CN205816810U - 一种牙科专用的选择性融化slm设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种牙科专用的选择性融化SLM设备，包括成型系统、光学系统、物料过渡仓和粉末回收系统，光学系统、物料过渡仓和粉末回收系统均连接在成型系统上；成型系统用于打印金属牙；光学系统对成型系统提供激光，将金属粉加工成金属牙；物料过渡仓用于向成型系统提供金属粉；粉末回收系统用于回收成型系统的剩余金属粉。

Description

一种牙科专用的选择性融化SLM设备

技术领域

本实用新型涉及快速成型技术领域，特别是一种牙科专用的选择性融化SLM设备。

背景技术

选择性激光熔融(Selective laser melting,简称SLM)设备通过精细激光聚焦光斑，逐步扫描新铺粉层上的选定区域，形成面轮廓后，层层堆积成型制造，从而直接获得几乎任意形状、具有完全冶金结合的金属功能零件，致密度可达到近乎100％；SLM设备将复杂三维几何体化简为二维平面制造，制造成本不取决于零件的复杂性，而是取决于零件的体积和成型方向。

SLM设备作为直接制造金属功能零件的重要方式，其优势主要表现在：

采用分层制造技术，成型件不受几何复杂度的影响，对任意复杂成型金属零件可直接制造，尤其是对于个性化小批量复杂金属产品制造非常方便；

使用高功率密度的光纤激光器，光束模式好，激光光斑小，成型精度高；

直接制成终端金属产品，由于激光能量密度较高，对熔点高、难加工金属材料可直接加工成终端金属产品；

成型金属零件是具有冶金实体的实体，其相对密度几乎达到100％，性能超过传统铸造件。

但目前牙科医疗所用的金属假牙基本都是采用传统的铸造工艺进行加工，制造难度大、加工周期长、废品率高、金属相对密度比较低，并且由于尺寸精度的不足，对于铸造金属假牙还存在很大的打磨工作。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种牙科专用的选择性融化SLM设备。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种牙科专用的选择性融化SLM设备，包括成型系统、光学系统、物料过渡仓和粉末回收系统，光学系统、物料过渡仓和粉末回收系统均连接在成型系统上；

成型系统为打印金属牙的工作间；

光学系统对成型系统提供激光，将金属粉加工成金属牙；

物料过渡仓用于向成型系统提供金属粉；

粉末回收系统用于回收成型系统的剩余金属粉。

本实用新型中，所述成型系统包括成型仓、水平铺粉装置、送粉机构和成型机构，水平铺粉装置设置在成型仓内部侧壁上，送粉机构和成型机构设置在成型仓底部；

光学系统包括激光发送器、扩束镜、振镜和场镜，成型仓顶部通过窗口镜组件连接场镜，激光发送器、扩束镜、振镜和场镜依次连接；

物料过渡仓设置在成型仓一侧，物料过渡仓包括外仓门、仓体和内仓门，内仓门连通成型仓，物料过渡仓连接到由控制系统控制的气体处理装置；

粉末回收系统包括过滤桶，粉末收集桶以及振荡电机，成型仓底部设有粉末回收口，粉末回收口通过连接法兰连接到过滤桶，振荡电机设置在过滤桶上，过滤桶下端连接粉末收集桶，所述过滤桶内设有三层过滤网，网孔直径向下依次减小；

水平铺粉装置包括伺服电机、皮带轮、皮带、直线导轨和刮刀组件，伺服电机、皮带轮和皮带组成动力传送通道，直线导轨固定在皮带下方，刮刀组件连接在皮带轮上随皮带轮往复移动。

本实用新型中，所述送粉机构和成型机构均为圆形活塞结构，送粉机构位于靠近刮刀初始位置一侧，成型机构位于场镜下方，圆形活塞结构包括活塞缸、活塞缸下端的电缸以及光栅尺，活塞缸包括活塞组件，电缸包括伸出杆，伸出杆固定连接活塞组件，电缸和光栅尺连接到由控制系统控制的电缸伺服电机，所述活塞组件上面设有毛毡圈，下面设有O型圈，送粉机构与成型仓的连接处设有密封垫，成型机构与成型仓的连接处设有密封垫。

