CN217476599U - 增材制造设备及其风场结构 - Google Patents

Abstract

一种增材制造设备及其风场结构，其中风场结构包括工作腔体、气体腔和风场循环装置，工作腔体的一侧面设置有通孔和主吹风口；另一侧面设置有至少两个吸风口，气体腔置于工作腔体内且具有进风口和出风口，气体腔的具有进风口的一端嵌装于通孔内，工作腔体内的顶部自内至外依次向内竖向设置有内、外挡板，且内、外挡板分别位于出风口的两侧；风场循环装置的一端分别与进风口和主吹风口相连，另一端分别与至少两个吸风口相连，以将气体通过进风口和主吹风口通入工作腔体，并在内、外挡板之间形成稳定的气场后，通过至少两个吸风口回收，气体可在内、外挡板之间形成稳定的气场，减少了涡流的问题，提升了打印质量；且该风场结构占据腔体侧壁的空间小。

Description

增材制造设备及其风场结构

技术领域

本实用新型属于增材制造技术领域，具体涉及一种增材制造设备及其风场结构。

背景技术

增材制造技术是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，由于其不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，因此应用范围非常广。选区激光熔融技术（Selective LaserMelting，简称SLM）是近年来发展迅速的增材制造技术之一，其以粉末材料为原料，采用激光对三维实体的截面进行逐层扫描完成原型制造。其基本工作过程是：送粉装置将一定量粉末送至工作平台面，铺粉装置将一层粉末材料平铺在成型缸底板或已成型零件的上表面，激光振镜系统控制激光以一个近似不变的光斑大小和光束能量按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作平台下降一个层的厚度，铺粉装置又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个原型制造。

在上述选区激光熔融设备的工作过程中，不可避免的会有飞溅物的产生，这些飞溅物会对成型工件的性能产生影响，因此在成型过程中，需要在烧结区域上方形成具有良好流动的保护气流，以将熔融过程中产生的飞溅物带离成型区域。现有技术的设备，由于产品或者客户的需要导致设备内部机械结构复杂且占据腔体空间较多，因此只能在腔体侧部设置较小尺寸的吹风口和吸风口，如图1所示，而如此结构使得其风场在上下会产生不控制的乱流致使主体气流变窄，乱流会把废渣带到主气流到不了的两边，主气流变窄会让废渣不能被完全带离打印区域，影响了打印幅面气流的稳定性，从而降低了打印的稳定性和打印产品的均匀性；而且，该风场产生的乱流会在腔体内产生漩涡，打印过程中产生的废渣和烟尘因此会随着漩涡继续留在腔体内而不被排除，这些烟尘影响了从腔体顶部的激光光源到达打印区域的实际功率，从而降低了打印质量的一致性和均匀性，严重时可能导致成型工件性能不合格而报废。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种增材制造设备及其风场结构，该风场结构占据空间小，且形成的气流在腔体运行平稳、风速均匀，且减少了有烟尘阻挡激光到达烧结截面的概率，从而提升了待打印工件的打印质量和打印稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种增材制造设备的风场结构，包括工作腔体、气体腔和风场循环装置，所述工作腔体的一侧面自上而下依次设置有通孔和主吹风口；所述工作腔体的另一侧面自上而下依次设置有至少两个吸风口，所述气体腔置于工作腔体内且具有进风口和出风口，所述气体腔的具有进风口的一端嵌装于通孔内，所述进风口的横截面积小于出风口的横截面积，所述工作腔体内的顶部自内至外依次向内竖向设置有内挡板和外挡板，且所述内挡板和外挡板分别位于所述出风口的两侧；风场循环装置的一端分别与进风口和主吹风口相连，另一端分别与至少两个吸风口相连，以将气体通过进风口和主吹风口通入工作腔体，并在内挡板和外挡板之间形成稳定的气场后，通过至少两个吸风口回收。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述出风口内安装有网孔板，且出风口的横截面积为进风口的横截面积的5-8倍。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述气体腔为具有长臂和短壁的L形，所述进风口设置在短壁的一端，所述出风口沿长臂的长度方向设置在长臂的远离工作腔体的一面。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述内挡板和外挡板在竖直方向的最低点低于出风口在竖直方向的最低点，以使气体在内挡板和外挡板之间形成稳定的气场。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述主吹风口距离工作腔体底面的距离小于或等于30mm。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述工作腔体内设置有风速仪，用于监测工作腔体内的风速以控制风场循环装置增大或者减小风量来保证风场稳定性。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述内挡板距离出风口最近的一端距离小于或等于60mm；所述外挡板距离出风口最近的一端距离小于或等于60mm。

