CN216989864U - 一种多材料slm打印机粉末管理机械装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置，包括存粉缸、落粉组件、刮刀组件和固定整个装置的架体，所述存粉缸包括多个相互并联的漏斗状子缸，多个漏斗状子缸的底部相互靠拢，并均连接所述落粉组件的进料端，所述漏斗状子缸内设有泄粉口，该泄粉口连接有开关阀。与现有技术相比，本实用新型可以在一台设备的成型腔中存放多种粉材，选择不同粉材的铺放，从而达到多材料分层增材制造的目的。

Description

一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置

技术领域

本实用新型涉及SLM打印机领域，尤其是涉及一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置。

背景技术

激光选区熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术是一种利用高能量激光束直接照射金属粉末使其快速熔化并冷却凝固成型的技术，它可以应用于单一的金属粉末，也可以应用于混合金属粉末。它可以使金属粉末直接成型为金属零件，且零件致密度接近100％，SLM技术已广泛应用于航空航天、汽车制造、军工与医疗等行业。

铺粉是选择性激光熔化(SLM)工艺的关键动作，现有SLM成形设备多以单刀铺粉为主，铺粉装置稳定性好、铺粉空程时间较短，同时在铺粉过程中能将成形表面存在的凸起或锐边切削掉，保证铺粉平面的平整性，

现有的SLM设备铺粉机构由于全部封闭在成型腔内，使得在成型过程中无法随意打开腔体添改粉材，即只能进行单一材料的铺粉。如要更换粉材则需要关闭设备，更换粉材，重新充保护气。这一过程十分漫长，在实际操作中几乎不可取。因此在进行多材料分层打印的过程中操作十分复杂成本比较高。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在现有的SLM设备铺粉机构在成型过程中无法更换粉材的缺陷而提供一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置，包括存粉缸、落粉组件、刮刀组件和固定整个装置的架体，所述存粉缸包括多个相互并联的漏斗状子缸，多个漏斗状子缸的底部相互靠拢，并均连接所述落粉组件的进料端，所述漏斗状子缸内设有泄粉口，该泄粉口连接有开关阀。

进一步地，所述泄粉口为四叶草状，所述开关阀为四叶草状的转动阀，该转动阀与所述泄粉口互补。

进一步地，所述落粉组件包括料斗、弹簧和挡料板，所述料斗的进料端连接所述存粉缸的底部，所述料斗的出料端形成条状的料斗缝，所述料斗的出料端的底部还形成有挡料槽，所述弹簧和挡料板均安装在所述挡料槽内，所述弹簧的一端抵接所述料斗的侧壁，另一端连接所述挡料板，所述挡料板的两端伸出料斗的两侧，所述挡料板内有挡料板缝，该挡料板缝与所述料斗缝相配合；

所述刮刀组件可移动连接所述架体，所述挡料板的两端位于所述刮刀组件的移动路径内，受所述刮刀组件驱动。

进一步地，所述弹簧的数量为多个，多个弹簧均一端抵接所述料斗的侧壁，另一端连接所述挡料板的一侧。

进一步地，所述料斗的内壁光滑。

进一步地，所述刮刀组件包括刮刀平台和刮刀驱动组件，所述刮刀平台的两端均受所述刮刀驱动组件驱动，在所述架体上水平往复移动，所述刮刀平台位于所述落粉组件的下方，所述刮刀平台的两端均设有凸起块，分别用于抵接所述挡料板的两端。

进一步地，所述刮刀平台的顶面设有刮刀，所述料斗的底部高度与所述刮刀的高度一致。

进一步地，所述刮刀驱动组件包括第一滑动丝杆、第二滑动丝杆、传动组件和驱动电机，所述第一滑动丝杆和第二滑动丝杆均连接所述传动组件，所述传动组件受驱动电机驱动，所述刮刀平台的两端均设有丝杆螺母，分别连接所述第一滑动丝杆和第二滑动丝杆。

进一步地，所述传动组件包括主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮受所述驱动电机驱动，所述主动齿轮的两侧设有相同数量的从动齿轮，所述主动齿轮最外侧的两个从动齿轮分别连接所述第一滑动丝杆和第二滑动丝杆。

进一步地，所述第一滑动丝杆和第二滑动丝杆的两端均设有止位环。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型设置设有多个相互并联的漏斗状子缸的存粉缸结构，可以同时添加多种材料进行多种粉材的3D打印；每个漏斗状子缸均设有泄粉口和开关阀，控制泄粉口的开合与开口大小，进而掌控存粉缸中粉料的存放和下放，实现多个漏斗状子缸均可独立向料斗供料，对粉料的供停有准确的掌控；

该方案解决了现有的SLM设备在多材料加工方面的限制，可以在一台设备的成型腔中存放多种粉材，选择不同粉材的铺放，实现在不间断加工过程的前提下，进行多种材料的分层激光增材制造工艺。

