CN209851599U - 用于制造三维物体的多功能设备 - Google Patents

Abstract

一种用于制造三维物体的多功能设备，包括烧结机构、冷却机构和传输机构，传输机构贯穿设置于烧结机构和冷却机构的下方，以使当前成型缸在制件烧结完成后，通过传输机构运输至冷却机构内进行冷却，且下一个成型缸通过传输机构运输至烧结机构内进行烧结，本实用新型避免了现有技术需人工将成型缸转运至设备外的冷却区域，在此转运过程，高温的成型缸给人工身体带来不利，且成型缸的粉尘在长时间转运过程也可能被污染的弊端，因此，本实用新型安全性更高，且由于避免了余粉的污染，使得余粉可更好地被回收利用，节约了成本，而且，成型缸在冷却机构进行冷却时，另一个成型缸可在烧结机构进行烧结工作，大大提高了设备的工作效率。

Description

用于制造三维物体的多功能设备

技术领域

本申请涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种用于制造三维物体的多功能设备。

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择性激光烧结技术，其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，铺粉辊筒将一层粉末材料平铺在机构已成型零件的上表面，加热装置将粉末加热至设定的温度，振镜系统控制激光器按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末熔化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，铺粉辊筒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，直至完成整个制件制造。

上述制件烧结完成后，成型缸需要在惰性气体保护的环境下冷却到一定温度，然后再进行成型的清理和取件，然而，制件的冷却需要很长的时间，尤其是复杂的制件，而设备在这段时间便不能进行制件烧结工作，从而大大降低了设备的工作效率。目前，针对这一技术问题，提出了备用成型缸，即在当前成型缸烧结完成后，需人工通过叉车将其转运至设备外部进行冷却，同时换一个成型缸进入设备以进行制件烧结工作，该方法虽然可以解决工作效率低的缺陷，但人工在将成型缸转运至冷却区域的这个阶段，不仅会使人工接触高温和环境，从而给人身带来安全隐患；而且，成型缸的粉尘在转运过程也可能被污染，从而不利于余粉的回收，进而造成粉末的浪费。

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工作效率高，安全性高的用于制造三维物体的多功能设备。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于制造三维物体的多功能设备，包括烧结机构、冷却机构和传输机构，所述传输机构贯穿设置于烧结机构和冷却机构的下方，以使当前成型缸在制件烧结完成后，通过传输机构运输至冷却机构内进行冷却，且下一个成型缸通过传输机构运输至烧结机构内进行烧结。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述烧结机构包括第一腔体、送粉装置、激光器、振镜系统、铺粉装置和两个或两个以上成型缸，所述送粉装置、激光器和振镜系统设置于第一腔体内，且位于铺粉装置上方，所述成型缸设置于第一腔体内，且铺粉装置可在成型缸上方进行移动，以将粉末平铺到工作区域。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述激光器和振镜系统均为两个。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述冷却机构包括第二腔体，设置在第二腔体内的第一缸盖和第一驱动单元，所述第一缸盖上设有至少一个进气口和至少一个出气口，以当成型缸移入第二腔体内时，第一缸盖在第一驱动单元的控制下进行下降并盖住成型缸，以使惰性气体通过进气口进入成型缸内用于对成型缸进行冷却。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述传输机构包括平行设置的两根横杆、并排设置在两根横杆之间的若干根长辊筒和若干根短辊筒，以及驱动长辊筒和短辊筒转动的第二驱动单元，若干根短辊筒位于成型缸下方，且分别设置在两根横杆之间的两侧，以使驱动成型缸进行上下升降运动的第三驱动单元贯穿传输机构设置于成型缸的下方。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述多功能设备还包括用于对成型缸进行预热的预热机构，所述传输机构还贯穿设置于预热机构的下方，以使制件烧结完成后，将烧结机构内的成型缸通过传输机构运输至冷却机构内进行冷却，并将预热机构的成型缸通过传输机构运输至烧结机构内进行烧结，且将新的成型缸运输至预热机构内进行预热。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述预热机构包括第三腔体、设置在第三腔体内的第二缸盖和第四驱动单元，所述第二缸盖上设有加热元器件，当成型缸移入第三腔体内时，第二缸盖在第四驱动单元的控制下进行下降并盖住成型缸，以使加热元器件对成型缸进行预热。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述传输机构的两侧设有转运小车，用于承载成型缸，并将成型缸移入和/或移出多动能设备。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述转运小车上设有与传输机构结构相同的传输组件，以用于将成型缸从转运小车运输至多动能设备，或者将成型缸从多功能设备运输至转运小车上。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述转运小车的侧边还设有电磁铁，以使转运小车和多功能设备可靠连接。

