CN215587866U - 一种增材制造设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种增材制造设备，包括成型腔、风场辅助组件与风道；成型腔的壁面设有进风口与出风口，风道的一端与进风口与相通，另一端与出风口相通；风场辅助组件包括进风辅助件与出风辅助件；进风辅助件设在成型腔的壁面上并围成进风通道，进风通道的一端与进风口相通，另一端向下延伸且朝向打印工位面；出风辅助件设在成型腔的壁面上并围成出风通道，出风通道的一端与出风口相通，另一端向下延伸且朝向打印工位面。其通过安装进风口辅助件与出风口辅助件，间接的改变了进风口与出风口的开口位置，在打印铝合金之类金属粉末时，能快速洁净设备内的打印环境，且收集掉95％以上的飞溅“尘烟”，对打印工件质量起到很好提升作用。

Description

一种增材制造设备

技术领域

本实用新型涉及增材制造技术领域，具体是一种增材制造设备。

背景技术

增材制造技术(也称“3D打印”)是基于计算机三维CAD模型，采用逐层堆积的方式直接制造三维物理实体的方法。增材制造技术可以在一台设备快速精密的制造出任意复杂形状和结构的零部件，从而实现“自由制造”。这些技术面向航空航天、武器制造、汽车、模具以及生物医疗等高端制造领域，直接制造三维复杂结构，解决传统制造工艺难以甚至无法加工制造难题。

当前工业级使用的3D打印技术多为金属熔融沉积,其打印方式为激光熔结金属粉末成型。打印过程中，金属粉末在激光照射下形成熔池，熔池会不可避免的溅起飞溅物。从而在设备中悬浮形成类似肉眼可见的“尘烟”，这些“尘烟”的出现会在空中阻挡激光的照射，同时也会粘付到激光护镜上面，造成对激光的遮挡。如此对增材制造工件的质量造成非常大的影响。目前市面的打印设备都会自身具备一套循环风系统，该循环风系统如图1所示，在动力件203的作用下，通过从右侧出风口105吹出气流，穿过打印工件成型位置，带走打印过程中产生的“尘烟”并经由进风口104进入风道201被过滤件202收集。夹带有尘烟的气流进入正对打印设备的左侧进风口被吸入滤芯中，从而过滤掉气流“尘烟”，气流延管路连接右侧出风口再次吹出，从而形成一个循环风场净化设备打印环境。

但目前随着打印金属粉末种类增多，打印工艺多样，在打印过程中不同金属粉末所形成的“尘烟”的大小情况有所不同，而设备自身的循环风系统不能完全起到作用。以雷尼绍AM400的增材制造打印设备为例，最初设备打印的多为不锈钢、高温合金等材料。打印过程中形成的“尘烟”较少且比重较大，设备循环风过滤系统能起到很好作用。但随着打印的其他金属粉末种类增多，尤其铝合金金属粉末的种类增加，由于铝合金粉末比重小且材料比能活跃，在循环风作用下却容易飘散，飞向四处，不易被很好收集。其主要原因是目前设备两侧进出风口过高，离打印工作台面各约50mm，且进出气流口上下较为宽敞约有30mm。当气流吹出时会在离打印工作台面高约50mm处形成较好对流，带走此空域较多的“尘烟”，但两侧进出风口的上下宽高较大，导致气流不能形成较为集中的对流而出现气流分散，在离打印工作台面0至50mm空域也会出现较多乱流，当打印铝合金之类的金属粉末时，由于铝合金金属粉的比能较大在打印激光照射更活跃，更易形成飞溅从而出现较大“尘烟”。约有30％左右所形成“尘烟”只会飞溅到离打印工作台面0至50mm的空域内，此间空域的的乱流虽然较小但由于铝合金类金属粉末自身比重较小，容易随着乱流随意在设备内飘散而不被收集，对打印环境及打印工件质量造成十分大的影响。

实用新型内容

针对上述现有技术中增材制造设备在打印铝合金之类的金属粉末时，不能对出现的飞溅尘烟进行较好的过滤收集，对打印工件质量和打印的环境的洁净程度无法较好保障的问题，本实用新型提供一种增材制造设备，更好的收集过滤各类飞溅产生的“尘烟”，进而保障打印工件质量和打印的环境的洁净程度。

为实现上述目的，本实用新型提供一种增材制造设备，包括机体以及设在所述机体上的成型腔、风场辅助组件与循环风结构，所述循环风结构包括风道以及设在所述风道上的过滤件与动力件；

