RU220673U1 - Средство удаления порошкового материала в установке аддитивного производства - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для очистки и удаления порошкового материала в установке аддитивного производства, работающих по технологическому процессу синтеза на подложке.

Средство удаления порошкового материала, используемое в установке аддитивного производства, состоит из насадки, совмещаемой с ответной частью очищаемой детали и соединенной с внешней стороны с конусной крышкой, полусферической, накручиваемой на конусную крышку, и диффузора, совмещаемого с полусферической крышкой через штуцер диффузора. Средство удаления порошкового материала выполнено с возможностью пропускания сжатого воздуха с удаляемым материалом через внутреннюю камеру, образованную при присоединении к насадке диффузора, и внешнюю камеру с секциями, образованную при присоединении к насадке конусной крышки, через выполненные во внутренней и внешней камере отверстия.

Средство удаления порошкового материала предназначено для упрощения удаления несвязанного порошкового материала из геометрически сложных и труднодоступных участков очищаемой детали, полученной в результате аддитивного производства в порошковой ванне. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Полезная модель относится к устройствам для очистки и удаления порошкового материала в установке аддитивного производства.

К данной группе аддитивных технологий относятся селективное лазерное плавление, селективное лазерное спекание, электронно-лучевое плавление, и другие подразумевающие сплавление, спекание или скрепление частиц порошка в нанесенном на подложку порошковом слое. По завершению повторяемых этапов обработки порошкового слоя получаемое изделие извлекают из порошковой ванны. Данный этап, как правило, осуществляет рабочий, и удаляет несвязанный порошок с помощью подручных средств, в некоторых установках для этой цели предусматривается автоматизированная аспирационная система, удаляющая порошок преимущественно вокруг изделия.

Подобная аспирационная система представлена в патенте EP 3549697 «Robotized vacuum cleaner for three-dimensional printers», в которой высасывающий шланг робота-пылесоса дополняется роботизированной системой, управляющей положением пылесоса и предназначенной для планирования траектории уборки и передачи соответствующих команд управления к роботу-пылесосу. Использование аспирационной системы является более эффективной, безопасной и удобной альтернативой удаления остатков порошка из рабочей камеры трехмерного принтера, исключающей присутствие дополнительной рабочей силы. Тем не менее, заявленное решение не способно эффективно удалять остатки порошка из отверстий и каналов в изделиях со сложной геометрией, поскольку для очистки мелких элементов требуется высокая точность позиционирования шланга роботизированным манипулятором и возможность доступа сопла шланга к очищаемым каналам.

Возможность удаления остаточного порошкового материала с мелких элементов представлена в патенте CN 212945269 «Powder suction and dust removal device for additive manufacturing» (патент выбран в качестве прототипа), которая обеспечивается с помощью устройства для удаления порошка, включающего шланг, с одной стороны подключенного к бункеру для сбора порошка, а с другой стороны оснащенного соединительным кольцом для подсоединения сменного шланга со сменной насадкой. Бункер, в свою очередь, обеспечивается вентиляционным отверстием, выпускным клапаном и вентилятором, работа которого совместно с преобразующим компонентом регулируется с помощью переключателя. Насадки, которыми оснащаются окончания сменных шлангов, могут заменяться другими насадками с разными размерами и с разными щетками. Насадки выполнены с возможностью вращения, включая вращение щетки (при ее наличии) и переключения потока воздуха с помощью преобразующего механизма для всасывания пыли и выдувания воздуха, и настройки скорости потока воздуха посредством вентилятора. Основным достоинством устройства удаления порошка является возможность контроля потока воздуха, а наличие вращающихся щеток позволяет убрать остатки порошка в мелких стыках различных сложных деталей. Тем не менее, устройство требует проведения большого количества манипуляций оператором для удаления порошка из труднодоступных участков детали.

Таким образом, технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение средства для эффективного удаления порошкового материала в геометрически сложных участках деталей цилиндрической формы, а именно в отверстиях и внутренних каналах, с минимизацией ревизионных манипуляций.

Решение технической проблемы заключается в том, что средство удаления порошкового материала, используемое в установке аддитивного производства, состоит из насадки, совмещаемой с ответной частью очищаемой детали и соединенной с внешней стороны с конусной крышкой, а с внутренней - с диффузором, штуцер которой располагается в отверстии в полусферической крышке, накручиваемой на верхнюю часть конусной крышки. Средство удаления порошкового материала выполнено с возможностью пропускания сжатого воздуха с удаляемым материалом через внутреннюю камеру, образованную при присоединении к насадке диффузора, и внешнюю камеру с секциями, образованную при присоединении к насадке конусной крышки, через выполненные во внутренней и внешней камере отверстия.