本实用新型的用于制造三维物体的多功能设备，通过包括烧结机构、冷却机构和传输机构，所述传输机构贯穿设置于烧结机构和冷却机构的下方，以使当前成型缸在制件烧结完成后，通过传输机构运输至冷却机构内进行冷却，且下一个成型缸通过传输机构运输至烧结机构内进行烧结，使得本实用新型的设备不仅具有烧结功能，还具有冷却功能，从而避免了现有技术需人工将成型缸转运至设备外的冷却区域，在此转运过程，高温的成型缸给人工身体带来不利，且成型缸的粉尘在长时间转运过程也可能被污染的弊端，因此，本实用新型的设备安全性更高，且由于避免了余粉的污染，使得余粉可更好地被回收利用，节约了成本，而且，成型缸在冷却机构进行冷却时，另一个成型缸可在烧结机构进行烧结工作，从而不占用设备打印时间，大大提高了设备的工作效率。

附图说明

图1为本实用新型用于制造三维物体的多功能设备提供的一实施例的结构简图；

图2为本实用新型用于制造三维物体的多功能设备提供的另一实施例的结构简图；

图3为本实用新型用于制造三维物体的多功能设备提供的另一实施例的正视图；

图4为本实用新型用于制造三维物体的多功能设备提供的另一实施例的俯视图。

图中标记如下：

1、烧结机构，2、冷却机构，3、转运小车，4、传输机构，5、预热机构，1.1、激光器，1.2、送粉装置，1.3、铺粉装置，1.4、成型缸，1.5、第三驱动单元，1.6、供粉装置，2.1、第一驱动单元，2.2、第一缸盖，4.1、第二驱动单元，5.1、第四驱动单元，5.2、第二缸盖。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，用于制造三维物体的多功能设备包括烧结机构1、冷却机构2和传输机构4，所述传输机构4贯穿设置于烧结机构1和冷却机构2的下方，以使当前成型缸1.4在制件烧结完成后，通过传输机构4运输至冷却机构2内进行冷却，且下一个成型缸1.4通过传输机构4运输至烧结机构1内进行烧结。具体地，成型缸1.4在烧结机构1的打印工作位置A完成一个完整的打印工作后，由传输机构4从工作位置A移动到冷却机构2的工作位置B进行冷却，并在冷却完成后转移到清粉工作区域。

所述烧结机构1包括第一腔体、送粉装置1.2、激光器1.1、振镜系统、铺粉装置1.3和两个或两个以上成型缸1.4，所述送粉装置1.2、激光器1.1和振镜系统设置于第一腔体内，且位于铺粉装置1.3上方，所述成型缸1.4设置于第一腔体内，且铺粉装置1.3可在成型缸1.4上方进行移动，以将粉末平铺到工作区域。

具体地，所述激光器1.1和振镜系统均为两个，这样能同时进行多个点的烧结任务，提高打印效率。参见图4，所述烧结机构1还包括供粉装置1.6，所述供粉装置1.6置于地面，且装有大量粉末，粉末由输送装置抽送至设备上方的送粉装置1.2内，然后定向定时定量掉落在成型缸1.4的基板上，由铺粉装置1.3平铺至工作区域。

所述成型缸1.4包括基板和第三驱动单元1.5，所述第三驱动单元1.5用于控制基板进行上下升降运动，基板用于烧结，基板下有活塞部件，能保证基板在成型缸1.4体中上下运动并且不漏粉末，不泄露气体。具体地，第三驱动单元1.5由电机减速机以及丝杆控制运动，并且带有2至4根花键轴或光轴导向，保证基板运动的平衡。