所述成型腔底部的壁面为打印工位面，所述成型腔上位于所述打印工位面两侧的壁面上分别设有进风口与出风口，所述风道的一端与所述进风口与相通，另一端与所述出风口相通；

所述风场辅助组件包括进风辅助件与出风辅助件；

所述进风辅助件设在所述成型腔的壁面上并与所述成型腔的壁面围成进风通道，所述进风通道的一端与所述进风口相通，另一端向下延伸且朝向所述打印工位面；

所述出风辅助件设在所述成型腔的壁面上并与所述成型腔的壁面围成出风通道，所述出风通道的一端与所述出风口相通，另一端向下延伸且朝向所述打印工位面。

在其中一个实施例中，所述进风辅助件包括第一连接部与第一延伸部；

所述第一连接部设在所述成型腔的壁面上且覆盖所述进风口，所述第一延伸部的一端与所述第一连接部的底端相连，另一端向所述打印工位面的方向延伸；

所述第一连接部与所述成型腔的壁面之间围成第一进风段，所述第一延伸部上具有第二进风段，所述第一进风段与所述第二进风段组成所述进风通道。

在其中一个实施例中，所述第一延伸部包括包括第一延伸体与第二延伸体，所述第一延伸体的一端与所述第一连接部的底端相连，另一端向所述打印工位面的方向延伸；

所述第二延伸体的顶部与所述第一延伸体的底部相连，第二延伸体的底部与所述打印工位面相贴，所述第二进风段位于所述第一延伸体与所述第二延伸体之间。

在其中一个实施例中，所述第二延伸体上朝向所述第二进风段的一面为斜面，所述斜面的一端位于所述成型腔上所述进风口所在的壁面上，另一端位于所述打印工位面上。

在其中一个实施例中，所述第二进风段的流通面积沿朝向所述成型工位面的方向逐渐增大。

在其中一个实施例中，所述出风辅助件包括第二连接部与第二延伸部；

所述第二连接部设在所述成型腔的壁面上且覆盖所述出风口，所述第二延伸部的一端与所述第二连接部的底端相连，另一端向所述打印工位面的方向延伸；

所述第二连接部与所述成型腔的壁面之间围成第一出风段，所述第二延伸部上具有第二出风段，所述第一出风段与所述第二出风段组成所述出风通道。

在其中一个实施例中，所述第二出风段的流通面积沿朝向所述成型工位面的方向逐渐增大。

在其中一个实施例中，所述第二出风段的出口高度低于所述第二进风段的进口高度。

在其中一个实施例中，所述第二延伸部包括包括第三延伸体与第四延伸体，所述第三延伸体的一端与所述第二连接部的底端相连，另一端向所述打印工位面的方向延伸；

所述第四延伸体的顶部与所述第三延伸体的底部相连，第四延伸体的底部与所述打印工位面相贴，所述第二出风段位于所述第三延伸体与所述第四延伸体之间。

本实用新型提供的一种增材制造设备，其通过安装进风口辅助件与出风口辅助件，间接的改变了进风口与出风口的开口位置，在打印铝合金之类金属粉末时，能快速洁净设备内的打印环境，且收集掉95％以上的飞溅“尘烟”，对打印工件质量起到很好提升作用。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为现有技术中循环风系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中增材制造设备的第一轴测图；

图3为本实用新型实施例中增材制造设备的第二轴测图；

图4为本实用新型实施例中进风辅助件的轴测图；

图5为本实用新型实施例中进风辅助件的分解示意图；

图6为本实用新型实施例中出风辅助件的轴测图；

图7为本实用新型实施例中出风辅助件的分解示意图；

图8为本实用新型实施例中增材制造设备气流循环示意图；

图9为图8中标识部分A的放大结构示意图；

图10为图8中标识部分B的放大结构示意图。

附图标号：

机体10、成型腔101、打印工位面102、打印工位103、进风口104、出风口105；

风道201、过滤件202、动力件203；

进风辅助件30、第一连接部301、第一延伸体302、第二延伸体303、第一进风段304、第二进风段305；

出风辅助件40包括第二连接部401、第三延伸体402、第四延伸体403、第一出风段404、第二出风段405。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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，还可以是物理连接或无线通信连接；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，除非另有明确的限定。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。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图2-10所示为本实施例公开的一种增材制造设备，其包括机体10以及设在机体10上的成型腔101、风场辅助组件与循环风结构，循环风结构包括风道201以及设在风道201上的过滤件202与动力件203。成型腔101底部的壁面为打印工位面102，其上具有打印工位103。成型腔101上位于打印工位面102两侧的壁面上分别设有进风口104与出风口105，风道201的一端与进风口104与相通，另一端与出风口105相通，即风道与成型腔101组成一循环流道，在动力件203的作用下，出风口105向成型腔101出风的同时在进风口104处形成负压吸力，使得气流在该循环流道内流动，同时在气流流动的过程中带走成型腔101内的粉尘，并被过滤件202收集。

