CN213195626U - 一种用于径向梯度金属零件打印的slm装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置，包括密封箱、烧结组件、铺粉组件和成型缸组件，烧结组件的烧结头插入密封箱内，成型缸组件转动连接在密封箱内部，铺粉组件位于成型缸组件顶部，并与密封箱滑动连接；铺粉组件包括储料器、可移动隔板和控制器，储料器顶部开口，且位于成型缸组件顶部，储料器上形成有多个供粉隔槽，每个供粉隔槽内滑动连接有可移动隔板，用于将供粉隔板分隔为供粉分槽。该装置结构设计合理，易于操作，打印效率高，无需频繁更换不同成分比例的材料即可对径向材料有梯度变化的圆形对称型零部件一次成型，且能够灵活改变各材料的成分含量与分布。

Description

一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置

技术领域

本实用新型涉及金属零件的3D打印技术领域，更具体的说是涉及一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置。

背景技术

选择性激光熔融技术SLM是一种制备功能梯度材料的重要方法，现在SLM 设备普遍用于打印同种金属材料，但在某些特殊应用场景，对材料性能要求越来越高，某些高性能材料要求同一零件上存在梯度变化，才能满足应用场景的使用要求，研究精确供粉装置已成为制备高性能梯度材料的重要课题。

传统的加工及铸造技术难以满足对于存在梯度变化的零部件，对于材料成分沿径向存在梯度变化的零部件，现有技术是在零件沿着中心旋转过程中，沿着零件周向进行同种金属材料的3D打印，沿着径向不同位置更换不同的材料进行周向打印，此种技术需要频繁更换不同梯度的材料，效率低下，操作复杂。

因此，提供一种打印效率高，易于操作，无需频繁更换不同成分比例的材料，可以对径向材料有梯度变化的圆形对称型零部件一次成型，且能够灵活改变各材料的成分含量与分布的用于径向梯度金属零件打印的SLM装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中SLM设备功能单一，操作复杂，在使用过程中需要频繁更换不同梯度材料且打印效率低下等技术问题，本实用新型提供了一种打印效率高，易于操作，无需频繁更换不同成分比例的材料，可以对径向材料有梯度变化的圆形对称型零部件一次成型，且能够灵活改变各材料的成分含量与分布的用于径向梯度金属零件打印的SLM装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置，包括密封箱、烧结组件、铺粉组件和成型缸组件，所述烧结组件的烧结头一端自所述密封箱顶部插入所述密封箱内，并与所述密封箱固定连接，所述铺粉组件和所述成型缸组件均设于所述密封箱内，且所述成型缸组件与所述密封箱转动连接，所述铺粉组件位于所述成型缸组件顶部，并通过连接件与所述密封箱滑动连接，用于在水平方向上左右移动实现对所述成型缸组件的铺粉动作；

所述铺粉组件包括储料器和可移动隔板，所述储料器为纵截面呈梯形的中空结构，且所述储料器顶部开口，所述储料器位于所述成型缸组件顶部，并通过连接件与所述密封箱滑动连接；所述储料器沿其长度方向形成有多个均匀排布的供粉隔槽，每个所述供粉隔槽内沿其长度方向设有所述可移动隔板，所述可移动隔板滑动连接在对应的所述供粉隔槽内，用于将每个所述供粉隔板分隔为两个以上供粉分槽。

经由上述的技术方案可知，与现有技术方案相比，本实用新型公开提供了一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置，通过利用可移动隔板，能够将储料器中的多个供粉隔槽分隔成多个不同的供粉分槽，并在多个供粉分槽内放置梯度材料所需组分，使储料器在连接件的作用下在水平方向上左右移动实现对成型缸组件的铺粉工作，使得成型缸组件上对应不同供粉分槽的位置铺洒上不同梯度的材料，并利用烧结组件选择性地熔化梯度材料，通过旋转成型缸组件能够实现对整个零件上不同位置不同梯度材料的打印，使得整个打印过程无需频繁更换材料，易于操作且打印效率高。本实用新型的一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置，不仅结构设计合理，易于操作，而且打印效率高，打印过程中无需频繁更换不同成分比例的材料即可对径向材料有梯度变化的圆形对称型零部件一次成型，且能够灵活改变各材料的成分含量与分布，具有良好的应用前景。

进一步的，所述烧结组件为激光器装置，且所述激光器装置的烧结头与所述成型缸组件相对设置。

采用上述技术方案产生的有益效果是，使得该装置能够实现对满足梯度材料的区域进行烧结，且整个烧结过程易于操作。

进一步的，所述成型缸组件包括成型缸本体和基板，所述成型缸本体与所述密封箱转动连接，所述基板固定安装在所述成型缸本体顶部，且所述基板与所述激光器装置的烧结头相对设置，所述储料器位于所述基板顶部。

