一種用于雙光源金屬粉末三維打印系統(tǒng)的專用加工平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及金屬粉末成型技術(shù)，具體地說是一種應(yīng)用于高精度金屬粉末三維打印系統(tǒng)中的專用設(shè)備。該設(shè)備為一種加工平臺包括有盛粉裝置和送粉裝置，其中盛粉裝置由兩塊隔板依次分隔成儲粉箱、加工箱和收粉箱。該加工平臺配合以飛秒激光和納秒激光作為打印手段的金屬粉末雙光源打印系統(tǒng)，可以使得打印精度達到20微米。
【專利說明】
一種用于雙光源金屬粉末三維打印系統(tǒng)的專用加工平臺
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的技術(shù)方案涉及金屬粉末成型技術(shù)，具體地說是一種應(yīng)用于高精度金屬粉末三維打印系統(tǒng)中的專用設(shè)備?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]3D打印(三維打印)技術(shù)是一種新興的快速成型技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)， 運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體。3D打印技術(shù)由于其可根據(jù)設(shè)計要求制備出內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特殊器件，在需要內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品加工中具有顯著的優(yōu)勢。在工業(yè)設(shè)計、建筑、汽車，航空航天、醫(yī)療器械等眾多領(lǐng)域均有巨大的潛在應(yīng)用前景，因此，從其誕生之初就成為金屬粉末成型領(lǐng)域的熱點技術(shù)。
[0003]但是，目前金屬粉末成型領(lǐng)域的3D打印技術(shù)存在打印精度較低、無法保證精密成型以及難以對產(chǎn)品內(nèi)在結(jié)構(gòu)進行可控的表面改性的缺點。打印精度的不足限制了 3D打印技術(shù)在精密成型領(lǐng)域的應(yīng)用及推廣，同時也阻礙了精密產(chǎn)品生產(chǎn)效率的提高;產(chǎn)品內(nèi)在結(jié)構(gòu)表面的諸多特性，如表面親水性、耐腐蝕性等，都對產(chǎn)品性能的發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用。
[0004]目前，金屬粉末的3D打印技術(shù)中，選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)能夠有效的控制激光燒結(jié)光斑尺寸，能夠獲得較高的打印精度，是較常用的3D打印技術(shù)。然而，實際應(yīng)用中，納秒激光與材料相互作用時，激光能量通過熱傳導(dǎo)的方式被材料吸收，導(dǎo)致材料液化后凝固或直接發(fā)生氣化剝離，因此材料表面有很明顯的熱效應(yīng)區(qū)，而選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)在應(yīng)用過程中，復(fù)雜結(jié)構(gòu)區(qū)域會有金屬粉末液化不完全的部位存在，此時，未液化的金屬粉末會被周圍已經(jīng)液化的金屬粉末粘結(jié)，這就使得制件輪廓表面既有液態(tài)金屬固化后形成的固體材料，也有被液態(tài)金屬粘結(jié)的金屬粉末，由于通常使用的金屬粉末的顆粒直徑在10-60um， 因此導(dǎo)致制件輪廓尺寸偏大，制件表面光潔度差，其打印精度只能達到約100微米，限制了其在眾多需要高尺寸精度產(chǎn)品中的應(yīng)用。
