CN216758173U - 一种激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置，包括两个独立送粉机构；这两个独立送粉机构，具有多材料称重配及定点输送功能；可使多种不同材质粉末按要求重量比定量精确地供给，使每一铺粉层内粉末比例可控；并且可将指定的材料精确输送到成型面的预定位置，使每次铺粉层内不同方向上材料组成梯度变化。本送粉装置，通过将两个独立的送粉机构有机整合，既可兼顾铺粉又可兼顾粉末将不同材质的粉末定点定区域投放，大大提高了粉末的利用率及多材料适用性，为3D打印技术领域提供了一种全新的关于铺粉与多材料漏粉相结合的技术方案。

Description

一种激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置

技术领域

本实用新型涉及增材制造领域，具体涉及一种激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置。

背景技术

数字化材料激光选区熔化技术是使用多种粉末材料(其中至少有一种为金属材料)，制备出具有多种材料结构的单个复杂功能部件的增材制造技术。

截至目前，商业化的快速成型机大部分都是以单一材料产品为出发点设计制造的，3D打印常被限制在一次只能使用一种材料，或由不同的材料进行的混合打印。难以满足工业产品日益增加的复杂性要求和市场全球化所需要的柔性和高效性要求。

然而数字化材料却具备某些领域苛刻要求的巨大潜能。数字化材料具有较高的强度和韧性，不仅能承受较大的机械应力和热应力，还能承受住巨大的温差，并保持较长的使用寿命，这些都是传统材料不具备的优异性能。

目前，数字化材料激光选区熔化技术的研究还在科研攻关阶段，商业化设备较为罕见，根据在不同层间或同层内不同区域按需自由布置多种材料方式，主要可以分为两种技术手段：一种是在零件的Z轴方向上实现多材料分布；另外一种是在零件的XY平面上实现多材料分布。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置。该装置可完成两种或两种以上的粉末始终按要求的重量比定量精确地供给，使得每一铺粉层内粉末比例可控；并可将选定的粉末精确输送到预定铺设位置，可使得每次铺粉层内不同方向上材料组成梯度变化。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置，所述送粉装置位于激光选区熔化打印机成型室内的铺粉平台1上方；所述送粉装置包括第一送粉机构2和第二送粉机构3；

所述第一送粉机构2，包括自上而下依次设置的：第一粉末储存仓2-1、粉末称重配比仓2-2、旋转出粉仓2-3和送粉通道2-4；

所述第一粉末储存仓2-1的内部，具有多个用于盛装不同材质粉末的粉末仓；在每个粉末仓出粉口均设有独立的漏粉板2-5；漏粉板2-5用于打开或者关闭所对应的粉末仓出的出粉口开度；

所述粉末称重配比仓2-2，用于对来自第一粉末储存仓2-1的粉末进行称重；粉末称重配比仓2-2的底部设有一泄粉阀门2-6；

所述旋转出粉仓2-3，用于接收来自粉末称重配比仓2-2完成配比混合后的粉末；

所述送粉通道2-4，衔接于粉末称重配比仓2-2的泄粉阀门2-6处，用于将完成配比混合后的粉末传送至铺粉平台1上。

所述第一送粉机构2的旋转出粉仓2-3包括：旋转轴2-7和轴套2-8；

所述旋转轴2-7位于内部轴套2-8，并可相对于轴套2-8转动；

所述旋转轴2-7的圆周面上分布有多个用于收纳粉末的收粉凹槽2-11；在轴套2-8上端面、对应于粉末称重配比仓2-2的泄粉阀门2-6处，开设有用于接收粉末的上缺口2-9；在轴套2-8下端面，开设有用于出粉的下缺口2-10；

收粉时，收粉凹槽2-11旋转至上缺口2-9处，粉末泄入收粉凹槽2-11后，旋转轴2-7转动，并将粉末送至下缺口2-10，再经过送粉通道2-4送入铺粉平台1上。

所述第二送粉机构3包括第二粉末储存仓3-1和漏粉嘴3-2；

所述第二粉末储存仓3-1，内部分隔有多个用于盛装不同材质粉末的储料格3-3，

所述漏粉嘴3-2的尾部设置有多个独立的粉末通道3-4；在每个粉末通道3-4的出口分别设有独立的漏粉阀3-5；

所述第二粉末储存仓3-1的每个储料格3-3的出粉口，分别通过独立的管道3-6对应连接至漏粉嘴3-2尾部的粉末通道3-4。

所述漏粉嘴3-2通过安装架3-7连接在成型室内的纵向滑台4一侧；打印作业时，被选定或者切换的粉末，由该储料格3-3对应的管道3-6进入漏粉嘴3-2，再由漏粉嘴3-2送至铺粉平台1上。

