CN204892952U - 3d打印成型机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种3D打印成型机，包括加工平台，加工平台的上方设置有铺粉单元，铺粉单元将材料粉末铺设在加工平台上，铺粉单元的上方设置有可发射激光束的激光发射器。本实用新型通过设置有发射激光束的激光发射器，以实现三维打印的加工过程，并使打印结果更加精确。

Description

3D打印成型机

技术领域

本实用新型涉及一种3D打印成型机，尤其涉及一种利用激光发射成型的3D打印成型机。

背景技术

3D打印机是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维物体的机器。

选择性激光烧结快速成型技术(SLS)是集CAD/CAM、数字控制技术、快速成型于一体的先进制造技术，成为了传统加工成型方法的重要补充。选择性激光烧结可以根据三维模型来直接生产处各种复杂的零件，能使加工成本得到有效的降低，加工时间有效的减少，从而大大地缩短了新产品的研发周期，非常适合现代制造快速化，个性化，柔性化发展的需求。

现有的3D打印机的打印方式，一般都采用喷头形式，其制造过程都较为繁琐，且产品精度和强度较弱，不能满足精确加工的要求。

发明内容

为了解决以上问题，本实用新型提供了一种新型3D打印成型机，其采用SLS的加工工艺，能通过设置有发射激光束的激光发射器，对材料粉末进行烧结，以实现三维打印的加工过程，使打印过程更加精确。

本实用新型3D打印成型机包括可在竖直方向上往复运动的加工平台，加工平台的上方设置有铺粉单元，铺粉单元将材料粉末铺设在加工平台上，铺粉单元的上方设置有可发射激光束的激光发射器，激光发射器中发射的激光直射加工平台上的材料粉末，可按照预先的激光扫描路径将材料粉末成型。

作为本实用新型的进一步优化，铺粉单元包括铺粉平台，铺粉平台的一侧设置有可装有材料粉末的第一集粉槽，铺粉平台的另一侧设置有可装有材料粉末的第二集粉槽，铺粉单元的上方还设置有可在第一集粉槽以及第二集粉槽之间往复运动的刮刀，刮刀可将集粉槽中的材料粉末平铺在加工平台上。

作为本实用新型的进一步优化，第一集粉槽以及第二集粉槽之间设置有刮刀转轴，刮刀可绕刮刀转轴在两个集粉槽之间往复运动。

作为本实用新型的进一步优化，加工平台的上方还设置有加热单元，加热单元用于加热铺设在加工平台上的材料粉末。

作为本实用新型的进一步优化，铺粉平台为扇形。

本实用新型所具有的优势在于，采用3D打印SLS工艺制造的方法，其是通过电脑控制聚焦高能激光束或电子束的扫描路径，在高温下局部熔化粉末材料，并逐层堆积，从而根据三维电脑模型直接生成致密的几何形状的实体零件，因而其能根据产品模型的形状尺寸，通过设置有发射激光束的激光发射器，精确地实现三维打印的加工过程，快速有效的完成了制造过程。

附图说明

图1为本实用新型中产品模型的3D打印成型方法的流程示意图；

图2为本实用新型中在3D打印成型机上的工作流程图；

图3为本实用新型中3D打印成型机的结构示意图。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

参见图1以及图2，如图所示，本实用新型中产品模型的3D打印成型方法，包括以下步骤：

构建目标产品模型的三维模型：根据目标产品模型的整体结构在三维绘图软件(例如，三维CAD软件等)上进行三维模型的建模，模型构建完毕后，可将该三维模型导出到特定位置并保存，以便于后期处理；

将上述三维模型处理形成多层二维图形：具体的，使用切层软件(该切层可为基于STL模型的切层方法，也可为CAD的直接切层等)将三维模型沿一定方向按照一定的切割层厚均切成多层图形，举例说明，可将三维模型沿z轴方向轴向切割层厚均为0.01-1.00μm的二维图形层片，以便于更好的处理；

计算每一层二维图形的激光扫描路径以及使用参数：将上述二维图形导入专用软件(例如，ArtCAM等)，该专用软件可根据图形自动计算出每一层二维图形的激光扫描路径以及使用参数；

通过控制聚焦激光根据激光扫描路径对目标产品模型每一层相应位置在3D打印成型机上扫描成型：具体的，先通过控制聚焦激光根据激光扫描路径对目标产品模型第一层相应位置在3D打印成型机上扫描，然后重复控制聚焦激光根据激光扫描路径对目标产品模型其他层的相应位置在3D打印成型机上扫描，形成目标产品模型。

