CN205967414U - 一种用于双光源金属粉末三维打印系统的专用加工平台 - Google Patents

Abstract

本新型涉及金属粉末成型技术，具体地说是一种应用于双光源金属粉末三维打印系统中的专用加工平台，该加工平台包括有盛粉装置和送粉装置，其中盛粉装置由两块隔板依次分隔成储粉箱、加工箱和收粉箱。该加工平台配合以飞秒激光和纳秒激光作为打印手段的金属粉末双光源打印系统，可以使得打印精度达到20微米。

Description

一种用于双光源金属粉末三维打印系统的专用加工平台

技术领域

本新型的技术方案涉及金属粉末成型技术，具体地说是一种应用于高精度金属粉末三维打印系统中的专用设备。

背景技术

3D打印（三维打印）技术是一种新兴的快速成型技术，它以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。3D打印技术由于其可根据设计要求制备出内部结构复杂的特殊器件，在需要内部复杂结构的产品加工中具有显著的优势。在工业设计、建筑、汽车，航空航天、医疗器械等众多领域均有巨大的潜在应用前景，因此，从其诞生之初就成为金属粉末成型领域的热点技术。

但是，目前金属粉末成型领域的3D打印技术存在打印精度较低、无法保证精密成型以及难以对产品内在结构进行可控的表面改性的缺点。打印精度的不足限制了3D打印技术在精密成型领域的应用及推广，同时也阻碍了精密产品生产效率的提高；产品内在结构表面的诸多特性，如表面亲水性、耐腐蚀性等，都对产品性能的发挥起着至关重要的作用。

目前，金属粉末的3D打印技术中，选择性激光烧结(SLS)技术能够有效的控制激光烧结光斑尺寸，能够获得较高的打印精度，是较常用的3D打印技术。然而，实际应用中，纳秒激光与材料相互作用时，激光能量通过热传导的方式被材料吸收，导致材料液化后凝固或直接发生气化剥离，因此材料表面有很明显的热效应区，而选择性激光熔化（SLM）技术在应用过程中，复杂结构区域会有金属粉末液化不完全的部位存在，此时，未液化的金属粉末会被周围已经液化的金属粉末粘结，这就使得制件轮廓表面既有液态金属固化后形成的固体材料，也有被液态金属粘结的金属粉末，由于通常使用的金属粉末的颗粒直径在10~60um，因此导致制件轮廓尺寸偏大，制件表面光洁度差，其打印精度只能达到约100微米，限制了其在众多需要高尺寸精度产品中的应用。

通过金属粉末成型制得的产品，一般都要经过表面改性使其亲水性、耐腐蚀性等达标后才能进行实际应用，对于3D打印的产品，由于其所得制件内在结构复杂，很难做到先打印完成，再对内在结构的表面进行改性处理，从而限制了该技术的推广应用。

发明内容

本新型就是针对上述的问题，提供一种加工平台，该加工平台配合以飞秒激光和纳秒激光作为打印手段的金属粉末双光源打印系统，可以使得打印精度达到20微米。

该加工平台包括有盛粉装置和送粉装置，盛粉装置由两块隔板依次分隔成储粉箱、加工箱和收粉箱，三个箱体内均设有活塞电机驱动的推拉活塞，储粉箱和收粉箱内壁顶端设有红外测高装置，用来实时检测箱体内粉层高度是否达到设定值，并可将信号反馈给控制程序；送粉装置包括推送辊、固定于盛粉装置两侧的平行传送履带、连于推送辊两侧的推送电机和将推送电机和传送履带固定连接的固定块，其中固定块内设有多层卡槽，可以通过调整传送履带穿过的卡槽位置来对推送辊的高度进行调节，四个履带转轴上方的盛粉箱体外侧均设有限位柱，用以防止传送履带因控制程序出错发生过量传送，导致固定块和履带转轴的碰撞，甚至对设备造成损坏。

关于尺寸定义如下：两块隔板的高度为h，推送辊的半径为r，被两块隔板分隔成的储粉箱、加工箱和收粉箱的长度分别为l_C、l_J和l_S，盛粉装置高度为H，那么在本新型中，h<H<h+r，2.5l_C<l_J。

本新型提供的加工平台相比于现有加工平台具有以下有益效果：

1、本新型提供的加工平台的加工箱截面面积为储粉箱截面面积的2.5倍以上，通过推拉活塞的微调，在加工箱能够实现微米级铺粉。

2、本新型的储粉箱和收粉箱中均设有红外测高装置，可以实时检测两个箱体中的粉体高度，从而及时调整推拉活塞的位置，避免两个箱体中的粉体回流至加工箱造成的铺粉误差。

3、本新型同时采用推送辊和传送履带，通过调节二者运动速率和方向对铺粉速度进行微调，同时保证铺粉过程中粉层的受力均匀。

4、本新型中连接推送电机和传送履带的固定块，采用两侧封闭、下端开口、内设多层卡槽的设计，既避免了履带从侧部滑出导致的危险，又可通过调整履带穿过的卡槽位置来对推送辊的高度进行调整，这一功能在推送辊或隔板因使用时间过长造成一定磨损的情况下显得尤其重要。