所述安装架3-7通过滑块3-8安装在纵向滑台4的滑轨3-9上；所述纵向滑台4连接在横向滑台5上；

滑块3-8沿着纵向滑台4的滑轨3-9直线运动，纵向滑台4沿着横向滑台5的长度方向直线运动，进而带动漏粉嘴3-2完成X、Y方向的平移，实现将粉末(定点)漏入铺粉平台1的选定区域。

所述第一粉末储存仓2-1的漏粉板2-5，包括能彼此平移的上漏粉板2-51和下漏粉板2-52；

所述上漏粉板2-51和下漏粉板2-52上，分别开设有漏粉孔2-53；上漏粉板2-51和下漏粉板2-52彼此叠合；平行移动上漏粉板2-51与下漏粉板2-52上的漏粉孔2-53交错位置，形成可变孔隙，用于控制粉末仓的出粉口闭合度。

所述上漏粉板2-51的漏粉孔2-53形状与下漏粉板2-52的漏粉孔2-53形状不相同。

所述上漏粉板2-51的漏粉孔2-53形状呈三角形，下漏粉板2-52的漏粉孔2-53形状呈矩形。

所述送粉通道2-4为倾斜设置的板状结构，或者矩形管道结构。

所述成型室内的纵向滑台4上开设有条形槽口4-1；

纵向滑台4的条形槽口4-1移动至送粉通道2-4下方，粉末由粉通道滑入条形槽口4-1，并送入铺粉平台1上；纵向滑台4上安装有铺粉刷4-2；纵向滑台4移动时，由铺粉刷4-2整平粉末或者对粉末进行修整。

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

1.本实用新型第一送粉机构2，包括自上而下依次设置的：第一粉末储存仓2-1、粉末称重配比仓2-2、旋转出粉仓2-3和送粉通道2-4；第一粉末储存仓2-1的内部，具有多个用于盛装不同材质粉末的粉末仓；在每个粉末仓出粉口均设有独立的漏粉板2-5；漏粉板2-5用于打开或者关闭所对应的粉末仓出的出粉口开度；粉末称重配比仓2-2，用于对来自第一粉末储存仓2-1的粉末进行称重；粉末称重配比仓2-2的底部设有一泄粉阀门2-6；旋转出粉仓2-3，用于接收来自粉末称重配比仓2-2完成配比混合后的粉末；本实用新型旋转出粉仓2-3包括：旋转轴2-7和轴套2-8；旋转轴2-7位于内部轴套2-8，并可相对于轴套2-8转动；旋转轴2-7的圆周面上分布有多个用于收纳粉末的收粉凹槽2-11；在轴套2-8上端面、对应于粉末称重配比仓2-2的泄粉阀门2-6处，开设有用于接收粉末的上缺口2-9；在轴套2-8下端面，开设有用于出粉的下缺口2-10；收粉时，收粉凹槽2-11旋转至上缺口2-9处，粉末泄入收粉凹槽2-11后，旋转轴2-7转动，并将粉末送至下缺口2-10，再经过送粉通道2-4送入铺粉平台1上。本实用新型采用上述结构，在打印作业中，粉末的定量配比，混合作业一体流程，不仅提高了配料精确度，而且缩短了配料时间，克服了传统配料繁琐，费时等缺陷。

本实用新型旋转出粉仓2-3，采用旋转轴2-7和轴套2-8相互配合；旋转轴2-7上设置有多个收粉凹槽2-11，实现了采用一个旋转轴，多种材质粉末的定量传送，具有结构简单，机械稳定性好，出料精准等优点。