上述扫描过程，具体的为：先启动3D打印成型机设备，在该设备的加工平台上铺设一层材料粉末，该层材料粉末的厚度需不小于上述每层二维图形的厚度，这样以便于确保材料粉末足够制造目标产品模型，最优情况下，应使两者厚度相等；同时该层材料粉末可为丙烯酸-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯、聚酯、聚苯、钛合金、铝合金、镍基合金、不锈钢、工具钢、铜、贵金属(包括金、银、铂族金属如钌、铑、钯、锇、铱、铂)以及其他可用于增材制造的金属、高分子和陶瓷材料中的任何一种，材料粉末的粒径一般为10-100μm之间；利用高能激光或电子束按照上述激光扫描路径扫描所述加工平台上的材料粉末，受高能激光或电子束扫描的材料粉末熔化后固结于加工平台的表面；在上述熔结了第一层图形的加工平台上继续铺设第二层材料粉末，继续高能激光或电子束扫描；重复铺设以及扫描步骤，直至完成整个目标产品模型的整体成型。

为了防止污染3D打印成型机，在上述成型后，将熔结于加工平台的产品模型与加工平台一起整体从3D打印成型机中移出，清理平台表面与内部浮粉，最后可根据不同的要求对目标产品模型进行喷砂、抛光、染色、喷漆、真空镀等表面处理。

同时，在本实用新型中，为了配合上述3D打印成型方法的完成，本实用新型还提供了一种3D打印成型机，具体参见图3，是本实用新型中3D打印成型机的结构示意图。

如图3所示，本实用新型的3D打印成型机，包括可在竖直方向上往复运动的加工平台4，加工平台4的往复运动可由电机或液压控制，该控制方式不作具体限定，可为现有技术中的任意一种；加工平台4的上方设置有铺粉单元，铺粉单元将材料粉末铺设在加工平台4上，铺粉单元的上方设置有可发射激光束1的激光发射器，该激光发射器可为现有技术中任意一种可发射激光的装置，在此不再赘叙，激光发射器中发射的激光直射加工平台上的材料粉末，可按照预先扫描的激光扫描路径，将加工平台上铺设的材料粉末成型；加工平台4的上方还设置有加热单元5，加热单元5用于加热铺设在加工平台4上的材料粉末。

更具体的，上述铺粉单元包括铺粉平台3，铺粉平台3可为扇形，铺粉平台3的一侧设置有可装有材料粉末的第一集粉槽2，铺粉平台3的另一侧设置有可装有材料粉末的第二集粉槽8，铺粉单元的上方还设置有可在第一集粉槽2以及第二集粉槽8之间往复运动的刮刀7，刮刀7可将集粉槽中的材料粉末平铺在加工平台4上，另外，在第一集粉槽2以及第二集粉槽8之间设置有刮刀转轴6，刮刀7可绕刮刀转轴6在两个集粉槽之间往复运动。

为了进一步说明本3D打印成型机，下面将结合其工作过程具体说明：

在使用3D打印成型机进行打印成型目标产品模型时，首先启动控制加工平台移动的控制装置，将加工平台移动到相应位置，然后启动刮刀，刮刀将集粉槽中的材料粉末均匀铺设在加工平台上，通过控制激光发射器中发射的高能激光束1直射加工平台上的材料粉末，该激光束根据切层时扫描的激光路径进行扫描；同时，如果加工平台上的温度不足，可通过加热单元进行加热，直到满足加工平台上温度。当完成第一层的打印时，加工平台下降单位层厚距离，继续使用粉末整个加工平台，设备加热并激光烧结。

可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种3D打印成型机，其特征在于，包括可在竖直方向上往复运动的加工平台(4)，加工平台(4)的上方设置有铺粉单元，铺粉单元将材料粉末铺设在加工平台(4)上，铺粉单元的上方设置有可发射激光束(1)的激光发射器。

2.根据权利要求1所述3D打印成型机，其特征在于，铺粉单元包括铺粉平台(3)，铺粉平台(3)的一侧设置有可装有材料粉末的第一集粉槽(2)，铺粉平台(3)的另一侧设置有可装有材料粉末的第二集粉槽(8)，铺粉单元的上方还设置有可在第一集粉槽(2)以及第二集粉槽(8)之间往复运动的刮刀(7)，刮刀(7)可将集粉槽中的材料粉末平铺在加工平台(4)上。

3.根据权利要求2所述3D打印成型机，其特征在于，第一集粉槽(2)以及第二集粉槽(8)之间设置有刮刀转轴(6)，刮刀(7)可绕刮刀转轴(6)在两个集粉槽之间往复运动。

4.根据权利要求1所述3D打印成型机，其特征在于，加工平台(4)的上方还设置有加热单元(5)，加热单元(5)用于加热铺设在加工平台(4)上的材料粉末。

5.根据权利要求2-4中任一项所述3D打印成型机，其特征在于，铺粉平台(3)为扇形。