附图说明

图1 实施例1提供的加工平台的三维示意图。

具体实施方式

为了更加清楚的表达本新型提供的加工平台，下面结合具体实施方式和附图对本新型提供的加工平台做进一步说明。

实施例1

本实施例提供的加工平台包括有盛粉装置和送粉装置，盛粉装置由两块隔板12依次分隔成储粉箱11、加工箱13和收粉箱14，三个箱体内均设有活塞电机驱动的推拉活塞15，储粉箱11和收粉箱14内壁顶端设有红外测高装置16，用来实时检测箱体内粉层高度是否达到设定值，并可将信号反馈给控制程序；送粉装置包括推送辊23、固定于盛粉装置两侧的平行传送履带21、连于推送辊23两侧的推送电机24和将推送电机24和传送履带21固定连接的固定块25，其中固定块25内设有多层卡槽，可以通过调整传送履带21穿过的卡槽位置来对推送辊23的高度进行调节，四个履带转轴上方的盛粉箱体外侧均设有限位柱22，用以防止传送履带21因控制程序出错发生过量传送，导致固定块25和履带转轴的碰撞，甚至对设备造成损坏。

关于尺寸定义如下：两块隔板的高度为h，推送辊的半径为r，被两块隔板分隔成的储粉箱、加工箱和收粉箱的长度分别为l_C、l_J和l_S，盛粉装置高度为H，那么在本新型中，h<H<h+r，3l_C=l_J。

实施例2

本实施例提供的加工平台包括有盛粉装置和送粉装置，盛粉装置由两块隔板12依次分隔成储粉箱11、加工箱13和收粉箱14，三个箱体内均设有活塞电机驱动的推拉活塞15，储粉箱11和收粉箱14内壁顶端设有红外测高装置16，用来实时检测箱体内粉层高度是否达到设定值，并可将信号反馈给控制程序；送粉装置包括推送辊23、固定于盛粉装置两侧的平行传送履带21、连于推送辊23两侧的推送电机24和将推送电机24和传送履带21固定连接的固定块25，其中固定块25内设有多层卡槽，可以通过调整传送履带21穿过的卡槽位置来对推送辊23的高度进行调节，四个履带转轴上方的盛粉箱体外侧均设有限位柱22，用以防止传送履带21因控制程序出错发生过量传送，导致固定块25和履带转轴的碰撞，甚至对设备造成损坏。

关于尺寸定义如下：两块隔板的高度为h，推送辊的半径为r，被两块隔板分隔成的储粉箱、加工箱和收粉箱的长度分别为l_C、l_J和l_S，盛粉装置高度为H，那么在本新型中，h<H<h+r，4l_C=l_J。

实施例3

本实施例提供的加工平台包括有盛粉装置和送粉装置，盛粉装置由两块隔板12依次分隔成储粉箱11、加工箱13和收粉箱14，三个箱体内均设有活塞电机驱动的推拉活塞15，储粉箱11和收粉箱14内壁顶端设有红外测高装置16，用来实时检测箱体内粉层高度是否达到设定值，并可将信号反馈给控制程序；送粉装置包括推送辊23、固定于盛粉装置两侧的平行传送履带21、连于推送辊23两侧的推送电机24和将推送电机24和传送履带21固定连接的固定块25，其中固定块25内设有多层卡槽，可以通过调整传送履带21穿过的卡槽位置来对推送辊23的高度进行调节，四个履带转轴上方的盛粉箱体外侧均设有限位柱22，用以防止传送履带21因控制程序出错发生过量传送，导致固定块25和履带转轴的碰撞，甚至对设备造成损坏。

关于尺寸定义如下：两块隔板的高度为h，推送辊的半径为r，被两块隔板分隔成的储粉箱、加工箱和收粉箱的长度分别为l_C、l_J和l_S，盛粉装置高度为H，那么在本新型中，h<H<h+r，5l_C=l_J。

Claims (7)

1.一种用于双光源金属粉末三维打印系统的专用加工平台，其特征是，该加工平台包括盛粉装置和送粉装置，其中盛粉装置由两块隔板依次分隔成储粉箱、加工箱和收粉箱，三个箱体内均设有活塞电机驱动的推拉活塞；送粉装置包括推送辊、固定于盛粉装置两侧的平行传送履带、连于推送辊两侧的推送电机和将推送电机和传送履带固定连接的固定块，固定传送履带的四个履带转轴上方的盛粉箱体外侧均设有限位柱。

2.根据权利要求1所述的一种用于双光源金属粉末三维打印系统的专用加工平台，其特征是，所述的储粉箱和收粉箱内壁顶端设有红外测高装置。

3.根据权利要求1所述的一种用于双光源金属粉末三维打印系统的专用加工平台，其特征是，所述的固定块内设有供传送履带穿过的多层卡槽。

4.根据权利要求1所述的一种用于双光源金属粉末三维打印系统的专用加工平台，其特征是，所述两块隔板的高度小于所述盛粉装置高度，所述盛粉装置高度小于所述两块隔板的高度和所述推送辊半径之和，所述加工箱的长度大于所述储粉箱长度的2.5倍。

5.根据权利要求4所述的一种用于双光源金属粉末三维打印系统的专用加工平台，其特征是，所述加工箱的长度为所述储粉箱长度的3倍。

6.根据权利要求4所述的一种用于双光源金属粉末三维打印系统的专用加工平台，其特征是，所述加工箱的长度为所述储粉箱长度的4倍。

7.根据权利要求4所述的一种用于双光源金属粉末三维打印系统的专用加工平台，其特征是，所述加工箱的长度为所述储粉箱长度的5倍。