CN216461752U - 一种用于增材制造的振动铺粉装置及使用其的3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于增材制造的振动铺粉装置及使用其的3D打印机，包括砂斗、振动器、安装框、接粉板、钢球和下粉板；安装框可移动地悬架于3D打印机的打印平面的上方；振动器安装于安装框的外侧面；砂斗是上下均为敞口的结构，砂斗的底部向下插入安装框内，接粉板靠近砂斗的底面安装于安装框内；下粉板安装于安装框内，下粉板位于接粉板的下方；接粉板开设有多个等距排列的出粉孔；下粉板开设有多个等距排列的下粉孔；静止的钢球的圆周面封闭下粉孔，振动器开启时，钢球在下粉孔和接粉板之间上下跳动，可避免打印区域的起始位置出现打印粉末堆积的现象，提高打印质量和打印效率。

Description

一种用于增材制造的振动铺粉装置及使用其的3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印设备技术领域，尤其涉及一种用于增材制造的振动铺粉装置及使用其的3D打印机。

背景技术

3D打印以数字模型文件为基础，运用粉末状的金属、陶瓷等可粘合材料，通过逐层打印及固化的方式构成零件，是增材制造的主要手段。

现有技术的3D打印工艺，采用单边送粉方式将一个打印层需用的打印粉末一次性平铺在打印缸的打印区域的起始位置，再用刮刀或者铺粉辊将打印粉末从起始位置铺平至打印结束位置，在完成该层的打印后，打印缸下降，刮刀或者铺粉辊返回起始位置，重新再从起始位置送粉、铺平，再打印下一打印层。

由于单边送粉方式的起始位置堆积的打印粉末比较厚，打印粉末受到铺粉辊或者刮刀的推力作用向前铺开，在铺平过程中铺粉辊或者刮刀下方的打印粉末逐步变薄，打印粉末接受到的压力不同导致分布状况不同，整个打印区域的打印粉末存在分布不均，甚至留有空隙，导致初步固化的打印件的受力强度不均，取放时容易崩塌产生废品。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提出一种用于增材制造的振动铺粉装置，通过振动方式从等距分布的下粉孔在打印平面布粉，具有更加均匀的打印粉末分布的效果。

本实用新型的另一目的在于提出使用所述用于增材制造的振动铺粉装置的3D打印机，以满足市场的使用需求，提高打印的质量和效率。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于增材制造的振动铺粉装置，包括砂斗、振动器、安装框、接粉板、钢球和下粉板；

所述安装框可移动地悬架于3D打印机的打印平面的上方；所述振动器安装于所述安装框的外侧面；

所述砂斗是上下均为敞口的结构，所述砂斗的底部向下插入所述安装框内，所述接粉板靠近所述砂斗的底面且水平安装于所述安装框内；所述下粉板水平安装于所述安装框内，所述下粉板位于所述接粉板的下方；

所述接粉板的水平面开设有多个等距排列的出粉孔，所述出粉孔由上向下贯穿所述接粉板的板面；

所述下粉板的水平面开设有多个等距排列的下粉孔，所述下粉孔由上向下贯穿所述下粉板的板面；

所述钢球可活动地安装于所述接粉板和所述下粉板之间，所述钢球静止时，所述钢球的圆周面与所述下粉孔的上边沿相抵封闭所述下粉孔，所述钢球的顶点与所述接粉板的底面之间留有间隙；