采用上述技术方案产生的有益效果是，便于储料器完成对基板上的铺粉，并配合激光器装置完成对梯度材料的烧结，提高了该装置整体结构的紧凑性和工作流程的连贯性。

进一步的，多个所述供粉隔槽的宽度相同。

采用上述技术方案产生的有益效果是，使得该装置中的铺粉组件结构设计合理，能够合理调控储料器内各种材料的组分分布，提高各供粉隔槽和供粉分槽内各成分含量的精度。

进一步的，每个所述供粉隔槽内设有一个以上所述可移动隔板，且一个以上所述可移动隔板在对应的所述供粉隔槽内沿其长度方向滑动设置，用于将对应的所述供粉隔槽分隔为两个以上所述供粉分槽。

采用上述技术方案产生的有益效果是，使得铺粉组件中的供粉隔槽能够有效满足对两种以上材料的分开存放。

进一步的，每个所述供粉隔槽内设有一个所述可移动隔板，且每个所述供粉隔槽内的所述一个可移动隔板将对应的所述供粉隔槽分隔为两个所述供粉分槽，两个所述供粉分槽内分别用于存放两种不同的材料。

采用上述技术方案产生的有益效果是，使得该装置中的供粉隔槽能够满足对两种不同材料的存放，并利用可移动隔板使得铺粉组件能够按照要求的体积比定量精确供给两种材料。

进一步的，多个所述供粉隔槽中的所述可移动隔板交错布置，用于使任意相邻两个所述供粉隔槽内的四个所述供粉分槽的面积不同。

采用上述技术方案产生的有益效果是，使得铺粉组件能够对梯度材料实现精确连续梯度变化，同时配合利用控制器能够遵循要求变化梯度曲线实时调控供粉量，提高铺粉组件对于梯度材料的供给精度。

进一步的，所述铺粉组件还包括控制器，所述控制器设于所述储料器外部，并与多个所述可移动隔板信号连接，用于控制多个所述可移动隔板沿对应的所述供粉隔槽长度方向滑动。

采用上述技术方案产生的有益效果是，提高了该装置的自动化程度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置的结构示意图；

图2附图为本实用新型提供的一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置中铺粉组件的结构示意图；

图3附图为本实用新型提供的一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置中铺粉组件的俯视图。

其中：1-密封箱，2-烧结组件，3-铺粉组件，31-储料器，32-可移动隔板， 33-供粉隔槽，34-供粉分槽，4-成型缸组件，42-成型缸本体，41-基板。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实用新型公开了一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置，包括密封箱1、烧结组件2、铺粉组件3和成型缸组件4，烧结组件2的烧结头一端自密封箱1顶部插入密封箱1内，并与密封箱1固定连接，铺粉组件3和成型缸组件4均设于密封箱1内，且成型缸组件4与密封箱1转动连接，铺粉组件3位于成型缸组件4顶部，并通过连接件与密封箱1滑动连接，用于在水平方向上左右移动实现对成型缸组件4的铺粉动作；

铺粉组件3包括储料器31和可移动隔板32，储料器31为纵截面呈梯形的中空结构，且储料器31顶部开口，储料器31位于成型缸组件4顶部，并通过连接件与密封箱1滑动连接；储料器31沿其长度方向形成有多个均匀排布的供粉隔槽33，每个供粉隔槽33内沿其长度方向设有可移动隔板32，可移动隔板32滑动连接在对应的供粉隔槽33内，用于将每个供粉隔板分隔为两个以上供粉分槽34。

根据本实用新型的一个可选实施例，烧结组件2为激光器装置，且激光器装置的烧结头与成型缸组件4相对设置，从而使得该装置能够实现对满足梯度材料的区域进行烧结，且整个烧结过程易于操作。

根据本实用新型的一个可选实施例，成型缸组件4包括成型缸本体42和基板41，成型缸本体42与密封箱1转动连接，基板41固定安装在成型缸本体42顶部，且基板41与激光器装置的烧结头相对设置，储料器31位于基板 41顶部，从而便于储料器完成对基板上的铺粉，并配合激光器装置完成对梯度材料的烧结，提高了该装置整体结构的紧凑性和工作流程的连贯性。

根据本实用新型的一个可选实施例，多个供粉隔槽33的宽度相同，从而使得该装置中的铺粉组件结构设计合理，能够合理调控储料器内各种材料的组分分布，提高各供粉隔槽和供粉分槽内各成分含量的精度。

根据本实用新型的一个可选实施例，每个供粉隔槽33内设有一个可移动隔板32，且每个供粉隔槽33内的一个可移动隔板32将对应的供粉隔槽33分隔为两个供粉分槽34，两个供粉分槽34内分别用于存放两种不同的材料，从而使得该装置中的供粉隔槽能够满足对两种不同材料的存放，并利用可移动隔板使得铺粉组件能够按照要求的体积比定量精确供给两种材料。

根据本实用新型的一个可选实施例，多个供粉隔槽33中的可移动隔板32 交错布置，用于使任意相邻两个供粉隔槽33内的四个供粉分槽34的面积不同，从而使得铺粉组件能够对梯度材料实现精确连续梯度变化，同时配合利用控制器能够遵循要求变化梯度曲线实时调控供粉量，提高铺粉组件对于梯度材料的供给精度。