风场辅助组件包括进风辅助件30与出风辅助件40。其中，进风辅助件30设在成型腔101的壁面上并与成型腔101的壁面围成进风通道，进风通道的一端与进风口104相通，另一端向下延伸且朝向打印工位面102。出风辅助件40设在成型腔101的壁面上并与成型腔101的壁面围成出风通道，出风通道的一端与出风口105相通，另一端向下延伸且朝向打印工位面102。通过在机体10上增设进风辅助件30与出风辅助件40改变气流的路径，将进风口104与出风口105向靠近打印工位面102的方向延伸，使得循环气流更加贴近打印工位面102，进而能够更好的带走成型腔101内的粉尘。

本实施例中，进风辅助件30包括第一连接部301与第一延伸部。具体地，第一连接部301通过螺栓固定设在成型腔101的壁面上且覆盖进风口104，第一延伸部的一端与第一连接部301的底端相连，另一端向打印工位面102的方向延伸，即第一连接部301与第一延伸部构成一L型结构件。其中，第一连接部301与成型腔101的壁面之间围成第一进风段304，第一延伸部上具有第二进风段305，第一进风段304与第二进风段305组成L型的进风通道。进一步具体地，第一延伸部包括包括第一延伸体302与第二延伸体303，第一延伸体302的一端与第一连接部301的底端通过螺栓相连，另一端向打印工位面102的方向延伸。第二延伸体303的顶部与第一延伸体302的底部通过螺栓相连，第二延伸体303的底部与打印工位面102相贴，第二进风段305位于第一延伸体302与第二延伸体303之间。需要注意的是，上述第一连接部301、第一延伸体302、第二延伸体303以及成型腔101的壁面之间的连接关系并不局限于螺栓连接，也可以采用卡扣或胶结的方式，第一连接部301、第一延伸体302、第二延伸体303三者中的全部或部分也可以采用一体成型的连接方式，使得第一连接部301、第一延伸体302、第二延伸体303之间没有连接缝隙，保障出风通道的密封性。

本实施例中，出风辅助件40包括第二连接部401与第二延伸部。具体地，第二连接部401通过螺栓固定设在成型腔101的壁面上且覆盖出风口105，第二延伸部的一端与第二连接部401的底端相连，另一端向打印工位面102的方向延伸，即第二连接部401与第二延伸部构成一L型结构件。其中，第二连接部401与成型腔101的壁面之间围成第一出风段404，第二延伸部上具有第二出风段405，第一出风段404与第二出风段405组成L型的出风通道。进一步具体地，第二延伸部包括包括第三延伸体402与第四延伸体403，第三延伸体402的一端与第二连接部401的底端通过螺栓相连，另一端向打印工位面102的方向延伸。第四延伸体403的顶部与第三延伸体402的底部通过螺栓相连，第四延伸体403的底部与打印工位面102相贴，第二出风段405位于第三延伸体402与第四延伸体403之间。需要注意的是，上述第二连接部401、第三延伸体402、第四延伸体403以及成型腔101的壁面之间的连接关系并不局限于螺栓连接，也可以采用卡扣或胶结的方式，第二连接部401、第三延伸体402、第四延伸体403三者中的全部或部分也可以采用一体成型的连接方式，使得第二连接部401、第三延伸体402、第四延伸体403之间没有连接缝隙，保障出风通道的密封性。

作为优选地实施方式，第二进风段305的进口高度低于进风口104的进口高度，第二出风段405的出口高度低于出风口105的出口高度，且第二进风段305的流通面积与第二出风段405的流通面积均沿朝向成型工位面的方向逐渐增大，且第二延伸体303上朝向第二进风段305的一面为斜面，斜面的一端位于成型腔101上进风口104所在的壁面上，另一端位于打印工位面102上，第二出风段405的出口高度低于第二进风段305的进口高度。进而使得出风口105吹出的气流贴合打印工位面102并以扇形的方式吹出，使得气流更加集中，同时由于第二出风段405的出口高度低于第二进风段305的进口高度且第二进风段305呈现喇叭状，使得进风口104的吸力更强能于出风口105吹出的气流形成很好的集中对流，并扩大了气流接收面。