Технический результат заключается в том, что сообщающиеся между собой через выполненные в стенках отверстия центральная и внешняя камеры средства удаления порошкового материала обеспечивают прохождение воздуха через очищаемую цилиндрическую деталь, полученную в результате аддитивного производства в порошковой ванне, и удаление несвязанного порошкового материала с помощью сжатого воздуха из внутренних каналов и отверстий в цилиндрической детали без необходимости оператора проводить дополнительные манипуляции с подводом инструмента над каждым геометрически сложным и труднодоступным участком очищаемой детали.

Описание полезной модели дополняется следующими иллюстрациями:

Фиг. 1 - Общий вид средства удаления порошкового материала, включающий:

1) насадку,

2) конусную крышку,

3) внутреннюю крышку (диффузор),

4) полусферическую крышку.

Фиг. 2 - Принцип работы средства удаления порошкового материала и распределение потока воздуха.

Фиг. 3 - Применение средства удаления порошкового материала.

Средство удаления порошкового материала представлено с возможностью доступа к сложным и мелким отверстиям, расположенным на сегментных частях цилиндрической детали и предназначено для удаления несвязанного порошка из изделий цилиндрической формы, характеризующихся наличием внутренних полостей и каналов, а также иных геометрических объектов, включая втулки, перемычки и прочие элементы.

Средство удаления порошкового материала состоит из насадки 1, конической крышки 2, диффузора 3 и полусферической крышки 4 (фиг. 1) и имеет возможность присоединения выводящих трубок через штуцеры 5 и 6 (фиг. 2). Насадка 1 выполнена таким образом, что при присоединении с диффузором 3 образует расположенную в середине центральную камеру 3а, которая соответствует внутренней полой части детали. В боковой стенке центральной камеры 3а по кругу выполнены отверстия 7, овальной или иной формы и размера, соответствующей ответному отверстию или группе отверстий, расположенных в очищаемой детали, а с внешней части центральной камеры 3а по кругу расположены отделенные друг от друга и от центральной камеры полые секции 8, при этом в смежных гранях каждой секции выполнены сквозные отверстия 9 прямоугольной или иной формы, соответствующей ответным отверстиям очищаемой детали, для прохождения потока воздуха.

С целью направления воздуха в центральную камеру 3а к насадке с помощью резьбового соединения подсоединена внутренняя конусообразная крышка (диффузор) 3. Верхняя часть диффузора 3 выполнена воедино со штуцером 5 для подсоединения с натягом второй трубки и пропускания воздушного потока.

На насадку вместе с подсоединенным к нему диффузором 3 сверху с помощью резьбы накручивается конусная крышка 2, образуя полое пространство (внешняя камера 2а) между диффузором 3 и конусной крышкой 2, объединенное с полыми секциями, расположенными по внешнему контуру центральной камеры 3а, и соответствующее внешней полой части детали, так что обеспечивается циркуляция воздуха между центральной и внешней камерами, а также в отверстиях и внутренних каналах цилиндрической детали 10 (фиг. 3).

Для удобства эксплуатации и очистки компонентов средства удаления порошкового материала верхнее отверстие конусной крышки 2 накрывается полусферической крышкой 4 с выполненным в ней сквозным отверстием для размещения штуцера 5 диффузора 3. В свою очередь, в полусферическую крышку 4 встроен штуцер 6 с другим сквозным отверстием для подсоединения гибкой трубки 6а.

Средство удаления порошкового материала, включающее центральную 3а и внешнюю камеру 2а, может быть выполнено из металла или износостойкого пластика, например, высокомолекулярного полиэтилена или полиуретана с помощью литья или аддитивного послойного выращивания.

Средство удаления порошкового материала может быть дополнено гибкими трубками, подсоединяемыми к штуцерам 5 и 6 диффузора 3 и полусферической крышки 4, и могут быть выполнены из резины или износостойкого пластика, например, нейлона, при этом материал внешней или внутренней трубки должен включать заземление в виде вшитого непрерывного токопроводящего провода, например, из алюминия, меди или их сплава с целью уменьшения влияния статического электричества и исключения пожароопасности.

Для обеспечения герметичности по краям отверстий 7 и 9 в центральной камере 3а насадки и на боковых гранях секций 8 могут быть закреплены резиновые или силиконовые накладки, соответствующие форме отверстий и обеспечивающие плотное прилегание насадки к детали и сокращающие попадание удаляемого порошкового материала в окружающую среду. Накладки могут быть предпочтительно кольцеобразными и повторять форму отверстий, например, овальную, как в боковых стенках центральной камеры. Для посадки накладки внатяг на гранях отверстия по всему периметру накладки может быть выполнен желоб.

