CN207655913U - 金属3d打印一站式粉末回收及净化处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置，解决了现有金属3D打印后的粉末回收效率低的问题。它包括旋风分离器，与回收吸管相连通，用于分离轻质杂质与回收粉末；回收缸，与旋风分离器相连通；筛选装置，用于筛除大颗粒；新粉入口，设置在旋风分离器与筛选装置之间，用于加入新粉。本实用新型的回收处理装置大大提高了粉末回收处理的效率，节省成本，且适用于市面上各种机型。

Description

金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置

技术领域

本实用新型涉及金属3D打印机，尤其涉及一种金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置。

背景技术

目前，金属3D打印成本居高的主要原因在于金属粉末的价格比较高，制造相同尺寸的零件时所使用的金属粉末成本比传统加工方法更高，同时粉末利用率低，无法重复使用，造成浪费严重。现有金属3D打印机的粉末处理一般包含“取出打印件-搜集多余粉末-筛粉-收集”几个步骤，国内设备、国外早期机型、低中端设备很少配备包含上述所有步骤的集成化粉末处理设备，粉末的回收、筛分需要手动完成，在各种中间设备或者容器中频繁切换，使得整个粉末处理的过程长达5小时甚至更多。另外，分体式的粉末处理设备(比如独立的混粉机、筛粉机、烘干机等)，需要在设备间来回切换，无法避免人员直接与有害的金属粉尘接触。在实际的操作过程中，即使佩戴口罩、防护眼镜、防护服，仍然无法完全避免扬尘与皮肤接触。导致眼镜疼痛、皮肤瘙痒，长期危害大。如此长时间的处理过程，严重占用了设备的有效开机时间、降低了产能，同时操作人员陷入高污染、简单而繁琐的工作中，产生消极的工作状态。同时，金属3D打印过程中，在激光作用下会产生大量的飞溅物。这些飞溅物会沉积在未烧结的粉末中，孔网筛除技术只能去除大颗粒，对于极为细小的飞溅物不起作用，因此飞溅物会被带入下一个打印作业循环中，严重影响后续打印质量。因此，现有的回收设备具有如下问题：

(1)回收、筛选采用独立的设备，无法一站式处理，需要在不同的设备间 切换，粉末直接暴露在空气中，存在氧化和爆炸的风险，且对人体存在健康隐患；

(2)孔网筛除技术只能去除大颗粒，对于极为细小的3D打印飞溅物不起作用；

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种实现3D打印机的粉末的一站式回收和再利用的装置。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置，包括：