[0005]通過金屬粉末成型制得的產(chǎn)品，一般都要經(jīng)過表面改性使其親水性、耐腐蝕性等達標后才能進行實際應(yīng)用，對于3D打印的產(chǎn)品，由于其所得制件內(nèi)在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難做到先打印完成，再對內(nèi)在結(jié)構(gòu)的表面進行改性處理，從而限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明就是針對上述的問題，提供一種加工平臺，該加工平臺配合以飛秒激光和納秒激光作為打印手段的金屬粉末雙光源打印系統(tǒng)，可以使得打印精度達到20微米。[〇〇〇7]該加工平臺包括有盛粉裝置和送粉裝置，盛粉裝置由兩塊隔板依次分隔成儲粉箱、加工箱和收粉箱，三個箱體內(nèi)均設(shè)有活塞電機驅(qū)動的推拉活塞，儲粉箱和收粉箱內(nèi)壁頂端設(shè)有紅外測高裝置，用來實時檢測箱體內(nèi)粉層高度是否達到設(shè)定值，并可將信號反饋給控制程序;送粉裝置包括推送輥、固定于盛粉裝置兩側(cè)的平行傳送履帶、連于推送輥兩側(cè)的推送電機和將推送電機和傳送履帶固定連接的固定塊，其中固定塊內(nèi)設(shè)有多層卡槽，可以通過調(diào)整傳送履帶穿過的卡槽位置來對推送輥的高度進行調(diào)節(jié)，四個履帶轉(zhuǎn)軸上方的盛粉箱體外側(cè)均設(shè)有限位柱，用以防止傳送履帶因控制程序出錯發(fā)生過量傳送，導(dǎo)致固定塊和履帶轉(zhuǎn)軸的碰撞，甚至對設(shè)備造成損壞。
[0008]關(guān)于尺寸定義如下:兩塊隔板的高度為h，推送輥的半徑為r，被兩塊隔板分隔成的儲粉箱、加工箱和收粉箱的長度分別為lc、lj和ls，盛粉裝置高度為H，那么在本發(fā)明中，h〈H〈 11+^2.51^〈11。本發(fā)明提供的加工平臺相比于現(xiàn)有加工平臺具有以下有益效果:
[0009]1、本發(fā)明提供的加工平臺的加工箱截面面積為儲粉箱截面面積的2.5倍以上，通過推拉活塞的微調(diào)，在加工箱能夠?qū)崿F(xiàn)微米級鋪粉。[〇〇1〇] 2、本發(fā)明的儲粉箱和收粉箱中均設(shè)有紅外測高裝置，可以實時檢測兩個箱體中的粉體高度，從而及時調(diào)整推拉活塞的位置，避免兩個箱體中的粉體回流至加工箱造成的鋪粉誤差。
[0011]3、本發(fā)明同時采用推送輥和傳送履帶，通過調(diào)節(jié)二者運動速率和方向?qū)︿伔鬯俣冗M行微調(diào)，同時保證鋪粉過程中粉層的受力均勻。
[0012]4、本發(fā)明中連接推送電機和傳送履帶的固定塊，采用兩側(cè)封閉、下端開口、內(nèi)設(shè)多層卡槽的設(shè)計，既避免了履帶從側(cè)部滑出導(dǎo)致的危險，又可通過調(diào)整履帶穿過的卡槽位置來對推送輥的高度進行調(diào)整，這一功能在推送輥或隔板因使用時間過長造成一定磨損的情況下顯得尤其重要。
[0013]說明書附圖
[0014]圖1實施例1提供的加工平臺的三維示意圖?！揪唧w實施方式】
[0015]為了更加清楚的表達本發(fā)明提供的加工平臺，下面結(jié)合【具體實施方式】和附圖對本發(fā)明提供的加工平臺做進一步說明。
[0016]實施例1[〇〇17]本實施例提供的加工平臺包括有盛粉裝置和送粉裝置，盛粉裝置由兩塊隔板12依次分隔成儲粉箱11、加工箱13和收粉箱14，三個箱體內(nèi)均設(shè)有活塞電機驅(qū)動的推拉活塞15， 儲粉箱11和收粉箱14內(nèi)壁頂端設(shè)有紅外測高裝置16,用來實時檢測箱體內(nèi)粉層高度是否達到設(shè)定值，并可將信號反饋給控制程序;送粉裝置包括推送輥23、固定于盛粉裝置兩側(cè)的平行傳送履帶21、連于推送輥23兩側(cè)的推送電機24和將推送電機24和傳送履帶21固定連接的固定塊25,其中固定塊25內(nèi)設(shè)有多層卡槽，可以通過調(diào)整傳送履帶21穿過的卡槽位置來對推送輥23的高度進行調(diào)節(jié)，四個履帶轉(zhuǎn)軸上方的盛粉箱體外側(cè)均設(shè)有限位柱22,用以防止傳送履帶21因控制程序出錯發(fā)生過量傳送，導(dǎo)致固定塊25和履帶轉(zhuǎn)軸的碰撞，甚至對設(shè)備造成損壞。
[0018]關(guān)于尺寸定義如下:兩塊隔板的高度為h，推送輥的半徑為r，被兩塊隔板分隔成的儲粉箱、加工箱和收粉箱的長度分別為lc、lj和ls，盛粉裝置高度為H，那么在本發(fā)明中，h〈H〈 h+r，31c=lj〇
[0019]實施例2
[0020]本實施例提供的加工平臺包括有盛粉裝置和送粉裝置，盛粉裝置由兩塊隔板12依次分隔成儲粉箱11、加工箱13和收粉箱14，三個箱體內(nèi)均設(shè)有活塞電機驅(qū)動的推拉活塞15， 儲粉箱11和收粉箱14內(nèi)壁頂端設(shè)有紅外測高裝置16,用來實時檢測箱體內(nèi)粉層高度是否達到設(shè)定值，并可將信號反饋給控制程序;送粉裝置包括推送輥23、固定于盛粉裝置兩側(cè)的平行傳送履帶21、連于推送輥23兩側(cè)的推送電機24和將推送電機24和傳送履帶21固定連接的固定塊25,其中固定塊25內(nèi)設(shè)有多層卡槽，可以通過調(diào)整傳送履帶21穿過的卡槽位置來對推送輥23的高度進行調(diào)節(jié)，四個履帶轉(zhuǎn)軸上方的盛粉箱體外側(cè)均設(shè)有限位柱22,用以防止傳送履帶21因控制程序出錯發(fā)生過量傳送，導(dǎo)致固定塊25和履帶轉(zhuǎn)軸的碰撞，甚至對設(shè)備造成損壞。