2.本实用新型第一粉末储存仓2-1的漏粉板2-5，包括能彼此平移的上漏粉板2-51和下漏粉板2-52；在上漏粉板2-51和下漏粉板2-52上，分别开设有漏粉孔2-53；上漏粉板2-51和下漏粉板2-52彼此叠合；平行移动上漏粉板2-51与下漏粉板2-52上的漏粉孔2-53交错位置，形成可变孔隙，用于控制粉末仓的出粉口闭合度；上漏粉板2-51的漏粉孔2-53形状呈三角形，下漏粉板2-52的漏粉孔2-53形状呈矩形。这种漏粉方式，不仅结构简单，可操作性好，而且能更加精确控制出粉量，做到精细微控。

3.本实用新型第二粉末储存仓3-1，内部分隔有多个用于盛装不同材质粉末的储料格3-3，在漏粉嘴3-2的尾部设置有多个独立的粉末通道3-4；在每个粉末通道3-4的出口分别设有独立的漏粉阀3-5；每个储料格3-3的出粉口，分别通过独立的管道3-6对应连接至漏粉嘴3-2尾部的粉末通道3-4。漏粉嘴3-2通过安装架3-7连接在成型室内的纵向滑台4一侧；打印作业时，被选定或者切换的粉末，由该储料格3-3对应的管道3-6进入漏粉嘴3-2，再由漏粉嘴3-2送至铺粉平台1上。安装架3-7通过滑块3-8安装在纵向滑台4的滑轨3-9上；所述纵向滑台4连接在横向滑台5上；滑块3-8沿着纵向滑台4的滑轨3-9直线运动，纵向滑台4沿着横向滑台5的长度方向直线运动，进而带动漏粉嘴3-2完成X、Y方向的平移，实现将不同材质的粉末(定点)漏入铺粉平台1的选定区域，形成一个粉层包含多种粉末材质；采用这种定量，并针对选定区域的漏粉方式，使工件的同一个剖面包含不同材质，以满足工件的应用要求。

综上所述，本实用新型送粉装置，包含了多材料称重配，可保证两种或两种以上的粉末物料始终按要求的重量比定量精确地供给，每一铺粉层内粉末比例可控；并且可实现多材料定点输送；将指定的材料精确输送到成型面的预定位置，可以保证每次铺粉层内不同方向上材料组成梯度变化。本实用新型送粉装置，通过将两个独立的送粉机构有机整合，既可兼顾铺粉又可兼顾粉末将不同材质的粉末定点定区域投放，大大提高了粉末的利用率及多材料适用性，为3D打印技术领域提供了一种全新的关于铺粉与多材料漏粉相结合的技术方案。

附图说明

图1为本实用新型激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置结构示意图。

图2为本实用新型第一送粉机构2结构示意图。

图3为本实用新型第二送粉机构3的第二粉末储存仓3-1及漏粉嘴3-2的局部透视示意图。

图4为本实用新型成型平面的同一粉层，多材料平面分布示意图。

图5为本实用新型第一粉末储存仓2-1的漏粉板2-5结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。

如图1-5所示。

本实用新型公开了一种激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置，包括激光装置7、成型缸升降机构6；

本实用新型送粉装置位于激光选区熔化打印机成型室内的铺粉平台1上方；所述送粉装置包括第一送粉机构2和第二送粉机构3；

所述第一送粉机构2，包括自上而下依次设置的：第一粉末储存仓2-1、粉末称重配比仓2-2、旋转出粉仓2-3和送粉通道2-4；

所述第一粉末储存仓2-1的内部，具有多个用于盛装不同材质粉末的粉末仓；在每个粉末仓出粉口均设有独立的漏粉板2-5；漏粉板2-5用于打开或者关闭所对应的粉末仓出的出粉口开度；

所述粉末称重配比仓2-2，用于对来自第一粉末储存仓2-1的粉末进行称重；粉末称重配比仓2-2的底部设有一泄粉阀门2-6；

所述旋转出粉仓2-3，用于接收来自粉末称重配比仓2-2完成配比混合后的粉末；

所述送粉通道2-4，衔接于粉末称重配比仓2-2的泄粉阀门2-6处，用于将完成配比混合后的粉末传送至铺粉平台1上。

所述第一送粉机构2的旋转出粉仓2-3包括：旋转轴2-7和轴套2-8；

所述旋转轴2-7位于内部轴套2-8，并可相对于轴套2-8转动；

所述旋转轴2-7的圆周面上分布有多个用于收纳粉末的收粉凹槽2-11；在轴套2-8上端面、对应于粉末称重配比仓2-2的泄粉阀门2-6处，开设有用于接收粉末的上缺口2-9；在轴套2-8下端面，开设有用于出粉的下缺口2-10；