所述振动器开启时，所述钢球在所述下粉孔和所述接粉板之间上下跳动，所述钢球向上跳起脱离所述下粉孔的上边沿时，开启所述下粉孔的上边沿与所述钢球的圆周面之间的间隙。

具体的，所述钢球的直径大于所述接粉板的底面和所述下粉板的顶面之间的间距，所述钢球的直径大于所述下粉孔的直径。

进一步的，所述下粉孔位于相邻的两个所述出粉孔之间；

所述钢球的顶部被所述接粉板遮盖。

进一步的，所述下粉孔的外围还开设有下凹的限位槽；

所述限位槽为上大下小的锥形槽，所述下粉孔的上边沿与所述限位槽的下边沿相连；

静止的所述钢球的底部位于所述限位槽内；

所述钢球的直径大于所述限位槽的下边沿所在的圆周的直径，且所述钢球的直径小于所述限位槽的上边沿所在的圆周的直径；

所述出粉孔的外围还开设有下凹的导流槽；

所述导流槽为上大下小的锥形槽，所述出粉孔的上边沿与所述导流槽的下边沿相连。

优选的，所述下粉孔的孔径为2-12mm，所述钢球的直径为3-16mm；

两个相邻的所述下粉孔的边沿之间的间距为所述下粉孔的孔径的1-2倍。

进一步的，还包括砂斗支撑座；

所述砂斗支撑座的顶部套装于所述砂斗的底部的外侧面，所述砂斗支撑座的两侧面夹持于所述安装框的外侧面，所述砂斗支撑座的顶部遮盖所述砂斗的外侧面与所述安装框的内侧面之间的间隙。

进一步的，所述安装框内壁设有内凹的接粉板安装槽和下粉板安装槽；

所述接粉板安装槽和所述下粉板安装槽均环绕于所述安装框的底部的内壁，所述接粉板安装槽位于所述下粉板安装槽的上方；

所述接粉板的四周边缘卡装于所述接粉板安装槽内，所述下粉板的四周边缘卡装于所述下粉板安装槽内。

进一步的，还包括振动器安装座；

所述振动器安装座安装于所述安装框的外侧面，所述振动器可拆卸地安装于所述振动器安装座。

优选的，所述振动器是超声波振动器、气动振动器或振动电机；所述钢球的材质为不锈钢、碳化钨或氮化硅。

进一步的，本实用新型还提出了一种使用以上所述的用于增材制造的振动铺粉装置的3D打印机，包括铺粉辊、打印缸和所述的用于增材制造的振动铺粉装置；

所述安装框可移动地悬架于所述打印缸的上方；

所述安装框和所述铺粉辊位于所述打印缸的打印平面的上方，且所述安装框和所述铺粉辊沿水平方向同步移动；

从所述下粉孔落于打印平面的打印粉末的高度为压平的打印粉末的高度的1-1.5倍。

本实用新型的技术方案的有益效果为：所述用于增材制造的振动铺粉装置，采用振动方式通过间隔均匀的下粉孔输出打印粉末，可以提高打印区域的打印粉末的均匀度，不会出现起始位置的打印粉末的堆积现象，可避免由于打印粉末的分布不均导致打印件不合格的现象，从而避免因此产生废品。

进一步的，本实用新型提出的使用所述用于增材制造的振动铺粉装置的3D打印机，可避免打印粉末的分布不均，具有良好的打印质量和打印效率。

附图说明

图1是本实用新型的一个的实施例的用于增材制造的振动铺粉装置的结构示意图；

图2为图1的用于增材制造的振动铺粉装置在打印平面运行铺粉时的示意图；

图3为图2的A部分的局部放大图；

图4为图1的俯视图；

图5为4的B部分的局部放大图；

其中：砂斗1；振动器2；安装框3；接粉板4；钢球5；下粉板6；砂斗支撑座7；振动器安装座8；铺粉辊9、打印缸10；接粉板安装槽31；下粉板安装槽32；出粉孔41；导流槽42；下粉孔61；限位槽62。

具体实施方式

下面结合附图1-5并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

一种用于增材制造的振动铺粉装置，包括砂斗1、振动器2、安装框3、接粉板4、钢球5和下粉板6；

所述安装框3可移动地悬架于3D打印机的打印平面的上方；所述振动器2安装于所述安装框3的外侧面；

所述砂斗1是上下均为敞口的结构，所述砂斗1的底部向下插入所述安装框3内，所述接粉板4靠近所述砂斗1的底面且水平安装于所述安装框3内；所述下粉板6水平安装于所述安装框3内，所述下粉板6位于所述接粉板4的下方；

所述接粉板4的水平面开设有多个等距排列的出粉孔41，所述出粉孔41由上向下贯穿所述接粉板4的板面；

所述下粉板6的水平面开设有多个等距排列的下粉孔61，所述下粉孔61由上向下贯穿所述下粉板6的板面；

所述钢球5可活动地安装于所述接粉板4和所述下粉板6之间，所述钢球5静止时，所述钢球5的圆周面与所述下粉孔61的上边沿相抵封闭所述下粉孔61，所述钢球5的顶点与所述接粉板4的底面之间留有间隙；

所述振动器2开启时，所述钢球5在所述下粉孔61和所述接粉板4之间上下跳动，所述钢球5向上跳起脱离所述下粉孔61的上边沿时，开启所述下粉孔61的上边沿与所述钢球5的圆周面之间的间隙。