本实用新型中，所述成型仓顶部为成型基台，成型基台下设有一调平装置，调平装置包括调平基台和调节板，调节板位于调平基台上方，调节板和调平基台之间隔有间隙，所述调平基台和调节板中部设有支撑钢球，调平基台和调节板上位于支撑钢球的外圈设有三个以上的调节器；

所述调节器包括调节螺栓、锁紧螺母和顶紧弹簧，调节螺栓穿过调节板和调平基台，锁紧螺母设置在调节螺栓末端，调平基台和调节板上设有弹簧槽，顶紧弹簧设置在弹簧槽内并套接在调节螺栓上；

所述调平基台中部设有第一中心槽，调节板中部设有与第一中心槽适配的第二中心 槽，所述第一中心槽与第二中心槽配合形成调节槽，调节槽内设有支撑钢球。

本实用新型中，所述窗口镜组件包括光学窗口保护装置，光学窗口保护装置包括窗口镜固定板，窗口镜固定板上设有窗口镜安装板，窗口镜安装板内圈设有窗口镜，窗口镜固定板固定住窗口镜，窗口镜固定板上设有进气孔，进气孔内设有进气接头，进气接头连通设置在窗口镜固定板内的气路通道，窗口镜固定板内圈设有一个以上的与气路通道相通的出气槽口，窗口镜固定板底部设有出气口封板；

窗口镜固定板为环状结构，窗口镜固定板下侧面包括外圈和内圈，外圈和内圈之间形成空腔结构从而构成气路通道，进气孔设置在窗口镜固定板的外圈上，出气槽口设置在窗口镜固定板的内圈上。

本实用新型中，所述内仓门一侧的成型仓上设有一操作手套，用于从外部打开内仓门。

本实用新型中，所述成型仓上设有用于光学系统激光传输的光学保护窗，光学保护窗为石英玻璃材质。

本实用新型中，所述成型仓上设有惰性保护气体进出口。

本实用新型中，所述成型仓上设有氧含量传感器、压力传感器和温度传感器。

有益效果：1、本实用新型由于在成型仓上增加了物料过渡仓，可以避免传统SLM设备在打印操作时需要开成型仓门进行取出打印件、添加金属粉末而造成金属粉末对室内环境的污染。

2、幅面的成型尺寸能够同时打印200颗以上的牙齿，完全能够满足普通牙齿加工技工所的生产需求。

3、增加了粉末回收系统，打印时铺粉多余的粉末直接经过粉末回收系统的筛选回收，可以直接使用，避免传统SLM设备需要再利用粉末筛分仪重新筛选，提高了效率，同时也缩短了打印工艺的辅助时间。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是实施例的结构示意图；

图2是调平装置的剖视图；

图3是调平装置的轴视图；

图4是调平装置在SLM设备上的具体安装图；

图5是光学窗口保护装置的剖视图；

图6是光学窗口保护装置的轴视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作详细说明。

实施例：

如图1，1、成型仓，2、物料过渡仓，3、水平铺粉装置，4、成型仓底板，5、活塞缸，6、活塞组件，7、电缸，8、粉末收集桶，9、过滤桶，10、振荡电机，11、连接法兰，12、窗口镜组件，13、场镜，14、激光发生器，15、扩束镜，16、振镜，17、氧含量传感器，18、压力传感器，19、温度传感器，20、控制系统，41、皮带轮，42、皮带，43、直线导轨，44、刮刀组件，45、进气口，46、出气口；

本实施例的选择性激光熔化SLM设备，包括控制系统、成型系统、光学系统、物料过渡仓、粉末回收系统。成型系统包括成型仓1、安装在成型仓背部的水平铺粉装置3、安装在成型仓底部的送粉机构和成型机构装置；光学系统包括激光器14、扩束镜15、振镜16和场镜13，并且光学系统与控制系统相连；粉末回收系统包括过滤桶9，粉末收集桶8以及振荡电机10。

本实施成型系统中的成型仓是个完全密闭的仓体，因为选择性激光熔化SLM设备成型工艺要求在金属零件打印过程中需要惰性气体氮气或者氩气的保护，并且氧含量值必须严格控制在0.1％以下，成型仓1上直接安装氧含量传感器17、压力传感器18和温度传感器18，实时检测成型仓1内的气体保护环境，确保打印过程中零件不被氧化，惰性气体从进气口45进入，从出气口46排出。