本实施例中，动力件采用采用风机，过滤件采用市面上现有的过滤结构。

本实施例中增材制造设备清理成型腔101的工作过程为：

当成型腔101一侧侧壁上的出风口105吹出气流时，气流会沿出风辅助件40内的出风通道向下流动至第二出风段405的出口，底第二出风段405的出口高度为13.5mm，相较于出风口105的40mm进行了缩小且第二出风段405呈现一定角度喇叭开口型。使得气流贴合打印工位面102以扇形吹出且气流更为集中。气流经过成型腔101后，成型腔101另一侧侧壁上的进风口104开始进风，因风场整体为一循环风作用，故进风口104会产生负压吸力，进风辅助件30的底部由于具有斜面而贴合打印工位面102面且第二进风段305的进口高度仅为18mm，相较于进风口104的40mm缩小一半以上，同时由于第二进风段305的进口高度大于第二出风段405的出口高度并呈现喇叭形。使得进风口104的吸力更强能与出风口105吹出的气流形成很好的集中对流，并扩大了气流接收面。当贴合打印工位面102吹出气流夹带打印过程产生的飞溅“尘烟”，流向进风辅助件30上第二进风段305的进口，并顺着进风辅助件30内的进风通道向上流向过滤件202。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种增材制造设备，其特征在于，包括机体以及设在所述机体上的成型腔、风场辅助组件与循环风结构，所述循环风结构包括风道以及设在所述风道上的过滤件与动力件；

所述成型腔底部的壁面为打印工位面，所述成型腔上位于所述打印工位面两侧的壁面上分别设有进风口与出风口，所述风道的一端与所述进风口与相通，另一端与所述出风口相通；

所述风场辅助组件包括进风辅助件与出风辅助件；

所述进风辅助件设在所述成型腔的壁面上并与所述成型腔的壁面围成进风通道，所述进风通道的一端与所述进风口相通，另一端向下延伸且朝向所述打印工位面；

所述出风辅助件设在所述成型腔的壁面上并与所述成型腔的壁面围成出风通道，所述出风通道的一端与所述出风口相通，另一端向下延伸且朝向所述打印工位面。

2.根据权利要求1所述增材制造设备，其特征在于，所述进风辅助件包括第一连接部与第一延伸部；

所述第一连接部设在所述成型腔的壁面上且覆盖所述进风口，所述第一延伸部的一端与所述第一连接部的底端相连，另一端向所述打印工位面的方向延伸；

所述第一连接部与所述成型腔的壁面之间围成第一进风段，所述第一延伸部上具有第二进风段，所述第一进风段与所述第二进风段组成所述进风通道。

3.根据权利要求2所述增材制造设备，其特征在于，所述第一延伸部包括包括第一延伸体与第二延伸体，所述第一延伸体的一端与所述第一连接部的底端相连，另一端向所述打印工位面的方向延伸；

所述第二延伸体的顶部与所述第一延伸体的底部相连，第二延伸体的底部与所述打印工位面相贴，所述第二进风段位于所述第一延伸体与所述第二延伸体之间。

4.根据权利要求3所述增材制造设备，其特征在于，所述第二延伸体上朝向所述第二进风段的一面为斜面，所述斜面的一端位于所述成型腔上所述进风口所在的壁面上，另一端位于所述打印工位面上。

5.根据权利要求2或3或4所述增材制造设备，其特征在于，所述第二进风段的流通面积沿朝向所述成型工位面的方向逐渐增大。

6.根据权利要求2或3或4所述增材制造设备，其特征在于，所述出风辅助件包括第二连接部与第二延伸部；

所述第二连接部设在所述成型腔的壁面上且覆盖所述出风口，所述第二延伸部的一端与所述第二连接部的底端相连，另一端向所述打印工位面的方向延伸；

所述第二连接部与所述成型腔的壁面之间围成第一出风段，所述第二延伸部上具有第二出风段，所述第一出风段与所述第二出风段组成所述出风通道。

7.根据权利要求6所述增材制造设备，其特征在于，所述第二出风段的流通面积沿朝向所述成型工位面的方向逐渐增大。

8.根据权利要求6所述增材制造设备，其特征在于，所述第二出风段的出口高度低于所述第二进风段的进口高度。

9.根据权利要求6所述增材制造设备，其特征在于，所述第二延伸部包括包括第三延伸体与第四延伸体，所述第三延伸体的一端与所述第二连接部的底端相连，另一端向所述打印工位面的方向延伸；

所述第四延伸体的顶部与所述第三延伸体的底部相连，第四延伸体的底部与所述打印工位面相贴，所述第二出风段位于所述第三延伸体与所述第四延伸体之间。

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