CN206898391U - 三维物体制造设备及其铺粉装置 - Google Patents

Abstract

一种三维物体制造设备及其铺粉装置，包括粉槽座、具有若干条凹槽的辊筒，刮刀机构和内隔板，粉槽座两侧的内壁分别向内延伸以使粉槽座内部自上而下依次形成第一内腔和第二内腔，且第一内腔和第二内腔之间具有通口，辊筒位于第二内腔内，且辊筒与通口过盈配合，刮刀机构设置于第二空腔内，内隔板用于半包围刮刀机构并位于辊筒下方，且内隔板与粉槽座两侧的内壁分别形成第一通道和第二通道，以使储存在第一空腔内的粉末在辊筒的运动下从第一通道或第二通道下落，刮刀机构包括两片或两片以上刮刀，用于将从第一通道或第二通道下落的粉末铺平到工作区域。本实用新型三维物体制造设备及其铺粉装置不仅结构简单，而且提高了工作效率和三维物体成型质量。

Description

三维物体制造设备及其铺粉装置

技术领域

本实用新型涉及增材制造技术领域，具体涉及一种三维物体制造设备及其铺粉装置。

背景技术

增材制造技术（Additive Manufacturing，简称AM）是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，由于其不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，因此应用范围非常广。作为增材制造技术之一的选区激光熔化技术（Selective Laser Melting，简称SLM），近年来的发展也是非常迅速，其主要工艺是：送粉装置将一定量粉末送至工作台面，铺粉装置将一层粉末材料平铺在活塞已成型零件的上表面，振镜控制激光器按照该层的截面轴廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末的温度升至熔化点，粉末熔化烧结并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺粉装置又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个三维实体制造。

现有技术中，一般采用下送粉的方式实现送铺粉，由于金属材料在打印的过程中容易产生杂质颗粒，因此如果使用回粉缸回粉来进行第二次铺粉，这样产生的杂质颗粒便会被刮刀刮到回粉缸，从而影响了三维物体成型质量。为了避免这一技术问题，目前一般都采用单方向铺粉，但这样耗时较长，效率较低。当然，现有技术中也有采用上送粉方式进行送铺粉，但存在结构复杂，精度不高等缺陷。

另外，目前的铺粉装置一般仅采用单个刮刀，而随着成型时间的增加，刮刀容易被磨损，尤其在大型工件成型时，容易出现工件还没打完，刮刀就被磨损很严重，从而影响了三维物体的成型质量。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单，且可提高工作效率和三维物体成型质量的三维物体制造设备及其铺粉装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种三维物体制造设备的铺粉装置，包括粉槽座、具有若干条凹槽的辊筒，刮刀机构以及内隔板，所述粉槽座两侧的内壁分别向内延伸以使粉槽座内部自上而下依次形成第一内腔和第二内腔，且第一内腔和第二内腔之间具有通口，所述辊筒位于第二内腔内，且辊筒与通口过盈配合，所述刮刀机构设置于第二空腔内，所述内隔板用于半包围刮刀机构并位于辊筒下方，且内隔板与粉槽座两侧的内壁分别形成第一通道和第二通道，以使储存在第一空腔内的粉末在辊筒的运动下从第一通道或第二通道下落，所述刮刀机构包括两片或两片以上刮刀，用于将从第一通道或第二通道下落的粉末铺平到工作区域。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述辊筒和内隔板的顶部之间还设有具有弹性材质的挡粉板。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述挡粉板的顶部为圆弧形，所述圆弧形的顶部与辊筒过盈配合，且圆弧形顶部的周长小于辊筒的直径。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述刮刀机构还包括刮刀压座以及可旋转的刮刀安装座，所述两片或两片以上刮刀分别通过刮刀压座固定在刮刀安装座上，以当该层粉末铺完时，更换下一片刮刀用于将从第一通道或第二通道下落的粉末铺平到工作区域。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述刮刀机构还包括第一联轴器和第一电机，所述刮刀安装座的转轴通过第一联轴器与第一电机相连，以使刮刀安装座在第一电机的驱动下进行旋转运动。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述铺粉装置还包括第二联轴器和第二电机，所述辊筒的转轴通过第二联轴器与第二电机相连，以使辊筒在第二电机的驱动下进行旋转运动。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述内隔板的形状近似弓形。