旋风分离器，用于分离轻质杂质与回收粉末；

回收缸，与所述旋风分离器相连通；

筛选装置，与所述回收缸连通，用于筛除回收粉末中的大颗粒；

新粉入口，设置在所述旋风分离器与所述筛选装置之间并与所述筛选装置连通，用于加入新粉，所述新粉用于与回收粉末混合。

进一步地，所述旋风分离器与所述回收缸之间设有截止阀。

进一步地，还包括用于控制新粉和回收粉末混合比的控制组件。

进一步地，还包括新粉缸，所述新粉缸与所述新粉入口相连通。

进一步地，所述新粉入口上设有可拆卸密封装置。

进一步地，所述筛选装置包括壳体和设置在所述壳体内部的筛网，所述壳体上设有用于粉末进入的进口和用于粉末排出的出口，所述壳体上连接有振动 电机。

进一步地，还包括用于混合新粉和回收粉末的混粉器。

进一步地，还包括料仓，所述料仓与所述筛选装置相连通，所述料仓用于收集存放混合好的新粉和回收粉末。

进一步地，还包括回收吸管，可进入打印机仓室；所述回收吸管与所述旋风分离器相连通。

进一步地，所述料仓为可拆卸料仓，与所述筛选装置可拆卸连接，与打印机料缸可拆卸连接。

进一步地，还包括运送装置，所述运送装置用于运送所述料仓。

相比现有技术，本实用新型的目的的有益效果在于：

(1)在处理回收粉末的过程中加入新粉，加快回收处理的进程，提高回收处理的效率；

(2)在流程中加入旋风分离器，预先将细小飞溅物筛出，防止飞溅物被带入下一个打印作业中。

附图说明

图1为本实用新型金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置的结构示意图；

图2为本实用新型金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置的另一角度的结构示意图；

图3为本实用新型金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置的流程示意图。

图中：10、旋风分离器；11、截止阀；12、第一电动控制阀；13、第二电动控制阀；20、回收缸；21、第四电动控制阀；30、筛选装置；31、振动电机；32、进口；33、出口；40、新粉入口；41、控制组件；42、新粉缸；43、喉管；44、第三电动控制阀；50、混粉器；51、混合管；52、驱动电机；60、料仓；61、输送管；70、回收吸管；80、打印机仓门；81、操作口；90、烘干箱。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，一种金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置，包括如下机构，旋风分离器10，用于分离轻质杂质与回收粉末；回收缸20，与旋风分离器10相连通；筛选装置30，与回收缸连通，用于筛除回收粉末中的大颗粒；新粉入口40，设置在旋风分离器10与筛选装置30之间并与筛选装置连通，用于加入新粉，新粉用于与回收粉末混合。

在处理回收粉末的过程中加入新粉，加快回收处理的进程，提高回收处理的效率；同时选用旋风分离器10，预先将细小飞溅物筛出，防止飞溅物被带入下一个打印作业中。

为了完全避免扬尘，在粉末清理时采用“吸入式”，避免采用原始的“扫刷”方式，完全避免扬尘，还包括回收吸管70，可进入打印机仓室，回收吸管70与打印机仓室可拆卸连接，回收吸管70与旋风分离器10相连通，回收吸管70可通过在打印机仓门80上预留的操作口81进入打印机仓室，在打印机工作时，操作口81处于封闭状态。回收吸管70也可直接设置在打印机仓室中，在打印 机工作时断开与旋风分离器10的连接并密封。

还包括料仓60，料仓60与所述筛选装置30相连通，料仓60用于收集存放混合好的新粉和回收粉末。

国内设备、国外早期机型、低中端设备很少配备包含上述操作步骤的粉末处理终端，然而整个粉末处理的时间长达5小时甚至更多。本实用新型将回收、混合、筛选、存放设备相连通，能够将粉末处理时间缩短至1小时以内，按照每年每台打印机200个订单计算，则至少增加800个小时产能；同时还能节约人力，进一步创造价值。

将各设备集成在一起还有另一个好处，解决了职业健康防护问题，本实用新型提供的一站式的粉末处理装置，操作人员只需要将新粉导入整体装置，其余步骤均在封闭环境下进行。有效避免了回收处理过程中操作人员与有害金属粉末的接触。

优选的，旋风分离器10可采用多级模式，保证细小飞溅物等轻质杂质完全与回收粉末分离。轻质杂质可经由吸尘器吸出，无需专用设备，降低成本。

旋风分离器10与回收缸20之间设有截止阀11，防止回收粉末回流到旋风分离器10中。

新粉入口40可设置在旋风分离器10与回收缸20之间的连接管上，位于截止阀11下方；也可设置在回收缸20上，或者筛选装置30上，或者回收缸20与筛选装置30之间的混合管51上，或者筛选装置30与料仓60之间的连接管上。

新粉入口40上设置可拆卸密封装置，在需要添加新粉时开启，加入新粉；也可将新粉入口40上设置新粉缸42，新粉缸42内存储大量新粉，定时排入回 收缸20或连接管或筛选装置30中与回收粉末混合。

由于对新粉和回收粉的混合比例有要求，人工加粉可自行控制新粉量，但为了进一步提高整体装置的智能化，在新粉入口40上设置新粉缸42来加入新粉时，本装置还需设置用于控制新粉和回收粉末混合比的控制组件41，该控制组件41包括喉管43，喉管43设置在新粉缸42与新粉入口40之间，喉管43与使用的金属粉末的流动性有关，针对不同的金属粉末调节流量。控制组件41还包括控制电路，控制电路用于控制喉管43和接收回收缸20底部用于检测回收粉末重量的传感器发送的信号，保证新粉和回收粉末的混合比在1:1至100:1之间。

