CN209532093U - 一种可调平的3d金属打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调平的3D金属打印机，包括打印平台，打印平台上设有凹进的粉末缸与建造室，粉末缸内设有与粉末缸内壁密封配合的粉末载板，粉末载板能够在粉末缸内上下移动，建造室内设有与建造室内壁密封配合的打印基板，打印基板底面四角处设有顶杆，顶杆能够通过工控板驱动上升或下降，还包括设于打印基板上方的刮刀和激光器，刮刀能够进行升降与平移，从而将粉末从粉末缸内刮入建造室，当需要进行调平的时候，驱动刮刀下降至与打印基板间隙为1‑2mm，使用塞尺塞入间隙测量间隙，并通过工控板调节每个顶杆的高度直至与刮刀与打印基板间的间隙处处相等，使刮刀刮入粉末时铺粉均匀，提高了打印效果。

Description

一种可调平的3D金属打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印机领域，尤其涉及一种可调平的3D金属打印机。

背景技术

对于大打印空间的金属机(200mm*200mm以上)，打印基板的调平是一个关键的问题，整个打印基板的平整与否严重影响到首层铺粉到粉末载板时，粉末的均匀及平整。完美的底层铺粉是后续打印好的基本需求，因为底层基础决定上层建筑，但在实际使用中，刮刀在安装时就可能会倾斜影响铺粉，导致粉末铺的厚度不均匀，也可能刮刀在安装时完全水平但是打印基板在安装时存在一定角度，这些均会对打印质量造成影响，现有技术下的解决方式是在打印基板四角设置顶丝，如果某一块凹陷，顶起粉末载板调整。但是顶丝孔减少了可打印的区域面积，而且由于SLM技术打印需要之后使用热处理释放零件应力，打印基板在热处理后，顶丝孔中附带的粉末可能粘接顶丝孔导致顶丝卡丝。且此种方式最大的难点在于调平困难，需要反复人工调平，且没有数值，纯粹凭借经验调整。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种可调平的3D金属打印机，能够使打印基板保持平整，满足底层铺粉的需求，进而提高整体的打印质量，本实用新型通过如下方式解决该技术问题：一种可调平的3D金属打印机，包括打印室，位于打印室底部的打印平台，打印平台上依次分布有粉末缸与建造室以及集粉仓，粉末缸内设有能够上下移动的粉末载板，粉末载板与粉末缸内壁配合，所述建造室内设有与建造室内壁配合的打印基板，所述打印基板底面四角处设有顶杆，所述顶杆通过工控板控制上升或下降，所述打印平台上方设有刮刀和激光器，所述刮刀能够进行升降与平移从而将粉末从粉末缸内刮入建造室，所述激光器安装在水平移动机构上，所述激光器能够在水平移动机构的驱动下按照指定路径照射建造室的粉末使其固化，当需要进行调平的时候，驱动刮刀下降至与打印基板间隙为1-2mm，使用塞尺塞入间隙测量间隙，并通过工控板调节每个顶杆的高度直至与刮刀与打印基板间的间隙处处相等，从而达到调平打印基板使得刮刀刮入粉末时铺粉均匀，提高了打印效果。

作为本实用新型的一种优选实施方案，所述顶杆与打印基板底面通过球形铰链铰接，在稳固连接的同时也能自由的进行转动。

作为本实用新型的一种优选实施方案，所述集粉仓由漏斗槽，连接于漏斗槽底部的集粉瓶构成，能够收集多余的粉末，提高利用率。

作为本实用新型的一种优选实施方案，所述打印平台为凹进平台，粉末缸、建造室与漏斗槽均设于所述凹进平台内，防止粉末泄出。

作为本实用新型的一种优选实施方案，所述打印室侧壁上设有横跨所述粉末缸、建造室与漏斗槽的横向导轨，所述横向导轨设有通过横向伺服电机驱动的第一滑块，第一滑块上设有竖向导轨，所述竖向导轨上设有通过竖向伺服电机驱动的刮刀。

作为本实用新型的一种优选实施方案，所述刮刀的刀身与横向导轨垂直，所述刮刀的刀刃为橡胶材质，所述刮刀的长度与凹进平台的宽度一致。

作为本实用新型的一种优选实施方案，所述刮刀的刀身上设有与所述刮刀刀刃平行的导轨，所述导轨上设有通过纵向伺服电机驱动的第二滑块，所述第二滑块上设有测距装置，所述测距探头与工控板相连。