本实用新型还提供了一种增材制造设备，其包括上述任一项所述的增材制造设备的风场结构。

本实用新型的增材制造设备及其风场结构，风场结构通过包括工作腔体、气体腔和风场循环装置，所述工作腔体的一侧面自上而下依次设置有通孔和主吹风口；所述工作腔体的另一侧面自上而下依次设置有至少两个吸风口，所述气体腔置于工作腔体内且具有进风口和出风口，所述气体腔的具有进风口的一端嵌装于通孔内，所述进风口的横截面积小于出风口的横截面积，所述工作腔体内的顶部自内至外依次向内竖向设置有内挡板和外挡板，且所述内挡板和外挡板分别位于所述出风口的两侧；风场循环装置的一端分别与进风口和主吹风口相连，另一端分别与至少两个吸风口相连，以将气体通过进风口和主吹风口通入工作腔体，并在内挡板和外挡板之间形成稳定的气场后，通过至少两个吸风口回收，使得气体可在内挡板和外挡板之间形成稳定的气场，减少了涡流的问题，提升了打印质量，即减少了打印停机报废产品的概率；而且，工作腔体内烧结产生的废渣能够轻松地跟随打印层流被带走而进入风场循环装置，不再出现停留在烧结区域上方或者在工作腔体内乱飞的现象，从而减少了有烟尘阻挡激光到达打印幅面的概率，提升了打印质量和打印产品的稳定性；另外，该风场结构占据腔体侧壁的空间小，即可利于腔体内其它器件的布置。

附图说明

图1为现有技术增材制造设备的风场结构提供的主视图；

图2为本实用新型增材制造设备的风场结构提供的实施例一的主视图；

图3为本实用新型增材制造设备的风场结构提供的实施例一的俯视图；

图4为图3的第一局部示意图；

图5为本实用新型中网孔板的结构示意图。

图中部件标记如下：

1、通孔，2、内挡板，3、外挡板，4、第一吸风口，5、网孔板，6、气体腔。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的技术方案，以下将结合说明书附图和具体实施例做进一步详细说明。

如图2和图3所示，本实用新型提供的一种增材制造设备的风场结构，包括工作腔体、气体腔6和风场循环装置，所述工作腔体的一侧面自上而下依次设置有通孔1和主吹风口；所述工作腔体的另一侧面自上而下依次设置有至少两个吸风口，所述气体腔6置于工作腔体内且具有进风口和出风口，所述气体腔6的具有进风口的一端嵌装于通孔1内，所述进风口的横截面积小于出风口的横截面积，所述工作腔体内的顶部自内至外依次向内竖向设置有内挡板2和外挡板3，且所述内挡板2和外挡板3分别位于所述出风口的两侧；风场循环装置的一端分别与进风口和主吹风口相连，另一端分别与至少两个吸风口相连，以将气体通过进风口和主吹风口通入工作腔体，并在内挡板2和外挡板3之间形成稳定的气场后，通过至少两个吸风口回收。在一具体实施中，如图2所示，所述工作腔体的另一侧面自上而下依次设置有第一吸风口4和第二吸风口。

在此需说明的是，主吹风口通入的风主要控制打印平面和打印平面上方的风速速度，而通孔1吹入的风主要用于管理和控制整个腔体内的风速的导向；优选地，辅助吹风口的吹风总量占工作腔体总体吹风总量的60%，这样可以进一步确保工作腔体内的风场稳定。

优选地，为了使得气体腔6内的风能够更加均匀吹出工作腔体，所述出风口内安装有网孔板5（如图5所示），且出风口的横截面积为进风口的横截面积的5-8倍，这样可使得风从小面积大压力的通孔1内进入，并通过大体积的气体腔6与大面积的出风口吹入工作腔体，即小面积大压力的进风口的风通过气体腔6的增压后，最后均匀通过网孔板5吹出。

进一步参阅图2，在一具体实施中，所述气体腔6为具有长臂和短壁的L形，所述进风口设置在短壁的一端，所述出风口沿长臂的长度方向设置在长臂的远离工作腔体的一面。

由图1和图2的对比可知，本申请通过设置通孔1、气体腔6和两个吸风口，保证了从主吹风口到主吸风口之间风场的速度稳定性；而由图3的对比可知，本申请通过在工作腔体设置上述结构的内挡板2和外挡板3，改善了主气流变窄的问题，即消除了工作腔体两侧的乱流。