(2)本实用新型在料斗下方设置弹簧和挡料板，由刮刀平台移动过来时推动挡料板，压缩弹簧，使挡料板缝与料斗缝对齐，卸下粉料；该结构结构精巧，能针对每次下料进行刮刀铺平，粉末铺平效果好。

(3)本实用新型采用电机齿轮传动，由齿轮将旋转运动传递给丝杆，再由滑动丝杆将旋转运动化为刮板的前后直线运动，具有刚度高、精度高、易于控制等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例中提供的一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例中提供的一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置的俯视图；

图3为本实用新型实施例中提供的一种存粉缸的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中提供的一种存粉缸的局部分离状态示意图；

图5为本实用新型实施例中提供的一种存粉缸的仰视图；

图6为本实用新型实施例中提供的一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置的截面图；

图7为本实用新型实施例中提供的一种落粉组件的结构示意图；

图8为本实用新型实施例中提供的一种落粉组件的截面图；

图9为本实用新型实施例中提供的一种刮刀驱动组件的结构示意图；

图10为本实用新型实施例中提供的一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置的分解图；

图中，1、存粉缸，101、漏斗状子缸，102、泄粉口，103、转动阀，2、落粉组件，21、料斗，211、料斗缝，212、挡料槽，22、弹簧，23、挡料板，231、挡料板缝，3、刮刀平台，301、凸起块，302、刮刀，4、刮刀驱动组件，401、第一滑动丝杆，402、第二滑动丝杆，403、驱动电机，404、主动齿轮，405、从动齿轮，406、止位环，5、架体。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

需要说明的是，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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

实施例1

如图1-5所示，本实施例提供一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置，包括存粉缸1、落粉组件2、刮刀组件和固定整个装置的架体，存粉缸1包括多个相互并联的漏斗状子缸101，多个漏斗状子缸101的底部相互靠拢，并均连接落粉组件2的进料端，漏斗状子缸101内设有泄粉口102，该泄粉口102连接有开关阀。

工作原理：通过设置多个相互并联的漏斗状子缸101的存粉缸结构，可以同时添加多种材料进行多种粉材的3D打印；每个漏斗状子缸101均设有泄粉口102和开关阀，控制泄粉口102的开合与开口大小，进而掌控存粉缸1中粉料的存放和下放，实现多个漏斗状子缸101均可独立向料斗21供料，对粉料的供停有准确的掌控；

该方案解决了现有的SLM设备在多材料加工方面的限制，利用多材料粉末管理装置可以在不间断加工过程的前提下，进行多种材料的分层激光增材制造工艺。

作为一种优选的实施方式，泄粉口102为四叶草状，开关阀为四叶草状的转动阀103，该转动阀103与泄粉口102互补；

在存粉缸1上添加转动阀103，控制粉料的添加，转动阀103可手动也可连接电动舵机实现电控。

本实施例中，存粉缸1为三个并联的漏斗状子缸101，底部开有四叶草状的泄粉口102，再由三个互补的四叶草状的转动阀103相互配合，通过转动阀与电动舵机相连接，由舵机控制转动阀，从而控制泄粉口的开合与开口大小，进而掌控存粉缸中粉料的存放和下放。

如图6-8所示，作为一种优选的实施方式，落粉组件2包括料斗21、弹簧22和挡料板23，料斗21的进料端连接存粉缸1的底部，料斗21的出料端形成条状的料斗缝211，料斗21的出料端的底部还形成有挡料槽212，弹簧22和挡料板23均安装在挡料槽212内，弹簧22的一端抵接料斗21的侧壁，另一端连接挡料板23，挡料板23的两端伸出料斗21的两侧，挡料板23内有挡料板缝231，该挡料板缝231与料斗缝211相配合；

刮刀组件可移动连接架体，挡料板23的两端位于刮刀组件的移动路径内，受刮刀组件驱动。

弹簧22的数量为多个，多个弹簧22均一端抵接料斗21的侧壁，另一端连接挡料板23的一侧。

工作原理：在料斗21下方设置弹簧22和挡料板23，由刮刀平台3移动过来时推动挡料板23，压缩弹簧22，使挡料板缝231与料斗缝211对齐，卸下粉料；该结构结构精巧，能针对每次下料进行刮刀铺平。

本实施例中，料斗21安装与激光熔化区的后上方，以便及时补充粉料，底部高度应和刮刀302高度一致，料斗容积适中，内壁结构光滑，不易积料。底部留有小缝和挡料槽，挡料板23置于挡料槽212中，可前后移动，中间留有小缝用于卸料。后面添加三个轻质弹簧22，板长长于料斗，由刮刀移动过来时推动挡料板，压缩弹簧，使挡料板缝与料斗缝对齐，卸下粉料，刮刀往回移动，弹簧回弹使小缝错开。利用刮刀的移动来控制料斗的开合。