本实施例成型系统中的安装在成型仓背部的水平铺粉装置3，整个水平铺粉装置3由伺服电机、皮带轮、皮带、直线导轨和刮刀组件一起组成。水平铺粉装置3的动力由伺服电机提供，控制由控制系统20统一控制；由伺服电机、皮带轮、皮带组成该装置的动力传送通道，由两根直线导轨对整体装置进行精密导向；由伺服电机、皮带轮、皮带、直线导轨组成的动力传送和导向装置带动直接安装在直线导轨上的刮刀组件完成SLM设备在金属零件打印工作过程所需的铺粉工艺过程。同时，为了减小辅助工艺的 时间，控制系统20设定水平铺粉装置3回程的速度是铺粉速度的3倍。

成型系统中的安装在成型仓底部的送粉机构和成型机构装置采用的是圆形活塞结构，设置在成型仓底板4上。为了安装和维护的方便，送粉机构和成型机构采用的所有零部件是完全一样的，并且在SLM设备打印时送粉机构和成型机构装置的铺粉率是1：2，也就是送粉机构上升的行程是成型机构下降行程的2倍。送粉机构和成型机构装置中的活塞组件6的大小为活塞组件6的周边安装有用于粉末和气体密封用的毛毡圈和O型圈，毛毡圈在上，O型圈在下。带密封元件的活塞组件6安装在活塞缸5上，并与电缸7的伸出杆连接，靠伺服电机驱动的高精度电缸7在设备打印时可以精确控制送粉机构和成型机构内各自活塞组件6的精确运动。活塞缸5、活塞组件6和电缸7组成的成型系统直接通过活塞缸5安装在成型仓底板4上，并用密封垫密封。

光学系统包括激光发生器14、扩束镜15、振镜16和场镜13。激光发生器14采用波长为1064μm的光纤激光发生器，由激光发生器14出射的激光经过扩束镜15的扩束，再由场镜13聚焦可以把处于焦平面的激光斑大小聚焦为30μm，而振镜16的偏转控制可以把聚焦的激光光斑完全覆盖整个安装在成型机构上的成型基台。另外，由于成型仓需要一个完全密闭的工作环境，并且内部在打印工作时会产生金属粉尘等漂浮物，为了保护光学元器件不受这些漂浮物的影响，所以整个光学系统安装在成型仓1的顶部；光学系统最后偏转、聚焦后的激光光束会通过安装在成型机构顶部的一个窗口镜组件入射到成型基台上。光学系统中的激光发生器14启停和振镜13的扫描控制都由控制系统20统一控制。

如图2-4，送粉机构31右侧的成型机构30顶部为成型基台29，成型基台下设有一调平装置28，调平装置包括调平基台23和调节板21，调节板21位于调平基台23上方，调节板21和调平基台23之间隔有间隙，所述调平基台23和调节板21中部设有支撑钢球27，调平基台23和调节板21上位于支撑钢球27的外圈设有三个以上的调节器；

所述调节器包括调节螺栓24、锁紧螺母26和顶紧弹簧25，调节螺栓24穿过调节板21和调平基台23，锁紧螺母26设置在调节螺栓24末端，调平基台23和调节板21上设有弹簧槽，顶紧弹簧25设置在弹簧槽内并套接在调节螺栓24上；

所述调平基台23中部设有第一中心槽23a，调节板21中部设有与第一中心槽适配的第二中心槽21a，所述第一中心槽与第二中心槽配合形成调节槽，调节槽内设有支撑钢球27。

如图5和图6，窗口镜组件12包括光学窗口保护装置，光学窗口保护装置包括窗口镜固定板32，窗口镜固定板32上设有窗口镜安装板34，窗口镜安装板34内圈设有窗口镜37，窗口镜固定板32固定住窗口镜37，窗口镜固定板32上设有进气孔39，进气孔内设有进气接头38，进气接头38连通设置在窗口镜固定板32内的气路通道，窗口镜固定板32内圈设有一个以上的与气路通道相通的出气槽口，窗口镜固定板32底部设有出气口封板33；