如图1-3所示，本实用新型的所述用于增材制造的振动铺粉装置，加入砂斗1中的打印粉末下滑落到接粉板4的表面，部分的打印粉末通过接粉板4开设的出粉孔41落在接粉板4和下粉板6之间，静止状态下的钢球5停留在下粉板5的下粉孔61内，并堵住下粉孔61，此时打印粉末不能穿过下粉孔61。铺粉装置工作时，振动器2启动，钢球5振起并在下粉孔61的上方上下跳动，当钢球5脱离与下粉孔61的接触时，下粉孔61的上边沿与钢球5的圆周面之间的间隙形成通路，接粉板4和下粉板6之间的打印粉末通过下粉孔6落到打印釭的上表面(即所指的打印平面)，等距分布的每个下粉孔61的下方的打印粉末分量基本一致，随后使用刮刀或者铺粉辊9沿着铺粉方向将打印粉末推平即可完成一层打印粉末的铺粉作业。

如图2所示的实施例，本实用新型的所述振动铺粉装置，下粉板6上开有多个间距均匀的下粉孔61，在打印缸10的上表面的打印区域一散落小堆一小堆的分布均匀的打印粉末，通过调节振动器2的振动频率和运行时间，可使通过下粉孔61下落的打印粉末的量与每一个打印层需要的铺粉量相适应，这样可使铺粉辊9(或者刮刀)从打印区域的起始位置前行推平的打印粉末分布更加均匀，不存在打印区域的起始位置出现打印粉末堆积的现象，从而避免铺平过程中的打印粉末分布不均或者存在空隙导致打印件不合格的现象，进而达到提高打印质量和打印效率的目的。

具体的，所述钢球5的直径大于所述接粉板4的底面和所述下粉板6的顶面之间的间距，所述钢球5的直径大于所述下粉孔61的直径。

如图1-3所示，可以避免跳起的钢球5落到下粉孔61之外，从而避免大量的打印粉末从没有钢球5隔离的下粉孔61落入打印平面，进而避免出现打印粉末堆积过多或分布不均的现象。

进一步的，所述下粉孔61位于相邻的两个所述出粉孔41之间；

所述钢球5的顶部被所述接粉板4遮盖。

如图1-5所示，下粉孔61位于相邻的两个出粉孔41之间的下方，且钢球5的顶部被接粉板4遮盖，可避免从出粉孔41滑下来的打印粉末盖住钢球5，从而避免因此导致的钢球5不能跳起的失效现象。

进一步的，所述下粉孔61的外围还开设有下凹的限位槽62；

所述限位槽62为上大下小的锥形槽，所述下粉孔61的上边沿与所述限位槽62的下边沿相连；

静止的所述钢球5的底部位于所述限位槽62内；

所述钢球5的直径大于所述限位槽6的下边沿所在的圆周的直径，且所述钢球5的直径小于所述限位槽6的上边沿所在的圆周的直径；

所述出粉孔41的外围还开设有下凹的导流槽42；

所述导流槽42为上大下小的锥形槽，所述出粉孔41的上边沿与所述导流槽42的下边沿相连。

如图2-5所示，在下粉孔61的上方开设上大下小且下凹的锥形槽，使静止的钢球5的底部位于限位槽62内，且钢球5的直径在限位槽6的下边沿所在的圆周的直径和限位槽6的上边沿所在的圆周的直径之间，可限制钢球5左右偏移的空间，弹跳的钢球5不会跳出限位槽62之外，从而避免所述振动铺粉装置运行时下粉孔61处于长时间的导通状态，进而避免打印平面堆积的打印粉末过多导致打印质量的不良。

如图2-5所示，当振动器2开启时，通过导流槽42可使位于接粉板4的上边缘旁的打印粉末迅速引入出粉孔41中，可避免接粉板4表面的打印粉末滞留，提高打印粉末的使用率。