作为本实用新型的一种优选实施方案，所述横向伺服电机与纵向伺服电机与工控板相连。

作为本实用新型的一种优选实施方案，所述测距装置为探针或激光测距仪。

作为本实用新型的一种优选实施方案，所述打印平台上方设有将所述刮刀、激光器与水平移动机构包覆在内的罩盖，打印时先密封罩盖再往里填充惰性气体，保证一个稳定的反应环境。

附图说明

以下结合附图来对本实用新型进行进一步说明：

图1为本实用新型的剖视图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型的刮刀侧视图。

其中：100-粉末缸，200-建造室，300-粉末，110-粉末载板，210-打印基板，220-顶杆，230-球形铰链，400-打印平台，500-漏斗槽，510-集粉瓶， 600-横向导轨，610-横向伺服电机，620-竖向导轨，630-竖向伺服电机，640- 刮刀，650-第一滑块，641-纵向导轨，642-纵向伺服电机，643-第二滑块， 644-测距装置，645-刀刃，646-刀身，700-激光器，710-水平移动装置，800- 打印室。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本实用新型进行进一步阐述：

如图1和图2所示，一种金属打印机，包括一个打印室800，打印室800 底部设有打印平台400，设于打印平台400上方的刮刀640与激光器700，该打印平台400为一个凹进平台，粉末缸100与建造室200设于该凹进平台内，粉末缸100中具有一个通过顶升气缸或伺服电机驱动其上下移动的粉末载板110，粉末载板110周缘与建造室200内壁密封配合，同样的，建造室 200中也具有一个可上下移动的打印基板210，打印基板210的周缘与建造室200内壁密封配合，激光器700正对于该打印基板210，激光器700与水平移动机构710相连，水平移动机构710能够控制激光器700在二维平面内沿指定路径进行移动，路径由所需打印物品的三维模型按照指定层厚分层所得的二维图形加工而成。

打印初始时，密封打印室800并往里填充惰性气体，打印基板210上升至与凹进平台的表面齐平，粉末载板110下降至粉末缸100底部，向粉末缸 100内填充金属粉末至与凹进平台的表面齐平，打印时，粉末载板110上升一个单位距离(该单位距离为三维模型分层时选择的层厚)将粉末部分顶出，打印基板210下降一个单位距离在建造室200中生成一个能够容纳粉末300 的凹腔，随后刮刀640工作将顶出的粉末300刮入建造室200内，激光器700 在水平移动机构710的驱动下按照预设路径对建造室200中的粉末进行照射使其固化，随后再重复以上打印步骤直至完成整个打印步骤。

具体的，打印基板210面积小于粉末载板110面积，这样每次粉末载板 110顶出的粉末量均大于建造室200所能容纳的粉末量，使得刮刀640刮下的粉末300能够确保填满建造室200，避免了由于粉末300分布不均导致激光固化时产生瑕疵，为了处理多余的粉末300，建造室200相对于粉末缸100 的一侧还设有集粉仓，集粉仓由漏斗槽500和安装在漏斗槽500底部的集粉瓶510构成，用于收集粉末300，使得回收的粉末300能够重新得以利用。

打印室800侧壁上设有横向导轨600，该横向导轨600上设有通过横向伺服电机610驱动的第一滑块650，第一滑块650上设有竖向导轨620，刮刀640装设在竖向导轨620上并通过竖向伺服电机630驱动其上下运作，刮刀640的刀身646与横向导轨600垂直，刀刃645为橡胶材质防止刮伤打印基板210，刀身646长度则与凹进平台的宽度一致，能够刮净粉末避免残留。

为了防止由于打印基板210和刮刀640之间并非完全水平导致铺粉不均，影响后续的打印质量，还设有调平机构，其包括位于打印基板210底部四角的四个顶杆220，打印基板210通过顶杆220驱动其上下移动，该顶杆 220顶端与打印基板210的底面通过球形铰链230铰接，从而在稳固连接的同时也能进行自由转动，使打印基板能够以一定的倾角偏转，四个顶杆220 的信号线统一与工控板相连，通过工控板的指令进行同步上升或下降，也能通过工控板单独控制其中一个顶杆220进行升降，从而起到操控打印基板 210倾斜角度的功能，使用时，通过工控板驱动打印基板210上升至与底面齐平，再控制刮刀640降下至与打印基板210表面仅具有1-2mm的间隙，使用塞尺塞入间隙测量间距，并通过工控板微调每一根顶杆直至刮刀640与打印基板210间的间隙处处相等，由此起到调平的效果。