本实用新型还提供了一种三维物体制造设备，包括储粉箱以及上述任一项所述的三维物体制造设备的铺粉装置。

本实用新型的三维物体制造设备及其铺粉装置具有以下有益效果：

1、不仅实现了金属粉末的双向铺粉，即大大的节省了三维物体成型时间，提高了工作效率；而且，避免了金属粉末在成型过程中产生的杂质颗粒被刮刀刮到回粉缸，从而影响了三维物体成型质量的弊端，即提高了三维物体成型质量；

2、由于采用了两片或两片以上刮刀，以使在成型过程中定时更换刮刀工作，从而增加了刮刀的耐用，降低了同一刮刀的磨损，尤其提高了大型金属工件的质量；

3、本实用新型整体结构简单，占据空间小，且操作简单，成本低。

附图说明

图1为本实用新型三维物体制造设备的铺粉装置提供的一实施例的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本实用新型三维物体制造设备的铺粉装置提供的一实施例的结构分解示意图；

图5为本实用新型三维物体制造设备的铺粉装置提供的一实施例的局部结构示意图；

图6为本实用新型三维物体制造设备提供的一实施例的铺粉状态图一；

图7为本实用新型三维物体制造设备提供的一实施例的铺粉状态图二。

图中部件标记如下：

1、粉槽座，2、辊筒，3、刮刀机构，4、内隔板，5、挡粉板，6、第二联轴器，7、第二电机，8、轴承压盖、9、轴承，10、储粉箱，11、成型底板，31、刮刀，32、刮刀压座，33、刮刀安装座，34、第一联轴器，35、第一电机，36、电机安装座，37、第一通道，38、第二通道。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的技术方案，以下将结合说明书附图和具体实施例做进一步详细说明。

在详细阐述本实用新型的技术方案之前，需说明的是，本实用新型可适用于增材制造技术的任意设备，如选择性激光烧结设备、选择性激光熔融设备等。下面以选择性激光熔融设备为例对本实用新型的技术方案进行具体阐述。

图1为本实用新型三维物体制造设备的铺粉装置提供的一实施例的结构示意图；图2为图1的主视图，图3为图2的A-A剖视图；图4为本实用新型三维物体制造设备的铺粉装置提供的一实施例的结构分解示意图，如图1至图4所示，三维物体制造设备的铺粉装置包括粉槽座1、具有若干条凹槽的辊筒2，刮刀机构3以及内隔板4，所述粉槽座1两侧的内壁分别向内延伸以使粉槽座1内部自上而下依次形成第一内腔和第二内腔，且第一内腔和第二内腔之间具有通口，所述辊筒2位于第二内腔内，且辊筒2与通口过盈配合，所述刮刀机构3设置于第二空腔内，所述内隔板4用于半包围刮刀机构3并位于辊筒2下方，且内隔板4与粉槽座1两侧的内壁分别形成第一通道37和第二通道38，以使储存在第一空腔内的粉末在辊筒2的运动下从第一通道37或第二通道38下落，所述刮刀机构3包括两片或两片以上刮刀31，用于将从第一通道37或第二通道38下落的粉末铺平到工作区域。

在此需说明的是，本实用新型的所述粉槽座1两侧的内壁分别向内延伸，其可以是整个内壁均向内延伸，只是自内壁顶部至内壁中部，以及自内壁底部至内壁中部呈逐渐递减的延伸趋势，如图3所示，当然，其也可以由两侧的内壁中部某一区域分别向内延伸，只要能够使粉槽座1内部自上而下依次形成第一内腔和第二内腔即可，其还可以采用其它延伸方式，在此不做任何限制。