[0021]關(guān)于尺寸定義如下:兩塊隔板的高度為h，推送輥的半徑為r，被兩塊隔板分隔成的儲粉箱、加工箱和收粉箱的長度分別為lc、lj和ls，盛粉裝置高度為H，那么在本發(fā)明中，h〈H〈 h+r，41c=lj〇 [〇〇22] 實施例3
[0023]本實施例提供的加工平臺包括有盛粉裝置和送粉裝置，盛粉裝置由兩塊隔板12依次分隔成儲粉箱11、加工箱13和收粉箱14，三個箱體內(nèi)均設(shè)有活塞電機驅(qū)動的推拉活塞15， 儲粉箱11和收粉箱14內(nèi)壁頂端設(shè)有紅外測高裝置16,用來實時檢測箱體內(nèi)粉層高度是否達到設(shè)定值，并可將信號反饋給控制程序;送粉裝置包括推送輥23、固定于盛粉裝置兩側(cè)的平行傳送履帶21、連于推送輥23兩側(cè)的推送電機24和將推送電機24和傳送履帶21固定連接的固定塊25,其中固定塊25內(nèi)設(shè)有多層卡槽，可以通過調(diào)整傳送履帶21穿過的卡槽位置來對推送輥23的高度進行調(diào)節(jié)，四個履帶轉(zhuǎn)軸上方的盛粉箱體外側(cè)均設(shè)有限位柱22,用以防止傳送履帶21因控制程序出錯發(fā)生過量傳送，導(dǎo)致固定塊25和履帶轉(zhuǎn)軸的碰撞，甚至對設(shè)備造成損壞。
[0024]關(guān)于尺寸定義如下:兩塊隔板的高度為h，推送輥的半徑為r，被兩塊隔板分隔成的儲粉箱、加工箱和收粉箱的長度分別為lc、lj和ls，盛粉裝置高度為H，那么在本發(fā)明中，h〈H〈 h+r，51c=lj〇
【主權(quán)項】
1.一種用于雙光源金屬粉末三維打印系統(tǒng)的專用加工平臺，其特征是，包括盛粉裝置 和送粉裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于雙光源金屬粉末三維打印系統(tǒng)的專用加工平臺，其 特征是，所述的盛粉裝置由兩塊隔板依次分隔成儲粉箱、加工箱和收粉箱，三個箱體內(nèi)均設(shè) 有活塞電機驅(qū)動的推拉活塞;所述的送粉裝置包括推送輥、固定于盛粉裝置兩側(cè)的平行傳 送履帶、連于推送輥兩側(cè)的推送電機和將推送電機和傳送履帶固定連接的固定塊，固定傳 送履帶的四個履帶轉(zhuǎn)軸上方的盛粉箱體外側(cè)均設(shè)有限位柱。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于雙光源金屬粉末三維打印系統(tǒng)的專用加工平臺，其 特征是，所述的儲粉箱和收粉箱內(nèi)壁頂端設(shè)有紅外測高裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于雙光源金屬粉末三維打印系統(tǒng)的專用加工平臺，其 特征是，所述的固定塊內(nèi)設(shè)有供傳送履帶穿過的多層卡槽。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于雙光源金屬粉末三維打印系統(tǒng)的專用加工平臺，其 特征是，所述兩塊隔板的高度小于所述盛粉裝置高度，所述盛粉裝置高度小于所述兩塊隔 板的高度和所述推送輥半徑之和，所述加工箱的長度大于所述儲粉箱長度的2.5倍。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于雙光源金屬粉末三維打印系統(tǒng)的專用加工平臺，其 特征是，所述加工箱的長度為所述儲粉箱長度的3倍。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于雙光源金屬粉末三維打印系統(tǒng)的專用加工平臺，其 特征是，所述加工箱的長度為所述儲粉箱長度的4倍。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于雙光源金屬粉末三維打印系統(tǒng)的專用加工平臺，其 特征是，所述加工箱的長度為所述儲粉箱長度的5倍。
【文檔編號】B22F3/105GK105965019SQ201610575507
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月19日
【發(fā)明人】梁春永, 高永強
【申請人】梁春永