收粉时，收粉凹槽2-11旋转至上缺口2-9处，粉末泄入收粉凹槽2-11后，旋转轴2-7转动，并将粉末送至下缺口2-10，再经过送粉通道2-4送入铺粉平台1上。

所述第二送粉机构3包括第二粉末储存仓3-1和漏粉嘴3-2；

所述第二粉末储存仓3-1，内部分隔有多个用于盛装不同材质粉末的储料格3-3，

所述漏粉嘴3-2的尾部设置有多个独立的粉末通道3-4；在每个粉末通道3-4的出口分别设有独立的漏粉阀3-5；

所述第二粉末储存仓3-1的每个储料格3-3的出粉口，分别通过独立的管道3-6对应连接至漏粉嘴3-2尾部的粉末通道3-4。管道3-6采用柔性管道，如硅胶材质。

所述漏粉嘴3-2通过安装架3-7连接在成型室内的纵向滑台4一侧；打印作业时，被选定或者切换的粉末，由该储料格3-3对应的管道3-6进入漏粉嘴3-2，再由漏粉嘴3-2送至铺粉平台1上。

所述安装架3-7通过滑块3-8安装在纵向滑台4的滑轨3-9上；所述纵向滑台4连接在横向滑台5上；

滑块3-8沿着纵向滑台4的滑轨3-9直线运动，纵向滑台4沿着横向滑台5的长度方向直线运动，进而带动漏粉嘴3-2完成X、Y方向的平移，实现将不同材质的粉末(定点)漏入铺粉平台1的选定区域；如图4所示，该选定区域为同一个粉层，具有不同材质的粉末，图4中，A、B、C表示不同材质的粉末。从图4平面示意图可见，在同一个平面，不同区域，具有不同材质的粉末。

所述第一粉末储存仓2-1的漏粉板2-5，包括能彼此平移的上漏粉板2-51和下漏粉板2-52；

所述上漏粉板2-51和下漏粉板2-52上，分别开设有漏粉孔2-53；上漏粉板2-51和下漏粉板2-52彼此叠合；平行移动上漏粉板2-51与下漏粉板2-52上的漏粉孔2-53交错位置，形成可变孔隙，用于控制粉末仓的出粉口闭合度。

所述上漏粉板2-51的漏粉孔2-53形状与下漏粉板2-52的漏粉孔2-53形状不相同。

所述上漏粉板2-51的漏粉孔2-53形状呈三角形，下漏粉板2-52的漏粉孔2-53形状呈矩形。当然根据具体要求，可以采用其他形状。

所述送粉通道2-4为倾斜设置的板状结构，或者矩形管道结构。当采用板状结构时，粉末由板状结构表面输送；当采用矩形管道结构结构时，粉末由矩形管道内部输送。

所述成型室内的纵向滑台4上开设有条形槽口4-1；

纵向滑台4的条形槽口4-1移动至送粉通道2-4下方，粉末由粉通道滑入条形槽口4-1，并送入铺粉平台1上；纵向滑台4上安装有铺粉刷4-2；纵向滑台4移动时，由铺粉刷4-2整平粉末或者对粉末进行修整。

如上所述，便可较好地实现本实用新型。

本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置，所述送粉装置位于激光选区熔化打印机成型室内的铺粉平台(1)上方；其特征在于，所述送粉装置包括第一送粉机构(2)和第二送粉机构(3)；

所述第一送粉机构(2)，包括自上而下依次设置的：第一粉末储存仓(2-1)、粉末称重配比仓(2-2)、旋转出粉仓(2-3)和送粉通道(2-4)；

所述第一粉末储存仓(2-1)的内部，具有多个用于盛装不同材质粉末的粉末仓；在每个粉末仓出粉口均设有独立的漏粉板(2-5)；漏粉板(2-5)用于打开或者关闭所对应的粉末仓出的出粉口开度；