所述冷却机构2包括第二腔体，设置在第二腔体内的第一缸盖2.2和第一驱动单元2.1，所述第一缸盖2.2上设有至少一个进气口和至少一个出气口，以当成型缸1.4移入第二腔体内时，第一缸盖2.2在第一驱动单元2.1的控制下进行下降并盖住成型缸1.4，以使惰性气体通过进气口进入成型缸1.4内用于对成型缸1.4进行冷却。具体地，所述第一缸盖2.2上还设有含氧含量和压力检测系统，用于实时监测成型缸1.4内的氧含量和压力。

所述传输机构4包括平行设置的两根横杆、并排设置在两根横杆之间的若干根长辊筒和若干根短辊筒，以及驱动长辊筒和短辊筒转动的第二驱动单元4.1，若干根短辊筒位于成型缸1.4下方，且分别设置在两根横杆之间的两侧，以使驱动成型缸1.4进行上下升降运动的第三驱动单元1.5贯穿传输机构4设置于成型缸1.4的下方。具体地，所述长辊筒和短辊筒的辊筒表面裹胶，以用于提供缸体移动的摩擦力。

在一具体实施例中，所述传输机构4的两侧设有转运小车3，用于承载成型缸1.4，并将成型缸1.4移入和/或移出多动能设备。例如，成型缸1.4在冷却区域由惰性气体保护冷却到合适温度后，可由转运小车3将缸体转移到清粉区域。

所述转运小车3上设有与传输机构4结构相同的传输组件，以用于将成型缸1.4从转运小车3运输至多动能设备，或者将成型缸1.4从多功能设备运输至转运小车3上。在此需说明的是，所述转运小车3的传输组件，其可以与传输机构4的结构基本相同，仅仅驱动辊筒运动的动力不同，例如，传输组件的驱动动力可为电动，而转运小车3的驱动动力可为手动，因为成型缸1.4在转运小车3上不需要移动太多距离，例如，可通过摇动转运小车3的把手，将成型缸1.4平稳转移到转运小车3上。优选地，所述转运小车3的侧边还设有电磁铁，以使转运小车3和多功能设备可靠连接。

如图2-图4所示，本实用新型还提供了一优选实施例的用于制造三维物体的多功能设备，该优选实施例中，所述多功能设备包括烧结机构1、冷却机构2、传输机构4和预热机构5，所述传输机构4贯穿设置于烧结机构1、冷却机构2和预热机构5的下方，以使制件烧结完成后，将烧结机构1内的成型缸1.4通过传输机构4运输至冷却机构2内进行冷却，并将预热机构5的成型缸1.4通过传输机构4运输至烧结机构1内进行烧结，且将新的成型缸1.4运输至预热机构5内进行预热。

所述预热机构5包括第三腔体、设置在第三腔体内的第二缸盖5.2和第四驱动单元5.1，所述第二缸盖5.2上设有加热元器件，当成型缸1.4移入第三腔体内时，第二缸盖5.2在第四驱动单元5.1的控制下进行下降并盖住成型缸1.4，以使加热元器件对成型缸1.4进行预热。所述加热元器件可为加热灯管，当然还可以为其它加热元器件，在此不做一一例举。另外，所述成型缸1.4的缸体壁四周上也可以设置加热板，用于对成型缸1.4的四周进行加热。

该优选实施例与上一实施例中所采用的烧结机构1、冷却机构2和传输机构4基本相同，区别在于还多了一个预热机构5，以及延长了传输机构4的传输线路，这样便使得该优选实施例相对于上一实施例，还具有以下技术效果：

成型缸1.4不脱离设备，在设备内的预热机构5对成型缸1.4的缸体和基板以及一定厚度的粉体预加热，以减少在烧结打印区域的烧结准备时间(现有技术，此过程一般需要1-3小时)，从而进一步提高了设备的工作效率。

