新型公开了一种选区激光烧结成型3D打印设备，包括激光器、送粉容器、工作容器、数控运动控制器和工业计算机，激光器连接有扫描系统，扫描系统包括聚焦镜、Y轴振镜和X轴振镜，工作容器中设有工作台，工作台的底部设有第一连接柱，第一连接柱设有工作伺服驱动器，工作伺服驱动器连接数控运动控制器，工作容器的内壁上设有第一精密高度计，送粉容器上设有铺粉滚筒，送粉容器中设有粉末供应台，粉末供应台的底部设有第二连接柱，第二连接柱设有铺粉伺服驱动器，铺粉伺服驱动器连接数控运动控制器，数控运动控制器连接工业计算机。本实用新型可保证烧结质量，直接成型复杂的高强度零部件，从而有效降低单件或小批量生产零件时的模具成本。
Description
技术领域
本实用新型属于3D实物成型技术领域，具体涉及一种选区激光烧结成型3D打印设备。
背景技术
3D打印技术又称三维打印技术，是指通过可以“打印”出真实物体的3D打印机，采用分层加工、迭加成形的方式逐层增加材料来生成3D实体。3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本，同时具有修改简单、尺寸稳定等诸多优点，被誉为“具有工业革命意义的制造技术”。
采用SLS（Selected Laser Sintering）选区激光烧结技术，该技术以激光器为能量源，通过红外激光束的能量，使照射部位的塑料、蜡、陶瓷、金属或其复合物的粉末融化并均匀地烧结在加工平面上。该方法可成型材料广泛，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料；未烧结区域的粉末对上层烧结区域可以起到支撑作用，因此无需额外设计支撑系统；与其他3D打印技术手段只能制造样品或模型相比，由于SLS技术直接将原材料烧结成型，确保了制件的强度，因此可直接成型复杂的高强度零部件，从而有效降低单件或小批量生产零件时的模具成本。目前存在的技术问题包括：1、在激光器照出激光束时，聚焦光斑直径的大小是一个重要的参数，在激光输出功率不变的情况下，聚焦光斑的直径越小，光斑的功率密度越高；同时，聚焦光斑直径的大小决定扫描间距的设定，而扫描间距又会对成型的效率和效果造成直接影响。在SLS的加工过程中，倘若聚焦光斑过大，除了会由于光斑功率密度不足造成粉末烧结质量低下外，还会导致相邻扫描线的烧结区域部分重叠。2、现有SLS成型过程中，工作台是在模型成型时渐渐地下降，下降的高度直接影响模型成品质量，工作台下降的精确高度也是一个重要的参数。3、在烧结过程中，对于粉末材料来说，由于粉末材料之间存在间隙，使得粉末材料导热性低，导致对激光的能量吸收效率低，造成粉末吸收能量不均匀，材料缺少流动性，烧结效果不理想。4、增加计算机数量是提高整机运算及生产效率的唯一途径，这导致了设备投入的增加，提高了成本。
实用新型内容
本实用新型目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种选区激光烧结成型3D打印设备，可直接成型复杂的高强度零部件，从而有效降低单件或小批量生产零件时的模具成本；有效控制聚焦光斑的直径和增加加热装置，提高烧结的质量；同时精确控制工作台上升高度，保证模型成型质量。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种选区激光烧结成型3D打印设备，其特征在于：包括激光器、送粉容器、工作容器、数控运动控制器和工业计算机，激光器连接有扫描系统，扫描系统包括聚焦镜、Y轴振镜和X轴振镜，光束透过聚焦镜、Y轴振镜、X轴振镜形成激光束，激光束照射到工作容器中，工作容器中设有工作台，工作台的底部设有第一连接柱，第一连接柱的另一端设有工作伺服驱动器，工作伺服驱动器连接数控运动控制器，工作容器的内壁上设有第一精密高度计，第一精密高度计连接工业计算机，送粉容器上设有铺粉滚筒，送粉容器中设有粉末供应台，粉末供应台的底部设有第二连接柱，第二连接柱的另一端设有铺粉伺服驱动器，铺粉伺服驱动器连接数控运动控制器，数控运动控制器连接工业计算机。
进一步，送粉容器的内壁上设有第二精密高度计，第二精密高度计连接工业计算机。
进一步，工作台的下方设有降温系统。
进一步，降温系统选用两台小型风扇。
进一步，送粉容器和工作容器的上方分别设有加热装置。
本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1、光束通过聚焦镜、Y轴振镜和X轴振镜，形成激光束，有效控制聚焦光斑的直径，聚焦光斑的直径越小，光斑的功率密度越高，提高粉末烧结质量，避免烧结区域重叠；2、送粉容器和工作容器的上方分别设有加热装置，加热装置对送粉容器中的粉末材料进行加热保温，加热装置对工作容器中的粉末材料进行预热，提高粉末材料对激光的能量吸收效率，粉末材料吸收能量均匀，提高粉末材料的流动性，提高烧结质量；3、第一精密高度计计算离工作台的高度，将数据传送给工业计算机，工业计算机分析数据后传送给数控运动控制器，数控运动控制器控制工作伺服驱动器，工作伺服驱动器调整高度，精确控制工作台下降高度，保证模型成型质量；4、通过数控运动控制器控制工作伺服驱动器和铺粉伺服驱动器，然后工业计算机直接控制数控运动控制器，可以减少计算机数量，在提高整机运算及生产效率的同时，降低了成本；5、同时本实用新型可直接成型复杂的高强度零部件，从而有效降低单件或小批量生产零件时的模具成本。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型一种选区激光烧结成型3D打印设备的结构示意图；