窗口镜固定板32为环状结构，窗口镜固定板32下侧面包括外圈和内圈，外圈和内圈之间形成空腔结构从而构成气路通道，进气孔设置在窗口镜固定板32的外圈上，出气槽口设置在窗口镜固定板32的内圈上。

物料过渡仓2安装在成型仓1的左端。物料过渡仓2由外仓门、仓体、内仓门三部分组成，并且物料过渡仓外接有气体处理装置，气体处理装置可以对物料过渡仓2进行惰性气体置换。在选择性激光熔化SLM设备打印钛合金粉末材料时，由于钛合金粉末非常活跃，容易与空气中的氧气发生氧化，操作不当甚至会发生爆炸，非常危险。在设备需要添加打印粉末时，先打开物料过渡仓2的外仓门，把瓶装的金属粉末放进物料过渡仓2内，关闭外仓门；控制系统20开启气体处理装置对物料过渡仓2进行惰性气体置换，直至仓内的气体环境合格；当仓内的气体环境合格时，带上用安装在成型仓1密封门上的操作手套打开物料过渡仓2的内仓门，从仓体内取出瓶装的金属粉末添加到粉末缸内，并把金属粉末瓶重新放入物料过渡仓2的仓体，然后关闭物料过渡仓2的内仓门；最后，直接打开外仓门取出金属粉末瓶，关闭物料过渡仓2。开始打印，刮刀将送粉机构内的金属粉末刮刀成型仓上的成型基台上，激光烧结一层，然后送粉机构上升，成型机构下降，刮刀再刮一层金属粉末到成型基台上，再烧结一层，逐层烧结，直至完成金属牙打印件的全部烧结，每一层的激光烧结图案由控制系统控制光学系统完整，此为现有技术，从成型仓1内取出打印件时，控制系统20先开启气体处理装置对物料过渡仓2进行惰性气体置换，直至仓内的气体环境合格；当仓内的气体环境合格时，打开物料过渡仓2的内仓门，把打印件放入过渡仓内，然后关闭内仓门；最后，直接打开外仓门取出打印件，关闭物料过渡仓2，整个取件工作结束。

粉末回收系统包括过滤桶9，粉末收集桶8以及振荡电机10。过滤桶9内安装有3 层过滤网，本实施例中，网孔直径分别为100μm、80μm、63μm，金属粉末经过这三层滤网的过滤能够直接打到再次重复使用的要求。安装在过滤桶9外部的振荡电机10会持续地对过滤桶9发出振动，加速和保证金属粉末筛分效果。经过过滤桶9筛分后的金属粉末会直接流入安装在过滤桶9下方的粉末收集桶8。整个粉末回收系统通过连接法兰11与成型仓1的底板组合在一起。

本实用新型提供了一种牙科专用的选择性融化SLM设备，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种牙科专用的选择性融化SLM设备，其特征在于，包括成型系统、光学系统、物料过渡仓和粉末回收系统，光学系统、物料过渡仓和粉末回收系统均连接在成型系统上；

成型系统为打印金属牙的工作间；

光学系统对成型系统提供激光，将金属粉加工成金属牙；

物料过渡仓用于向成型系统提供金属粉；

粉末回收系统用于回收成型系统的剩余金属粉。

2.根据权利要求1所述的一种牙科专用的选择性融化SLM设备，其特征在于，所述成型系统包括成型仓(1)、水平铺粉装置(3)、送粉机,和成型机构，水平铺粉装置(3)设置在成型仓(1)内部侧壁上，送粉机构和成型机构设置在成型仓(1)底部；

光学系统包括激光发送器(14)、扩束镜(15)、振镜(16)和场镜(13)，成型仓(1)顶部通过窗口镜组件(12)连接场镜(13)，激光发送器(14)、扩束镜(15)、振镜(16)和场镜(13)依次连接；

物料过渡仓(2)设置在成型仓(1)一侧，物料过渡仓(2)包括外仓门、仓体和内仓门，内仓门连通成型仓(1)；

粉末回收系统包括过滤桶(9)，粉末收集桶(8)以及振荡电机(10)，成型仓(1)底部设有粉末回收口(40)，粉末回收口连接到过滤桶(9)，振荡电机(10)设置在过滤桶(9)上，过滤桶(9)下端连接粉末收集桶(8)，所述过滤桶(9)内设有三层过滤网，网孔直径向下依次减小；