具体的，工控板控制顶杆220以级进的形式上升或下降，每次级进的间距为0.1mm,较高的级进分辨率使得打印基板能够精确的调平到最合适的摆放角度，为良好的打印效果提供坚实的基础。

由于人工采用塞尺进行测量的方式依旧会有误差存在而且较为繁琐，该调平机构还可以通过检测装置进行自动检测，该检测装置的结构如图3所示，其包括设于刀身646上的横向导轨600，该横向导轨600与刮刀刀刃645平行，该横向导轨600上设有通过纵向伺服电机642驱动的第二滑块643，第二滑块643上安装有测距装置644，该测距装置644与横向伺服电机610以及纵向伺服电机642均与工控板相连，使用时，通过工控板驱动横向伺服电机610与纵向伺服电机620，使得测距装置644分别移动至打印基板210四个角的方位并进行测距，记录四个距离数据，然后手动操作顶杆220使四个距离数据归为一致，当然，在本实用新型中，也可以采用全自动的手段，如选定其中一个距离数据，计算其他三个距离数据与选定距离数据的差值，再驱动顶杆220运行相应距离差值，达到校准的效果，此外，测距装置644可以为测距探针也可以采用激光测距仪，这些测距手段均能实现预期效果，综上通过上述的手段，能够自动进行操作使得刀刃645和打印基板210间的距离处处相等，达到均匀铺粉的效果，并且调平更为精确快捷。

综合以上，本实用新型通过采用调平装置，实现了铺粉均匀的效果，提高了打印质量。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种可调平的3D金属打印机，包括打印室(800)，位于打印室(800)底部的打印平台(400)，打印平台(400)上依次分布有粉末缸(100)、建造室(200)以及集粉仓，粉末缸(100)内设有能够上下移动的粉末载板(110)，粉末载板(110)与粉末缸(100)内壁配合，所述建造室(200)内设有与建造室(200)内壁配合的打印基板(210)，所述打印平台(400)上方设有刮刀(640)和激光器(700)，所述刮刀(640)能够进行升降与平移从而将粉末(300)从粉末缸(100)内刮入建造室(200)，所述激光器(700)安装在水平移动机构(710)上，所述激光器(700)能够在水平移动机构(710)的驱动下按照指定路径照射建造室(200)内的粉末(300)使其固化，其特征在于：所述打印基板(210)底面四角处设有顶杆(220)，所述顶杆(220)通过工控板控制上升或下降。

2.按照权利要求1所述的可调平的3D金属打印机，其特征在于：所述顶杆(220)与打印基板(210)底面通过球形铰链(230)铰接。

3.按照权利要求1所述的可调平的3D金属打印机，其特征在于：所述集粉仓由漏斗槽(500)，连接于漏斗槽(500)底部的集粉瓶(510)构成。

4.按照权利要求3所述的可调平的3D金属打印机，其特征在于：打印平台(400)为凹进平台，所述粉末缸(100)、建造室(200)与漏斗槽(500)均设于所述凹进平台内。

5.按照权利要求4所述的可调平的3D金属打印机，其特征在于：所述打印室(800)侧壁上设有横跨所述粉末缸(100)、建造室(200)与漏斗槽(500)的横向导轨(600)，所述横向导轨(600)设有通过横向伺服电机(610)驱动的第一滑块(650)，第一滑块(650)上设有竖向导轨(620)，所述竖向导轨(620)上设有通过竖向伺服电机驱动(630)的刮刀(640)。

6.按照权利要求5所述的可调平的3D金属打印机，其特征在于：所述刮刀(640)的刀身(646)垂直于横向导轨(600)，所述刮刀(640)的刀刃(645)为橡胶材质，所述刮刀(640)的长度与凹进平台的宽度一致。

7.按照权利要求6所述的可调平的3D金属打印机，其特征在于:所述刮刀(640)的刀身(646)上设有与所述刀刃(645)平行的纵向导轨(641)，所述纵向导轨(641)上设有通过纵向伺服电机(642)驱动的第二滑块(643)，所述第二滑块(643)上设有测距装置(644)，所述测距装置(644)与工控板相连。

8.按照权利要求7所述的可调平的3D金属打印机，其特征在于：横向伺服电机(610)和纵向伺服电机(642)均与工控板相连。

9.按照权利要求7所述的可调平的3D金属打印机，其特征在于：所述测距装置(644)为探针或激光测距仪。