图2为本实用新型中送粉容器和工作容器的内部结构示意图；
图3为本实用新型中第一精密高度计和第二精密高度计的连接示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，为本实用新型一种选区激光烧结成型3D打印设备，包括激光器1、送粉容器2、工作容器3、数控运动控制器4和工业计算机5，激光器1连接有扫描系统6，扫描系统6包括聚焦镜7、Y轴振镜8和X轴振镜9，光束透过聚焦镜7、Y轴振镜8、X轴振镜9形成激光束10，激光束10照射到工作容器3中，能有效控制聚焦光斑的直径，聚焦光斑的直径越小，光斑的功率密度越高，提高粉末烧结质量，避免烧结区域重叠。工作容器3中设有工作台11，工作台11的底部设有第一连接柱12，第一连接柱12的另一端设有工作伺服驱动器13，工作伺服驱动器13连接数控运动控制器4，送粉容器2上设有铺粉滚筒15，送粉容器2中设有粉末供应台16，粉末供应台16的底部设有第二连接柱17，第二连接柱17的另一端设有铺粉伺服驱动器18，铺粉伺服驱动器18连接数控运动控制器4，数控运动控制器4连接工业计算机5，通过数控运动控制器4控制工作伺服驱动器13和铺粉伺服驱动器18，然后工业计算机5直接控制数控运动控制器4，可以减少计算机数量，在提高整机运算及生产效率的同时，降低了成本。工作容器3的内壁上设有第一精密高度计14，第一精密高度计14连接工业计算机5，第一精密高度计14计算离工作台11的高度，将数据传送给工业计算机5，工业计算机5分析数据后传送给数控运动控制器4，数控运动控制器4控制工作伺服驱动器13，工作伺服驱动器13调整高度，精确控制工作台11下降高度，保证模型成型质量。送粉容器2的内壁上设有第二精密高度计19，第二精密高度计19连接工业计算机5，第二精密高度计19计算离粉末供应台的高度，将数据传送给工业计算机5，工业计算机5分析数据后传送给数控运动控制器4，数控运动控制器4控制铺粉伺服驱动器18，铺粉伺服驱动器18调整高度，上升粉末供应台16。工作台11的下方设有降温系统20，降温系统20选用两台小型风扇，降温系统20在模型成型结束后能快速冷却设备和模型。送粉容器2和工作容器3的上方分别设有加热装置21，加热装置21对送粉容器2中的粉末材料进行加热保温，加热装置21对工作容器3中的粉末材料进行预热，提高粉末材料对激光的能量吸收效率，粉末材料吸收能量均匀，提高粉末材料的流动性，提高烧结质量。
本实用新型以激光器1为能量源，光束透过聚焦镜7、Y轴振镜8、X轴振镜9形成激光束10，激光束10照射到工作容器3中，采用加热装置21对送粉容器2中的粉末材料进行加热保温，用铺粉滚筒15将粉末材料从送粉容器2送到工作容器3中，加热装置21对工作容器3中的粉末材料进行预热，激光束10照射到工作容器3中的粉末材料上，将粉末材料烧结在工作容器3中，通过工业计算机5控制数控运动控制器4，数控运动控制器4控制工作伺服驱动器13和铺粉伺服驱动器18位置变化，同时工作伺服驱动器13来调整工作台11，工作台11能精准地下降，铺粉伺服驱动器18来调整粉末供应台16，粉末供应台16能精准地上升，逐步完成3D打印，最后用降温系统20快速冷却设备和模型，能直接成型复杂的高强度零部件，从而有效降低单件或小批量生产零件时的模具成本。
以上仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此。任何以本实用新型为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本实用新型的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种选区激光烧结成型3D打印设备，其特征在于：包括激光器、送粉容器、工作容器、数控运动控制器和工业计算机，所述激光器连接有扫描系统，所述扫描系统包括聚焦镜、Y轴振镜和X轴振镜，光束透过所述聚焦镜、所述Y轴振镜、所述X轴振镜形成激光束，所述激光束照射到所述工作容器中，所述工作容器中设有工作台，所述工作台的底部设有第一连接柱，所述第一连接柱的另一端设有工作伺服驱动器，所述工作伺服驱动器连接所述数控运动控制器，所述工作容器的内壁上设有第一精密高度计，所述第一精密高度计连接所述工业计算机，所述送粉容器上设有铺粉滚筒，所述送粉容器中设有粉末供应台，所述粉末供应台的底部设有第二连接柱，所述第二连接柱的另一端设有铺粉伺服驱动器，所述铺粉伺服驱动器连接所述数控运动控制器，所述数控运动控制器连接所述工业计算机。
2.根据权利要求1所述的一种选区激光烧结成型3D打印设备，其特征在于：所述送粉容器的内壁上设有第二精密高度计，所述第二精密高度计连接所述工业计算机。
3.根据权利要求1所述的一种选区激光烧结成型3D打印设备，其特征在于：所述工作台的下方设有降温系统。
4.根据权利要求3所述的一种选区激光烧结成型3D打印设备，其特征在于：所述降温系统选用两台小型风扇。
5.根据权利要求1所述的一种选区激光烧结成型3D打印设备，其特征在于：所述送粉容器和所述工作容器的上方分别设有加热装置。
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