具体实施中，所述辊筒2和内隔板4的顶部之间还设有具有弹性材质的挡粉板5，优选地，为了使储存在第一空腔内的粉末尽可能多地从第一通道37或第二通道38下落，所述挡粉板5的顶部为圆弧形，所述圆弧形的顶部与辊筒2过盈配合，且圆弧形顶部的周长小于辊筒2的直径。当然，本实用新型中挡粉板5还可以为其它形状，如平板形状等等。

所述刮刀机构3还包括刮刀压座32以及可旋转的刮刀安装座33，所述两片或两片以上刮刀31分别通过刮刀压座32固定在刮刀安装座33上，以当该层粉末铺完时，更换下一片刮刀31用于将从第一通道37或第二通道38下落的粉末铺平到工作区域；所述刮刀机构3还包括第一联轴器34和第一电机35，所述刮刀安装座33的转轴通过第一联轴器34与第一电机35相连，以使刮刀安装座33在第一电机35的驱动下进行旋转运动。具体实施中，刮刀安装座33的转轴通过轴承9安装在粉槽座1的下部，其中轴承9通过轴承压盖8固定在粉槽座1的两侧的孔中，如图1-图4所示。优选地，所述刮刀31的数量为四片，且均匀对称地设置在刮刀安装座33上，以当铺完一次粉时，第一电机35带动刮刀安装座33旋转，切换到另一条刮刀31，这样使得在大型工件成型时，刮刀31可以更换使用，从而增加了刮刀31的寿命。具体实施中，刮刀的数量可根据设计要求具体选择。在此需说明的是，上述刮刀安装座33还可以通过其它驱动装置进行驱动，在此不做一一例举。

具体实施中，所述铺粉装置还包括第二联轴器6和第二电机7，所述辊筒2的转轴通过第二联轴器6与第二电机7相连，以使辊筒2在第二电机7的驱动下进行旋转运动，具体实施中，辊筒2的转轴通过轴承9安装在粉槽座1中部，其中轴承9通过轴承压盖8固定在粉槽座1的两侧孔中。可以理解的是，上述刮刀安装座33所述辊筒2还可以通过其它驱动装置进行驱动，在此不做一一例举。

上述第一电机35和第二电机7固定在电机安装座36上，电机安装座36固定在粉槽座1的一端。

具体实施中，所述上述内隔板4的形状可为图3所示的近似弓形形状，当然还可以近似弧形等其它形状，只要其与粉槽座1两侧的内壁分别形成第一通道37和第二通道38即可。

具体实施中，粉槽座1的两端部设有两盖板，其与粉槽座1的两侧依次围合而形成上述第一空腔和第二空腔，如图1-图4所示，在此需说明的是，图4是局部分解示意图，由于其包含部件太多，所以没有全部示出来，如图4中仅示出了三片刮刀31，而实际上，该实施例的刮刀机构3包括4片刮刀31。图5为本实用新型三维物体制造设备的铺粉装置提供的一实施例的局部结构示意图，即为去掉一盖板后的结构示意图。