如图9和10所示，刮刀组件包括刮刀平台3和刮刀驱动组件4，刮刀平台3的两端均受刮刀驱动组件4驱动，在架体上水平往复移动，刮刀平台3位于落粉组件2的下方，刮刀平台3的两端均设有凸起块301，分别用于抵接挡料板23的两端。

刮刀平台3的顶面设有刮刀302，料斗21的底部高度与刮刀302的高度一致。

作为一种优选的实施方式，刮刀驱动组件4包括第一滑动丝杆401、第二滑动丝杆402、传动组件和驱动电机403，第一滑动丝杆401和第二滑动丝杆402均连接传动组件，传动组件受驱动电机403驱动，刮刀平台3的两端均设有丝杆螺母，分别连接第一滑动丝杆401和第二滑动丝杆402。

作为一种优选的实施方式，传动组件包括主动齿轮404和从动齿轮405，主动齿轮404受驱动电机403驱动，主动齿轮404的两侧设有相同数量的从动齿轮405，主动齿轮404最外侧的两个从动齿轮405分别连接第一滑动丝杆401和第二滑动丝杆402；

采用电机齿轮传动，由齿轮将旋转运动传递给丝杆，再由滑动丝杆将旋转运动化为刮板的前后直线运动，具有刚度高、精度高、易于控制等优点。

作为一种优选的实施方式，第一滑动丝杆401和第二滑动丝杆402的两端均设有止位环406，用于对刮刀平台3的移动位置进行限位。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置，包括存粉缸(1)、落粉组件(2)、刮刀组件和固定整个装置的架体，其特征在于，所述存粉缸(1)包括多个相互并联的漏斗状子缸(101)，多个漏斗状子缸(101)的底部相互靠拢，并均连接所述落粉组件(2)的进料端，所述漏斗状子缸(101)内设有泄粉口(102)，该泄粉口(102)连接有开关阀。

2.根据权利要求1所述的一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置，其特征在于，所述泄粉口(102)为四叶草状，所述开关阀为四叶草状的转动阀(103)，该转动阀(103)与所述泄粉口(102)互补。

3.根据权利要求1所述的一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置，其特征在于，所述落粉组件(2)包括料斗(21)、弹簧(22)和挡料板(23)，所述料斗(21)的进料端连接所述存粉缸(1)的底部，所述料斗(21)的出料端形成条状的料斗缝(211)，所述料斗(21)的出料端的底部还形成有挡料槽(212)，所述弹簧(22)和挡料板(23)均安装在所述挡料槽(212)内，所述弹簧(22)的一端抵接所述料斗(21)的侧壁，另一端连接所述挡料板(23)，所述挡料板(23)的两端伸出料斗(21)的两侧，所述挡料板(23)内有挡料板缝(231)，该挡料板缝(231)与所述料斗缝(211)相配合；

所述刮刀组件可移动连接所述架体，所述挡料板(23)的两端位于所述刮刀组件的移动路径内，受所述刮刀组件驱动。

4.根据权利要求3所述的一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置，其特征在于，所述弹簧(22)的数量为多个，多个弹簧(22)均一端抵接所述料斗(21)的侧壁，另一端连接所述挡料板(23)的一侧。

5.根据权利要求3所述的一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置，其特征在于，所述料斗(21)的内壁光滑。

6.根据权利要求3所述的一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置，其特征在于，所述刮刀组件包括刮刀平台(3)和刮刀驱动组件(4)，所述刮刀平台(3)的两端均受所述刮刀驱动组件(4)驱动，在所述架体上水平往复移动，所述刮刀平台(3)位于所述落粉组件(2)的下方，所述刮刀平台(3)的两端均设有凸起块(301)，分别用于抵接所述挡料板(23)的两端。

7.根据权利要求6所述的一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置，其特征在于，所述刮刀平台(3)的顶面设有刮刀(302)，所述料斗(21)的底部高度与所述刮刀(302)的高度一致。

8.根据权利要求6所述的一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置，其特征在于，所述刮刀驱动组件(4)包括第一滑动丝杆(401)、第二滑动丝杆(402)、传动组件和驱动电机(403)，所述第一滑动丝杆(401)和第二滑动丝杆(402)均连接所述传动组件，所述传动组件受驱动电机(403)驱动，所述刮刀平台(3)的两端均设有丝杆螺母，分别连接所述第一滑动丝杆(401)和第二滑动丝杆(402)。

9.根据权利要求8所述的一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置，其特征在于，所述传动组件包括主动齿轮(404)和从动齿轮(405)，所述主动齿轮(404)受所述驱动电机(403)驱动，所述主动齿轮(404)的两侧设有相同数量的从动齿轮(405)，所述主动齿轮(404)最外侧的两个从动齿轮(405)分别连接所述第一滑动丝杆(401)和第二滑动丝杆(402)。

10.根据权利要求8所述的一种多材料SLM打印机粉末管理机械装置，其特征在于，所述第一滑动丝杆(401)和第二滑动丝杆(402)的两端均设有止位环(406)。

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