水平铺粉装置(3)包括伺服电机、皮带轮(41)、皮带(42)、直线导轨(43)和刮刀组件(44)，伺服电机、皮带轮和皮带组成动力传送通道，直线导轨固定在皮带下方，刮刀组件连接在皮带轮上随皮带轮往复移动。

3.根据权利要求2所述的一种牙科专用的选择性融化SLM设备，其特征在于，所述送粉机构和成型机构均为圆形活塞结构，送粉机构位于靠近刮刀初始位置一侧，成型机构位于场镜下方，圆形活塞结构包括活塞缸(5)、活塞缸(5)下端的电缸(7)，活塞缸(5)包括活塞组件(6)，电缸(7)包括伸出杆，伸出杆固定连接活塞组件(6)，电缸(7)连接到电缸伺服电机，所述活塞组件(6)上面设有毛毡圈，下面设有O型圈，送粉机构与成型仓(1)的连接处设有密封垫，成型机构与成型仓(1)的连接处 设有密封垫。

4.根据权利要求2所述的一种牙科专用的选择性融化SLM设备，其特征在于，所述成型机构顶部为成型基台(29)，成型基台下设有一调平装置(28)，调平装置包括调平基台(23)和调节板(21)，调节板(21)位于调平基台(23)上方，调节板(21)和调平基台(23)之间隔有间隙，所述调平基台(23)和调节板(21)中部设有支撑钢球(27)，调平基台(23)和调节板(21)上位于支撑钢球(27)的外圈设有三个以上的调节器；

所述调节器包括调节螺栓(24)、锁紧螺母(26)和顶紧弹簧(25)，调节螺栓(24)穿过调节板(21)和调平基台(23)，锁紧螺母(26)设置在调节螺栓(24)末端，调平基台(23)和调节板(21)上设有弹簧槽，顶紧弹簧(25)设置在弹簧槽内并套接在调节螺栓(24)上；

所述调平基台(23)中部设有第一中心槽(23a)，调节板(21)中部设有与第一中心槽适配的第二中心槽(21a)，所述第一中心槽与第二中心槽配合形成调节槽，调节槽内设有支撑钢球(27)。

5.根据权利要求2所述的一种牙科专用的选择性融化SLM设备，其特征在于，所述窗口镜组件(12)包括光学窗口保护装置，光学窗口保护装置包括窗口镜固定板(32)，窗口镜固定板(32)上设有窗口镜安装板(34)，窗口镜安装板(34)内圈设有窗口镜(37)，窗口镜固定板(32)固定住窗口镜(37)，窗口镜固定板(32)上设有进气孔(39)，进气孔内设有进气接头(38)，进气接头(38)连通设置在窗口镜固定板(32)内的气路通道，窗口镜固定板(32)内圈设有一个以上的与气路通道相通的出气槽口，窗口镜固定板(32)底部设有出气口封板(33)；

窗口镜固定板(32)为环状结构，窗口镜固定板(32)下侧面包括外圈和内圈，外圈和内圈之间形成空腔结构从而构成气路通道，进气孔设置在窗口镜固定板(32)的外圈上，出气槽口设置在窗口镜固定板(32)的内圈上。

6.根据权利要求2所述的一种牙科专用的选择性融化SLM设备，其特征在于，所述内仓门一侧的成型仓(1)上设有一操作手套，用于从外部打开内仓门。

7.根据权利要求2所述的一种牙科专用的选择性融化SLM设备，其特征在于，所述成型仓(1)上设有用于光学系统激光传输的光学保护窗，光学保护窗为石英玻璃材质。

8.根据权利要求2所述的一种牙科专用的选择性融化SLM设备，其特征在于，所述成型仓(1)上设有惰性保护气体进出口。

9.根据权利要求2所述的一种牙科专用的选择性融化SLM设备，其特征在于，所述成型仓(1)上设有氧含量传感器(17)、压力传感器(18)和温度传感器(18)。