本实用新型还提供了一种三维物体制造设备，该设备包括储粉箱10以及上述任一项所述的三维物体制造设备的铺粉装置。下面结合图6和图7详细描述本实用新型的工作原理：

初始位置，刮刀机构3位于成型底板11的左侧，储粉箱10的下方（如图6所示），储粉箱10将一定量（具体粉量可为大于二次以上的铺粉量）的粉末落入粉槽座1中，第二电机7带动送粉滚轴辊筒2顺时针旋转，粉料从粉槽座1的第二通道38漏下来，此时刮刀机构3位于第二通道38左侧，当粉量达到一次铺粉的粉量后，辊筒2停止转动；然后铺粉装置整体向右端移动，即带动刮刀机构3的刮刀31向右端移动，将粉末铺平在成型底板11上，以实现第一次铺粉，等激光完成选择性打印该层粉末所需要的区域后，第二电机7带动送粉滚轴辊筒2逆时针旋转，粉料从粉槽座1的第一通道37漏下来，此时刮刀机构3位于第一通道37右侧（如图7所示），并通过第一电机35驱动刮刀安装座33旋转90度，换到下一片刮刀31，当粉量达到一次铺粉的粉量后，辊筒2停止转动；然后铺粉装置整体向左端移动，即带动刮刀机构3的刮刀31向左端移动，将粉末铺平在成型底板11上，以实现第二次铺粉，如此反复铺粉和刮刀31切换，已完成三维物体的成型。该实施例相比现有技术的单方向铺粉，不仅节省可大量的时间，提高了工作效率，而且还确保在大型金属工件，长时间的打印过程中刮刀31的耐用性，即降低了风险，大大提高了大型金属工件的打印效率，且提升了三维物体的成型质量。

本实用新型的铺粉装置可由驱动机构驱动其在成型底板11上进行往返运动，由于其是本领域的公知技术，因此在此不对其对具体阐述，当然对于驱动机构的具体结构也不做一一例举。另外，本实用新型的储粉箱10也可位于成型底板11的右端，即铺粉装置的初始位置可位于成型底板11的右端，即储粉箱10的下方。

以上实施例仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均应属于本实用新型的保护范围。应当指出，在不脱离本实用新型原理前提下的若干修改和修饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种三维物体制造设备的铺粉装置，其特征在于，包括粉槽座、具有若干条凹槽的辊筒，刮刀机构以及内隔板，所述粉槽座两侧的内壁分别向内延伸以使粉槽座内部自上而下依次形成第一内腔和第二内腔，且第一内腔和第二内腔之间具有通口，所述辊筒位于第二内腔内，且辊筒与通口过盈配合，所述刮刀机构设置于第二空腔内，所述内隔板用于半包围刮刀机构并位于辊筒下方，且内隔板与粉槽座两侧的内壁分别形成第一通道和第二通道，以使储存在第一空腔内的粉末在辊筒的运动下从第一通道或第二通道下落，所述刮刀机构包括两片或两片以上刮刀，用于将从第一通道或第二通道下落的粉末铺平到工作区域。

2.根据权利要求1所述的三维物体制造设备的铺粉装置，其特征在于，所述辊筒和内隔板的顶部之间还设有具有弹性材质的挡粉板。

3.根据权利要求2所述的三维物体制造设备的铺粉装置，其特征在于，所述挡粉板的顶部为圆弧形，所述圆弧形的顶部与辊筒过盈配合，且圆弧形顶部的周长小于辊筒的直径。

4.根据权利要求1至3任一项所述的三维物体制造设备的铺粉装置，其特征在于，所述刮刀机构还包括刮刀压座以及可旋转的刮刀安装座，所述两片或两片以上刮刀分别通过刮刀压座固定在刮刀安装座上，以当该层粉末铺完时，更换下一片刮刀用于将从第一通道或第二通道下落的粉末铺平到工作区域。

5.根据权利要求4所述的三维物体制造设备的铺粉装置，其特征在于，所述刮刀机构还包括第一联轴器和第一电机，所述刮刀安装座的转轴通过第一联轴器与第一电机相连，以使刮刀安装座在第一电机的驱动下进行旋转运动。

6.根据权利要求5所述的三维物体制造设备的铺粉装置，其特征在于，所述铺粉装置还包括第二联轴器和第二电机，所述辊筒的转轴通过第二联轴器与第二电机相连，以使辊筒在第二电机的驱动下进行旋转运动。

7.根据权利要求6所述的三维物体制造设备的铺粉装置，其特征在于，所述内隔板的形状近似弓形。

8.一种三维物体制造设备，其特征在于，包括储粉箱以及权利要求1-7任一项所述的三维物体制造设备的铺粉装置。