根据本实用新型的一个可选实施例，铺粉组件3还包括控制器，控制器设于储料器31外部，并与多个可移动隔板32信号连接，用于控制多个可移动隔板32沿对应的供粉隔槽33长度方向滑动，从而有效提高了该装置的自动化程度。

本实用新型的一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置的工作过程如下：首先，使成型缸本体42和基板41转动至加工基准位置；然后，使铺粉组件3沿着水平方向移动完成对基板41上不同梯度成分材料的铺粉；其次，利用烧结组件2对基板41上满足梯度材料的区域进行烧结，烧结完成后，使成型缸本体42和基板41旋转一定角度，将同平面上需要不同梯度材料的区域旋转至加工区域，并再次利用铺粉组件3对基板41上的加工区域完成铺粉，并由烧结组件2完成烧结；不断重复上述动作，直至将同平面烧结完成，完成后将成型缸本体42和基板41下降一个层高，再次重复上述的铺粉、烧结、旋转动作，直至将整个零件烧结完成。该装置可应用于加工圆形对称结构且径向材料有梯度变化的零部件。

本实用新型的一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置，通过利用可移动隔板，能够将储料器中的多个供粉隔槽分隔成多个不同的供粉分槽，并在多个供粉分槽内放置梯度材料所需组分，使储料器在连接件的作用下在水平方向上左右移动实现对成型缸组件的铺粉工作，使得成型缸组件上对应不同供粉分槽的位置铺洒上不同梯度的材料，并利用烧结组件选择性地熔化梯度材料，通过旋转成型缸组件能够实现对整个零件上不同位置不同梯度材料的打印，使得整个打印过程无需频繁更换材料，易于操作且打印效率高。该装置不仅结构设计合理，易于操作，而且打印效率高，打印过程中无需频繁更换不同成分比例的材料即可对径向材料有梯度变化的圆形对称型零部件一次成型，且能够灵活改变各材料的成分含量与分布，具有良好的应用前景。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置，其特征在于，包括密封箱(1)、烧结组件(2)、铺粉组件(3)和成型缸组件(4)，所述烧结组件(2)的烧结头一端自所述密封箱(1)顶部插入所述密封箱(1)内，并与所述密封箱(1)固定连接，所述铺粉组件(3)和所述成型缸组件(4)均设于所述密封箱(1)内，且所述成型缸组件(4)与所述密封箱(1)转动连接，所述铺粉组件(3)位于所述成型缸组件(4)顶部，并通过连接件与所述密封箱(1)滑动连接，用于在水平方向上左右移动实现对所述成型缸组件(4)的铺粉动作；

所述铺粉组件(3)包括储料器(31)和可移动隔板(32)，所述储料器(31)为纵截面呈梯形的中空结构，且所述储料器(31)顶部开口，所述储料器(31)位于所述成型缸组件(4)顶部，并通过连接件与所述密封箱(1)滑动连接；所述储料器(31)沿其长度方向形成有多个均匀排布的供粉隔槽(33)，每个所述供粉隔槽(33)内沿其长度方向设有所述可移动隔板(32)，所述可移动隔板(32)滑动连接在对应的所述供粉隔槽(33)内，用于将每个所述供粉隔板分隔为两个以上供粉分槽(34)。

2.根据权利要求1所述的一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置，其特征在于，所述烧结组件(2)为激光器装置，且所述激光器装置的烧结头与所述成型缸组件(4)相对设置。

3.根据权利要求2所述的一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置，其特征在于，所述成型缸组件(4)包括成型缸本体(42)和基板(41)，所述成型缸本体(42)与所述密封箱(1)转动连接，所述基板(41)固定安装在所述成型缸本体(42)顶部，且所述基板(41)与所述激光器装置的烧结头相对设置，所述储料器(31)位于所述基板(41)顶部。

4.根据权利要求1所述的一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置，其特征在于，多个所述供粉隔槽(33)的宽度相同。

5.根据权利要求1所述的一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置，其特征在于，每个所述供粉隔槽(33)内设有一个以上所述可移动隔板(32)，且一个以上所述可移动隔板(32)在对应的所述供粉隔槽(33)内沿其长度方向滑动设置，用于将对应的所述供粉隔槽(33)分隔为两个以上所述供粉分槽(34)。

6.根据权利要求5所述的一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置，其特征在于，每个所述供粉隔槽(33)内设有一个所述可移动隔板(32)，且每个所述供粉隔槽(33)内的所述一个可移动隔板(32)将对应的所述供粉隔槽(33)分隔为两个所述供粉分槽(34)，两个所述供粉分槽(34)内分别用于存放两种不同的材料。

7.根据权利要求6所述的一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置，其特征在于，多个所述供粉隔槽(33)中的所述可移动隔板(32)交错布置，用于使任意相邻两个所述供粉隔槽(33)内的四个所述供粉分槽(34)的面积不同。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种用于径向梯度金属零件打印的SLM装置，其特征在于，所述铺粉组件(3)还包括控制器，所述控制器设于所述储料器(31)外部，并与多个所述可移动隔板(32)信号连接，用于控制多个所述可移动隔板(32)沿对应的所述供粉隔槽(33)长度方向滑动。

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