所述内挡板2和外挡板3在竖直方向的最低点低于第三吹风口在竖直方向的最低点，以使气体在内挡板2和外挡板3之间形成稳定的气场，优选地，只要内挡板2和外挡板3在竖直方向的最低点略低于低于第三吹风口在竖直方向的最低点即可，这样可在保证其效果的前提下进一步减小占据工作腔体的空间，也就是说内挡板2和外挡板3在工作腔体的自上而下方向的长度只需要遮挡网孔板5即可，不是必须要遮挡主吹风口，当然，在具体实施中，所述内挡板2和/或外挡板3的自上而下方向的长度也可以是工作腔体的内壁高度。

为了进一步提高风场的稳定性，如图4所示，所述内挡板2距离网孔板5最靠近的一端（如图4中网孔板5的左端）的距离小于或等于60mm；所述外挡板3距离网孔板5最靠近的一端（如图4中网孔板5的右端）的距离小于或等于60mm。

进一步优选地，为了进一步提高风场的稳定性，所述主吹风口距离工作腔体底面的距离小于或等于30mm；所述辅助吹风口的高度均在30mm以上；且辅助吹风口中相邻吹风口之间的间隙在40mm以下。

优选地，所述主吹风口和第二吸风口设置于工作腔体的同一高度位置，所述第一吹风口和第一吸风口4设置于工作腔体的同一高度位置，当然，此方案是本申请最优选的方案，其不仅可确保工作腔体内风场的稳定性，还可使得布局更加美观，然而，在具体实施中，所述主吹风口和第二吸风口设置于工作腔体的位置还可以近似相等，其具体可根据工作腔体内的实际布局确定，在此对其不做限定。

在另一具体实施中，所述内挡板2固定安装于工作腔体内，所述外挡板3活动安装于工作腔体内，具体实施中，该外挡门为可折叠结构或拼装结构。优选地，外挡板3的材质为透明材质，以便于用户观看内部烧结过程。

本实用新型还提供了一种增材制造设备，其包括上述任一实施例所述的增材制造设备的风场结构。在此需说明的是，本申请的核心保护的是上升风场结构，因此对于增材制造设备的其它现有部件，在此不做具体阐述。

以上实施例仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均应属于本实用新型的保护范围。应当指出，在不脱离本实用新型原理前提下的若干修改和修饰，应视为本实用新型的保护范围。

以上实施例仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均应属于本实用新型的保护范围。应当指出，在不脱离本实用新型原理前提下的若干修改和修饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种增材制造设备的风场结构，其特征在于，包括工作腔体、气体腔和风场循环装置，所述工作腔体的一侧面自上而下依次设置有通孔和主吹风口；所述工作腔体的另一侧面自上而下依次设置有至少两个吸风口，所述气体腔置于工作腔体内且具有进风口和出风口，所述气体腔的具有进风口的一端嵌装于通孔内，所述进风口的横截面积小于出风口的横截面积，所述工作腔体内的顶部自内至外依次向内竖向设置有内挡板和外挡板，且所述内挡板和外挡板分别位于所述出风口的两侧；风场循环装置的一端分别与进风口和主吹风口相连，另一端分别与至少两个吸风口相连，以将气体通过进风口和主吹风口通入工作腔体，并在内挡板和外挡板之间形成稳定的气场后，通过至少两个吸风口回收。

2.根据权利要求1所述的增材制造设备的风场结构，其特征在于，所述出风口内安装有网孔板，且出风口的横截面积为进风口的横截面积的5-8倍。

3.根据权利要求1所述的增材制造设备的风场结构，其特征在于，所述气体腔为具有长臂和短壁的L形，所述进风口设置在短壁的一端，所述出风口沿长臂的长度方向设置在长臂的远离工作腔体的一面。

4.根据权利要求1所述的增材制造设备的风场结构，其特征在于，所述内挡板和外挡板在竖直方向的最低点低于出风口在竖直方向的最低点，以使气体在内挡板和外挡板之间形成稳定的气场。

5.根据权利要求1所述的增材制造设备的风场结构，其特征在于，所述主吹风口距离工作腔体底面的距离小于或等于30mm。

6.根据权利要求1所述的增材制造设备的风场结构，其特征在于，所述工作腔体内设置有风速仪，用于监测工作腔体内的风速以控制风场循环装置增大或者减小风量来保证风场稳定性。

7.根据权利要求1至6任一项所述的增材制造设备的风场结构，其特征在于，所述内挡板距离出风口最近的一端距离小于或等于60mm；所述外挡板距离出风口最近的一端距离小于或等于60mm。

8.一种增材制造设备，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的增材制造设备的风场结构。

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