优选的，所述下粉孔61的孔径为2-12mm，所述钢球5的直径为3-16mm；

两个相邻的所述下粉孔61的边沿之间的间距为所述下粉孔61的孔径的1-2倍。

所述用于增材制造的振动铺粉装置适合硅砂、金属和陶瓷等粉末材料的使用，优选下粉孔61的孔径为2-12mm，优选钢球5的直径为3-16mm，且确保选用的钢球5的直径大于下粉孔61的孔径，同时控制两个相邻的下粉孔61的边沿之间的间距为下粉孔61的孔径的1-2倍，既可以避免从两个下粉孔61下落的打印粉末重叠堆积，又可以避免两个下粉孔61下落的打印粉末的堆积体间距过大而导致中间部位缺料。

进一步的，还包括砂斗支撑座7；

所述砂斗支撑座7的顶部套装于所述砂斗1的底部的外侧面，所述砂斗支撑座7的两侧面夹持于所述安装框3的外侧面，所述砂斗支撑座7的顶部遮盖所述砂斗1的外侧面与所述安装框3的内侧面之间的间隙。

如图1-5所示，砂斗支撑座7不仅可以提高砂斗1的安装稳定性，还可以遮盖砂斗1的外侧面与安装框3的内侧面之间的间隙，避免振动时打印粉末从该间隙中飞出。

进一步的，所述安装框3内壁设有内凹的接粉板安装槽31和下粉板安装槽32；

所述接粉板安装槽31和所述下粉板安装槽32均环绕于所述安装框3的底部的内壁，所述接粉板安装槽31位于所述下粉板安装槽32的上方；

所述接粉板4的四周边缘卡装于所述接粉板安装槽31内，所述下粉板6的四周边缘卡装于所述下粉板安装槽32内。

如图2和3所示，接粉板4的四周边缘卡装在接粉板安装槽31内，下粉板6的四周边缘卡装在下粉板安装槽32内，可使接粉板4和下粉板6具有更好的安装稳定性。

进一步的，还包括振动器安装座8；

所述振动器安装座8安装于所述安装框3的外侧面，所述振动器2可拆卸地安装于所述振动器安装座8。

如图1、2和4所示，振动器安装座8可提高振动器2的安装稳定性和维修拆卸的便利性。

优选的，所述振动器2是超声波振动器、气动振动器或振动电机；所述钢球7的材质为不锈钢、碳化钨或氮化硅。

振动器2可以选用如超声波振动器、气动振动器或振动电机的高频振动装置，钢球7材质可以是不锈钢、碳化钨或氮化硅的高硬度、耐腐蚀的材质。

进一步的，本实用新型还提出了一种使用以上所述的用于增材制造的振动铺粉装置的3D打印机，包括铺粉辊9、打印缸10和所述的用于增材制造的振动铺粉装置；

所述安装框3可移动地悬架于所述打印缸10的上方；

所述安装框3和所述铺粉辊9位于所述打印缸10的打印平面的上方，且所述安装框3和所述铺粉辊9沿水平方向同步移动；

从所述下粉孔61落于打印平面的打印粉末的高度为压平的打印粉末的高度的1-1.5倍。

如图2所示，使用所述用于增材制造的振动铺粉装置的3D打印机，所述振动铺粉装置布落在打印平面的打印粉末形成均匀分布的一小堆一小堆粉末，铺粉辊9前行时推平这些打印粉末，可避免在打印区域的起始位置出现打印粉末堆积的现象，从而避免因打印粉末分布不均或者存在空隙导致打印件不合格的现象，具有良好的打印质量和打印效率。

运行时，可以根据实际使用的打印粉末粒径，固化后的打印层的高度(相当于压平的打印粉末层的高度)，通过调整振动器2的振动频率和停留时间，设定该层由下粉孔61布下的打印粉末的高度，设定的下粉孔61布下的打印粉末的高度为固化后的打印层高度的1-1.5倍。

综上所述，如图1-5所示的本实用新型的实施例，所述用于增材制造的振动铺粉装置，所述用于增材制造的振动铺粉装置，采用振动方式通过间隔均匀的下粉孔61输出打印粉末，可以提高打印区域的打印粉末的均匀度，可以提高打印区域的打印粉末的均匀度，不会出现起始位置的打印粉末的堆积现象，可避免由于打印粉末的分布不均导致打印件不合格的现象，从而避免因此产生废品。

进一步的，本实用新型提出的使用所述用于增材制造的振动铺粉装置的3D打印机，可避免打印粉末的分布不均，具有良好的打印质量和打印效率。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于增材制造的振动铺粉装置，其特征在于，包括砂斗、振动器、安装框、接粉板、钢球和下粉板；