筛选装置30的结构如下：包括壳体和设置在壳体内部的筛网，壳体上设有用于粉末进入的进口32和用于粉末排出的出口33，壳体上连接有振动电机31。

为了使新粉和回收粉末混合更均匀，本装置还包括用于混合新粉和回收粉末的混粉器50，混粉器50可以设置回收缸20上，包括设在回收缸20中的螺旋杆以及与螺旋杆传动连接的驱动电机52；混粉器50也可独立设置，包括混粉器50壳体、设置在是混粉器50壳体内部的螺旋杆以及与螺旋杆传动连接的驱动电机52。

结合上述结构，新粉和回收粉末具有如下几种混合模式：

实施例一：新粉入口40设置在旋风分离器10与回收缸20之间的连接管或回收缸20，新粉进入回收缸20中，混粉器50位于回收缸20中的螺旋杆将新粉和回收粉末混合，而后一起进入筛选装置30，筛除大颗粒。

实施例二：如图1、图2所示，新粉入口40设置在回收缸20与筛选装置30的混合管51上，新粉进入混合管51中，混合管51与混粉器50相连通，新 粉和回收粉末经混合管51一起进入混粉器50，经混粉器50混合后一起进入筛选装置30，筛除大颗粒。

实施例三：新粉入口40设置在筛选装置30上，新粉直接进入筛选装置30内，回收粉末也进入筛选装置30，新粉和回收粉末在筛选装置30中混合并筛除大颗粒。

实施例四：新粉入口40设置在筛选装置30与料仓60的连接管上，混粉器50位于新粉入口40下方，新粉进入混粉器50中，回收粉末经筛选装置30筛除大颗粒后进入混粉器50，混粉器50内的螺旋杆将新粉和回收粉末混合，而后排入料仓60中。

上述实施例中，当新粉入口40上设置有可拆卸密封装置时，新粉可选用人工加入定量粉末，也可将新粉入口40与新粉缸42可拆卸连接，再从新粉缸42内加入定量新粉；当新粉入口40上固定连接有新粉缸42时，新粉的流量经由喉管43控制。

回收吸管70和旋风分离器10之间设有第一电动控制阀12；旋风分离器10和回收缸20之间设有第二电动控制阀13；当新粉入口40设置在筛选装置30与回收缸20之间的连接管上，同时新粉入口40上连接有新粉缸42，可在新粉缸42与筛选装置30之间设置第三电动控制阀44；回收缸20与筛选装置30之间设有第四电动控制阀21。通过电动控制阀控制各设备之间的粉末流通，电动控制阀可由控制电路控制，进一步实现智能化控制，无需人员值守。

为实现一站式回收、净化处理和再利用，所述料仓60为可拆卸料仓60，与所述筛选装置30可拆卸连接，与打印机料箱可拆卸连接。粉末进入料仓60后，料仓60可移动至烘干箱90中烘干，而后将料仓60与打印机的料缸相连通，将 粉末排入料缸中再利用；或者直接将料仓60与打印机的料缸连通。料仓60底部设有输送管61，料仓60通过输送管61与料缸相连通。

为实现本装置适用所有激光烧结机型的3D打印机，回收吸管70与打印机仓室可拆卸连接，输送管61与料缸也为可拆卸连接。当回收吸管70以及输送管61与打印机本体分离，本装置可整体移动，并与另一台打印机相连接。

装有粉末的料仓60较重，为了方便料仓60移动，本装置还包括运送装置，运送装置可为水平运送装置和竖直运送装置，依照料仓60、烘干箱90、打印机料缸之间的位置移动。

烘干箱90为真空烘干箱，料仓60在运送装置的作用下整体进入烘干箱中进行烘干，料仓60位于烘干箱中时，烘干箱为半真空状态。

为了进一步防止粉末氧化以及加强粉末流通，打印机仓室、旋风分离器10、回收缸20、振动筛选装置30以及料仓60之间流通有惰性气体，惰性气体为N2或Ar。打印机仓室中的惰性气体自循环，另一道惰性气体从回收吸管70排入，经过各设备至料仓60排出。