该优选实施例的工作过程如下：

成型缸1.4由转运小车3推入设备左端，进入位于设备最左端的预热机构5，在a位置停住，第四驱动单元5.1开始运动带动第三缸盖向下扣住成型缸1.4的开口，第二缸盖5.2上设有加热灯管，加热灯管和位于成型缸1.4的缸体壁四周上的加热板开始工作，使成型缸1.4和基板以及一定厚度的粉末提前加热至需要温度。预热工作完成后，等待烧结工作区域位置空出来，即可将预热好的成型缸1.4转移至b位置。b位置为烧结工作位置。供粉装置1.6将粉末送至烧结机构1的送粉装置1.2的粉槽里，送粉装置1.2将粉末定时定量输送至刮刀前方。铺粉装置1.3将粉末均匀平铺在烧结机构1的基板上，然后激光在振镜系统的控制下开始扫描并烧结，此层烧结完成后，铺粉装置1.3返回至下粉位置。如此反复，直至制件烧结完成。烧结阶段完成后，第三驱动单元1.5驱动成型缸1.4向下运动使得成型缸1.4下降至传输机构4上，并由传输机构4将成型缸1.4快速平缓的由b位置转移至c位置，c位置为冷却工作位置。第一驱动单元2.1控制第一缸盖2.2向下盖住成型缸1.4，然后充入惰性气体，冷却过程很长，视具体情况而定，可能需要8-72小时的时间才能完成成型缸1.4的冷却。冷却完成后成型缸1.4可由转运小车3转移到清粉工作区域，清理完成后又可由转运小车3转运至设备最左端，等待下一次的烧结任务。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于制造三维物体的多功能设备，其特征在于，包括烧结机构、冷却机构和传输机构，所述传输机构贯穿设置于烧结机构和冷却机构的下方，以使当前成型缸在制件烧结完成后，通过传输机构运输至冷却机构内进行冷却，且下一个成型缸通过传输机构运输至烧结机构内进行烧结。

2.根据权利要求1所述的用于制造三维物体的多功能设备，其特征在于，所述烧结机构包括第一腔体、送粉装置、激光器、振镜系统、铺粉装置和两个或两个以上成型缸，所述送粉装置、激光器和振镜系统设置于第一腔体内，且位于铺粉装置上方，所述成型缸设置于第一腔体内，且铺粉装置可在成型缸上方进行移动，以将粉末平铺到工作区域。

3.根据权利要求2所述的用于制造三维物体的多功能设备，其特征在于，所述激光器和振镜系统均为两个。

4.根据权利要求1所述的用于制造三维物体的多功能设备，其特征在于，所述冷却机构包括第二腔体，设置在第二腔体内的第一缸盖和第一驱动单元，所述第一缸盖上设有至少一个进气口和至少一个出气口，以当成型缸移入第二腔体内时，第一缸盖在第一驱动单元的控制下进行下降并盖住成型缸，以使惰性气体通过进气口进入成型缸内用于对成型缸进行冷却。

5.根据权利要求1所述的用于制造三维物体的多功能设备，其特征在于，所述传输机构包括平行设置的两根横杆、并排设置在两根横杆之间的若干根长辊筒和若干根短辊筒，以及驱动长辊筒和短辊筒转动的第二驱动单元，若干根短辊筒位于成型缸下方，且分别设置在两根横杆之间的两侧，以使驱动成型缸进行上下升降运动的第三驱动单元贯穿传输机构设置于成型缸的下方。

6.根据权利要求1至5任一项所述的用于制造三维物体的多功能设备，其特征在于，所述多功能设备还包括用于对成型缸进行预热的预热机构，所述传输机构还贯穿设置于预热机构的下方，以使制件烧结完成后，将烧结机构内的成型缸通过传输机构运输至冷却机构内进行冷却，并将预热机构的成型缸通过传输机构运输至烧结机构内进行烧结，且将新的成型缸运输至预热机构内进行预热。

7.根据权利要求6所述的用于制造三维物体的多功能设备，其特征在于，所述预热机构包括第三腔体、设置在第三腔体内的第二缸盖和第四驱动单元，所述第二缸盖上设有加热元器件，当成型缸移入第三腔体内时，第二缸盖在第四驱动单元的控制下进行下降并盖住成型缸，以使加热元器件对成型缸进行预热。

8.根据权利要求7所述的用于制造三维物体的多功能设备，其特征在于，所述传输机构的两侧设有转运小车，用于承载成型缸，并将成型缸移入和/或移出多动能设备。

9.根据权利要求8所述的用于制造三维物体的多功能设备，其特征在于，所述转运小车上设有与传输机构结构相同的传输组件，以用于将成型缸从转运小车运输至多动能设备，或者将成型缸从多功能设备运输至转运小车上。

10.根据权利要求9所述的用于制造三维物体的多功能设备，其特征在于，所述转运小车的侧边还设有电磁铁，以使转运小车和多功能设备可靠连接。