所述粉末称重配比仓(2-2)，用于对来自第一粉末储存仓(2-1)的粉末进行称重；粉末称重配比仓(2-2)的底部设有一泄粉阀门(2-6)；

所述旋转出粉仓(2-3)，用于接收来自粉末称重配比仓(2-2)完成配比混合后的粉末；

所述送粉通道(2-4)，衔接于粉末称重配比仓(2-2)的泄粉阀门(2-6)处，用于将完成配比混合后的粉末传送至铺粉平台(1)上。

2.根据权利要求1所述激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置，其特征在于，所述第一送粉机构(2)的旋转出粉仓(2-3)包括：旋转轴(2-7)和轴套(2-8)；

所述旋转轴(2-7)位于内部轴套(2-8)，并可相对于轴套(2-8)转动；

所述旋转轴(2-7)的圆周面上分布有多个用于收纳粉末的收粉凹槽(2-11)；在轴套(2-8)上端面、对应于粉末称重配比仓(2-2)的泄粉阀门(2-6)处，开设有用于接收粉末的上缺口(2-9)；在轴套(2-8)下端面，开设有用于出粉的下缺口(2-10)；

收粉时，收粉凹槽(2-11)旋转至上缺口(2-9)处，粉末泄入收粉凹槽(2-11)后，旋转轴(2-7)转动，并将粉末送至下缺口(2-10)，再经过送粉通道(2-4)送入铺粉平台(1)上。

3.根据权利要求2所述激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置，其特征在于，所述第二送粉机构(3)包括第二粉末储存仓(3-1)和漏粉嘴(3-2)；

所述第二粉末储存仓(3-1)，内部分隔有多个用于盛装不同材质粉末的储料格(3-3)，

所述漏粉嘴(3-2)的尾部设置有多个独立的粉末通道(3-4)；在每个粉末通道(3-4)的出口分别设有独立的漏粉阀(3-5)；

所述第二粉末储存仓(3-1)的每个储料格(3-3)的出粉口，分别通过独立的管道(3-6)对应连接至漏粉嘴(3-2)尾部的粉末通道(3-4)。

4.根据权利要求3所述激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置，其特征在于，所述漏粉嘴(3-2)通过安装架(3-7)连接在成型室内的纵向滑台(4)一侧；打印作业时，被选定或者切换的粉末，由该储料格(3-3)对应的管道(3-6)进入漏粉嘴(3-2)，再由漏粉嘴(3-2)送至铺粉平台(1)上。

5.根据权利要求4所述激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置，其特征在于，所述安装架(3-7)通过滑块(3-8)安装在纵向滑台(4)的滑轨(3-9)上；所述纵向滑台(4)连接在横向滑台(5)上；

滑块(3-8)沿着纵向滑台(4)的滑轨(3-9)直线运动，纵向滑台(4)沿着横向滑台(5)的长度方向直线运动，进而带动漏粉嘴(3-2)完成X、Y方向的平移，实现将粉末漏入铺粉平台(1)的选定区域。

6.根据权利要求2所述激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置，其特征在于，所述第一粉末储存仓(2-1)的漏粉板(2-5)，包括能彼此平移的上漏粉板(2-51)和下漏粉板(2-52)；

所述上漏粉板(2-51)和下漏粉板(2-52)上，分别开设有漏粉孔(2-53)；上漏粉板(2-51)和下漏粉板(2-52)彼此叠合；平行移动上漏粉板(2-51)与下漏粉板(2-52)上的漏粉孔(2-53)交错位置，形成可变孔隙，用于控制粉末仓的出粉口闭合度。

7.根据权利要求6所述激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置，其特征在于，所述上漏粉板(2-51)的漏粉孔(2-53)形状与下漏粉板(2-52)的漏粉孔(2-53)形状不相同。

8.根据权利要求7所述激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置，其特征在于，所述上漏粉板(2-51)的漏粉孔(2-53)形状呈三角形，下漏粉板(2-52)的漏粉孔(2-53)形状呈矩形。

9.根据权利要求8所述激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置，其特征在于，所述送粉通道(2-4)为倾斜设置的板状结构。

10.根据权利要求9所述激光选区熔化数字化材料成型的送粉装置，其特征在于，所述成型室内的纵向滑台(4)上开设有条形槽口(4-1)；

纵向滑台(4)的条形槽口(4-1)移动至送粉通道(2-4)下方，粉末由粉通道滑入条形槽口(4-1)，并送入铺粉平台(1)上；纵向滑台(4)上安装有铺粉刷(4-2)；纵向滑台(4)移动时，由铺粉刷(4-2)整平粉末。

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