一种金属3D打印一站式回收与净化处理方法，包括如下步骤：

回收步骤：回收吸管70进入打印机仓室，吸收打印机仓室内的残留粉末；

轻质杂质分离步骤：回收吸管70吸收的残留粉末进入旋风分离器10，经旋风分离器10分离回收粉末和轻质杂质，轻质杂质被吸出，回收粉末进入回收缸20中；

新旧粉混合步骤：新粉从新粉入口40进入，与回收粉末混合，经混合、筛除其中的大颗粒，形成混合粉末，进入料仓60；混合与筛除不分前后顺序；

在进行回收步骤、轻质杂质分离步骤、新旧粉混合步骤和再利用步骤前，打印机仓室、旋风分离器10、回收缸20、筛选装置30以及移动式料仓60之间流通有惰性气体，并持续流通至步骤结束。

还包括再利用步骤：混合粉末进入料仓60中，料仓60在运送装置的作用下运送至烘干箱中并烘干混合粉末，将料仓60底部的输送管61与打印机中的料缸相连接，将混合粉末加入料缸中，再次进入3D打印流程。

更具体的操作实施例之一如下：

回收时，先将回收吸管70插入打印机仓门80上的操作口81，打开第一电动控制阀和第二电动控制阀，关闭第四电动控制阀，回收吸管70和操作口81之间设置密封件，回收吸管70在人员操作下对打印机仓室内的粉末以及飞溅物等轻质杂质进行吸取，吸取后的回收粉末进入旋风分离器10中，细小飞溅物等轻质杂质从旋风分离器10顶端被吸出，回收粉末进入回收缸20中；打开第三电动控制阀和第四电动控制阀，新粉经喉管43流入混合管51中，与回收粉末在混合管51中进行预混合，而后进入筛选装置30中，新粉和回收粉末在筛选装置30中彻底混合并将大颗粒筛除，完成混合后粉末进入料仓60，倒掉留在振动筛选装置30中的大颗粒；料仓60在运送装置的作用下整体进入烘干箱中，完成烘干后，再在运送装置的作用下提升至打印机仓室上方，将料仓60底部的输送管61与粉盒相连接，粉末在重力的作用下进入粉盒中，进入下一个打印环节。

惰性气体输入口设置有控制阀，用于控制惰性气体流量，避免浪费，图3上的箭头为惰性气体流通方向。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型所要求保护的范围。

Claims (11)

1.一种金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置，其特征在于，包括：

旋风分离器，用于分离轻质杂质与回收粉末；

回收缸，与所述旋风分离器相连通；

筛选装置，与所述回收缸连通，用于筛除回收粉末中的大颗粒；

新粉入口，设置在所述旋风分离器与所述筛选装置之间并与所述筛选装置连通，用于加入新粉，所述新粉用于与回收粉末混合。

2.如权利要求1所述的金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置，其特征在于，所述旋风分离器与所述回收缸之间设有截止阀。

3.如权利要求1所述的金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置，其特征在于，还包括用于控制新粉和回收粉末混合比的控制组件。

4.如权利要求1所述的金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置，其特征在于，还包括新粉缸，所述新粉缸与所述新粉入口相连通。

5.如权利要求1所述的金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置，其特征在于，所述新粉入口上设有可拆卸密封装置。

6.如权利要求1所述的金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置，其特征在于，所述筛选装置包括壳体和设置在所述壳体内部的筛网，所述壳体上设有用于粉末进入的进口和用于粉末排出的出口，所述壳体上连接有振动电机。

7.如权利要求1所述的金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置，其特征在于，还包括用于混合新粉和回收粉末的混粉器。

8.如权利要求1-7任一条所述的金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装 置，其特征在于，还包括料仓，所述料仓与所述筛选装置相连通，所述料仓用于收集存放混合好的新粉和回收粉末。

9.如权利要求1-7任一条所述的金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置，其特征在于，还包括回收吸管，可进入打印机仓室；所述回收吸管与所述旋风分离器相连通。

10.如权利要求8所述的金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置，其特征在于，所述料仓为可拆卸料仓，与所述筛选装置可拆卸连接，与打印机料缸可拆卸连接。

11.如权利要求10所述的金属3D打印一站式粉末回收及净化处理装置，其特征在于，还包括运送装置，所述运送装置用于运送所述料仓。