所述安装框可移动地悬架于3D打印机的打印平面的上方；所述振动器安装于所述安装框的外侧面；

所述砂斗是上下均为敞口的结构，所述砂斗的底部向下插入所述安装框内，所述接粉板靠近所述砂斗的底面且水平安装于所述安装框内；所述下粉板水平安装于所述安装框内，所述下粉板位于所述接粉板的下方；

所述接粉板的水平面开设有多个等距排列的出粉孔，所述出粉孔由上向下贯穿所述接粉板的板面；

所述下粉板的水平面开设有多个等距排列的下粉孔，所述下粉孔由上向下贯穿所述下粉板的板面；

所述钢球可活动地安装于所述接粉板和所述下粉板之间，所述钢球静止时，所述钢球的圆周面与所述下粉孔的上边沿相抵封闭所述下粉孔，所述钢球的顶点与所述接粉板的底面之间留有间隙；

所述振动器开启时，所述钢球在所述下粉孔和所述接粉板之间上下跳动，所述钢球向上跳起脱离所述下粉孔的上边沿时，开启所述下粉孔的上边沿与所述钢球的圆周面之间的间隙。

2.根据权利要求1所述的用于增材制造的振动铺粉装置，其特征在于，所述钢球的直径大于所述接粉板的底面和所述下粉板的顶面之间的间距，所述钢球的直径大于所述下粉孔的直径。

3.根据权利要求1所述的用于增材制造的振动铺粉装置，其特征在于，所述下粉孔位于相邻的两个所述出粉孔之间；

所述钢球的顶部被所述接粉板遮盖。

4.根据权利要求1项所述的用于增材制造的振动铺粉装置，其特征在于，所述下粉孔的外围还开设有下凹的限位槽；

所述限位槽为上大下小的锥形槽，所述下粉孔的上边沿与所述限位槽的下边沿相连；

静止的所述钢球的底部位于所述限位槽内；

所述钢球的直径大于所述限位槽的下边沿所在的圆周的直径，且所述钢球的直径小于所述限位槽的上边沿所在的圆周的直径；

所述出粉孔的外围还开设有下凹的导流槽；

所述导流槽为上大下小的锥形槽，所述出粉孔的上边沿与所述导流槽的下边沿相连。

5.根据权利要求4所述的用于增材制造的振动铺粉装置，其特征在于，所述下粉孔的孔径为2-12mm，所述钢球的直径为3-16mm；

两个相邻的所述下粉孔的边沿之间的间距为所述下粉孔的孔径的1-2倍。

6.根据权利要求1所述的用于增材制造的振动铺粉装置，其特征在于，还包括砂斗支撑座；

所述砂斗支撑座的顶部套装于所述砂斗的底部的外侧面，所述砂斗支撑座的两侧面夹持于所述安装框的外侧面，所述砂斗支撑座的顶部遮盖所述砂斗的外侧面与所述安装框的内侧面之间的间隙。

7.根据权利要求1所述的用于增材制造的振动铺粉装置，其特征在于，所述安装框内壁设有内凹的接粉板安装槽和下粉板安装槽；

所述接粉板安装槽和所述下粉板安装槽均环绕于所述安装框的底部的内壁，所述接粉板安装槽位于所述下粉板安装槽的上方；

所述接粉板的四周边缘卡装于所述接粉板安装槽内，所述下粉板的四周边缘卡装于所述下粉板安装槽内。

8.根据权利要求1所述的用于增材制造的振动铺粉装置，其特征在于，还包括振动器安装座；

所述振动器安装座安装于所述安装框的外侧面，所述振动器可拆卸地安装于所述振动器安装座。

9.根据权利要求1所述的用于增材制造的振动铺粉装置，其特征在于，所述振动器是超声波振动器、气动振动器或振动电机；所述钢球的材质为不锈钢、碳化钨或氮化硅。

10.一种使用权利要求1-9任一项所述的用于增材制造的振动铺粉装置的3D打印机，其特征在于，包括铺粉辊、打印缸和所述的用于增材制造的振动铺粉装置；

所述安装框可移动地悬架于所述打印缸的上方；

所述安装框和所述铺粉辊位于所述打印缸的打印平面的上方，且所述安装框和所述铺粉辊沿水平方向同步移动；

从所述下粉孔落于打印平面的打印粉末的高度为压平的打印粉末的高度的1-1.5倍。

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