Средство удаления порошкового материала может использоваться как в составе установки для послойного выращивания в порошковой засыпке, так и отдельно. Использование средства удаления порошкового материала в составе установки для аддитивного производства подразумевает подключение средства удаления порошкового материала к аспирационной системе установки аддитивного производства через гибкие трубки, так что гибкие трубки закрепляются на штуцерах 5 и 6 внатяг или с использованием хомутов. В данном случае производят извлечение выращенной детали из порошковой ванны в установке аддитивного производства и первичное удаление основной массы несвязанного порошка из детали непосредственно в камере установки аддитивного производства. Далее оператор располагает деталь на горизонтальной поверхности и устанавливает насадку 1 на ответную часть детали, совмещая внутреннюю полую часть детали с центральной камерой 3а насадки, а боковые отверстия детали - с отверстиями 9 в секциях 8 внешней камеры. Затем оператор установки подает сжатый воздух, вырабатываемый с помощью компонента аспирационной системы установки, например, компрессора, и поступающий в насадку 1 через соединенную с компрессором трубку 6а, проходя через внешнюю камеру 8 (фиг. 3).

В качестве сжатого воздуха может быть использовано любое другое газообразное вещество, например, аргон, азот диоксид углерода и т.д., обеспечивающее инертную или иную защитную атмосферу.

Поток воздуха, подаваемый в средстве удаления порошкового материала через трубку 6а, равномерно распределяется во внешней камере 2а между диффузором 3 и конусной крышкой 2 и поступает в полые секции 8. Далее воздух проходит через сквозные отверстия 9 полых секций 8, между которыми располагается предполагаемая деталь 10 (фиг. 3), так что каналы и полости детали очищаются от несвязанного порошка с помощью воздушного потока, и далее воздух с захваченным порошковым материалом поступает в центральную камеру 3а средства удаления порошкового материала и далее выводится через трубку 5а в бункер сбора порошкового материала, который может быть расположен в установке аддитивного производства.

Опционально, средство удаления порошкового материала можно переводить в режим подачи воздуха через трубку 5а, при этом трубка 5а должна быть переведена в режим подключения к компрессору для подачи сжатого воздуха в центральную камеру 3а насадки. В данном случае сжатый воздух распределяется в каналах и отверстиях детали и далее по секциям внешней камеры и выводом вместе с захваченным порошковым материалом через трубку 6а, переведенной в соединение с бункером сбора порошкового материала. Изменение режима подачи воздуха и его направление в трубках может осуществляться с помощью переключателя или блока управления, входящего в состав установки аддитивного производства.

Поток сжатого воздуха поступает в насадку через гибкую трубку 5а, расположенную на штуцере 6 полусферической крышки 4, затем проходит через боковые отверстия центральной камеры 3а и попадает в ответные боковые отверстия 9, выполненные во внешней камере 2а. Захваченные потоком воздуха частицы несвязанного порошка уносятся через трубку 6а и оседают в бункере для сбора порошкового материала.

Таким образом обеспечивается прохождение воздуха в боковые отверстия и каналы, расположенные в изготовленной детали, и достигается эффективная очистка изготовленного послойным синтезом цилиндрической заготовки от частиц несвязанного порошкового материала.

Claims (4)

1. Средство удаления порошкового материала в установке аддитивного производства, состоящее из насадки, конической крышки, диффузора и полусферической крышки с возможностью ввода и вывода потока воздуха через выходящие трубки и отличающееся тем, что к насадке средства удаления порошкового материала, совмещаемой с ответной частью очищаемой детали, соосно присоединяется диффузор, с образованием при накручивании на насадку конусной крышки центральной камеры, вокруг которой расположены отделенные друг от друга и от центральной камеры полые секции, образующие с конусной крышкой внешнюю камеру, при этом внутренняя и внешняя камеры выполнены с возможностью пропускания потока воздуха с удаляемым материалом через выполненные в центральной камере и полых секциях отверстия, форма и размер которых соответствует отверстиям очищаемой детали.

2. Средство удаления порошкового материала в установке аддитивного производства по п.1, отличающееся тем, что отверстия в боковой стенке центральной камеры выполнены по кругу и имеют овальную форму.

3. Средство удаления порошкового материала в установке аддитивного производства по п.1, отличающееся тем, что отверстия в смежных гранях полых секций имеют прямоугольную форму.

4. Средство удаления порошкового материала в установке аддитивного производства по п.1, отличающееся тем, что в отверстиях, выполненных в полых секциях и центральной камере насадки, закреплены резиновые или силиконовые накладки.