一种金属三维打印机的多材料铺粉机构的制作方法

[0001]
本发明涉及激光选区技术领域，尤其涉及一种金属三维打印机的多材料铺粉机构。


背景技术：

[0002]
三维打印，更准确的说，激光或电子束选区熔化技术是一种将三维数模分层切片并生成扫描轨迹，粉末通过刮刀机械铺陈至固定尺寸的成形平台上，以激光或电子束为热源，激光通过振镜沿着轨迹扫描熔化/烧结粉末，电子束通过偏转线圈沿轨迹扫描熔化或烧结粉末，而后粉末床降低一层高度后铺陈一层新的粉末，重复以上过程材料逐层堆积的净成形工艺。随着科技的发展进步，三维打印技术在金属材料成型领域的应用备受期待。
[0003]
目前，市面上常见的金属三维打印机种类多用，但基本采用上方落料或粉末腔刮刀铺料的方式实现粉末床的铺层。但是上述设计普遍只适用于单一材料或单一梯度材料的成型作业，针对于复合材料的成型，特别是多种梯度材料的成型，暂时还没有相应的设计。究其原因在于，不同的梯度材料，其粉末颗粒的粒径不同，且质量也可能相差较大。因此无论采取上述哪一种上料方式，都无法满足多种梯度材料的上料需求。


技术实现要素：

[0004]
有鉴于此，本发明提出了一种适用于多种梯度复合材料成型的金属三维打印机的多材料铺粉机构。
[0005]
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种金属三维打印机的多材料铺粉机构，包括平台、带门罩壳、扫描振镜和定量下料机构，带门罩壳固定反扣于平台上表面，扫描振镜和定量下料机构均固定安装于带门罩壳顶部，还包括铺粉组件和导料斗；平台上表面开设成型腔、粉末腔，成型腔和粉末腔彼此独立，成型腔位于扫描振镜正下方；铺粉组件包括中间体和刮刀机构，中间体设置于平台上表面正上方，中间体能够沿粉末腔向成型腔方向水平直线来回移动，中间体上表面中部开设有用于下料的斗槽；刮刀机构对称的固定连接于中间体两端，刮刀机构的刮刀随中间体移动经过粉末腔和成型腔正上方；导料斗固定安装于带门罩壳顶部内壁，导料斗顶部进口贯通带门罩壳顶部且固定连通于定量下料机构底部出口，导料斗底部出口朝向成型腔正上方。
[0006]
在以上技术方案的基础上，优选的，导料斗底部出口和中间体上表面之间的距离小于一厘米。
[0007]
更进一步优选的，斗槽顶部槽口和导料斗底部出口均呈长条形且彼此平行。
[0008]
在以上技术方案的基础上，优选的，平台上表面还开设长方形的限位槽，成型腔和粉末腔开设于限位槽两端。
[0009]
在以上技术方案的基础上，优选的，平台上表面还对称开设两个回收槽，成型腔和粉末腔位于两个回收槽之间，刮刀机构的刮刀随中间体移动经过粉末腔、成型腔和回收槽正上方。
[0010]
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括传动组件和电机，传动组件包括主动轮、传动轴、传动轮和两个从动轮，铺粉组件包括锁块；电机固定安装于带门罩壳外侧壁；主动轮和传动轮固定安装于平台上，主动轮和传动轮对称设置于中间体两侧且靠近粉末腔，主动轮轴接于电机输出轴；传动轴轴接于主动轮和传动轮之间；两个从动轮固定安装于平台上，两个从动轮对称设置于中间体两侧且靠近成型腔，两个从动轮分别皮带传动连接于主动轮和传动轮；锁块对称的固定连接于中间体两侧，锁块内穿过皮带并锁定于皮带上。
[0011]
更进一步优选的，铺粉组件还包括滑块和直轨；直轨固定连接于平台上表面，直轨对称的设置于中间体两侧且平行于传动皮带；滑块对称的连接于中间体两侧且分别滑动连接于对应侧的直轨上。
[0012]
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括导风罩，平台上表面还开设两个风口，两个风口对称开设于成型腔两侧，两个风口分别用于吹风和抽风，刮刀机构的刮刀随中间体移动不会经过风口正上方；导风罩固定反扣于平台上表面且罩于风口正上方，导风罩侧面开口，且两个导风罩的侧面开口相对设置。
[0013]
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括保护壳，保护壳固定反扣于平台上表面，保护壳罩住除开刮刀机构的刮刀经过路径以外的平台上表面区域。
[0014]
本发明的一种金属三维打印机的多材料铺粉机构相对于现有技术具有以下有益效果：
[0015]
(1)设置直线水平移动的中间体，使轻质材料由粉末腔刮推铺层，而普通材料落至斗槽接料后由刮刀铺层，同时使不同粒径材料分别由两端的刮刀分别铺粉，实现了对两种梯度材料的次序上料，且二者彼此独立，不会相互影响或发生混杂，适用于种梯度材料的成型。
[0016]
(2)设置限位槽框住成型腔和粉末腔，能够避免铺粉后剩余的粉末跑到限位槽外，导致平台污染以及粉末难以回收的问题。
[0017]
(3)设置两个风口同时抽吸风，能够在整个成型流程完成后，清除填满成型腔并掩埋住成型件的多余的粉末，以便进行粉末回收，也便于取出成型件。
附图说明
[0018]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]
图1为本发明的铺粉机构的立体图；
[0020]
图2为本发明的铺粉机构的俯视图；
[0021]
图3为本发明的保护壳的立体图。
[0022]
图中：1、平台；11、成型腔；12、粉末腔；13、限位槽；14、回收槽；15、风口；2、带门罩壳；3、扫描振镜；4、定量下料机构；5、铺粉组件；51、中间体；511、斗槽；52、刮刀机构；53、滑块；54、锁块；55、直轨；6、传动组件；61、主动轮；62、传动轴；63、传动轮；64、从动轮；7、电机；8、导风罩；9、保护壳；10、导料斗。
具体实施方式
[0023]
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0024]
如图1所示，结合图2，本发明的一种金属三维打印机的多材料铺粉机构，包括平台1、带门罩壳2、扫描振镜3和定量下料机构4，带门罩壳2固定反扣于平台1上表面，扫描振镜3和定量下料机构4均固定安装于带门罩壳2顶部，还包括铺粉组件5、传动组件6、电机7、导风罩8、保护壳9和导料斗10。
[0025]
其中，平台1上表面开设成型腔11、粉末腔12，成型腔11和粉末腔12彼此独立，成型腔11位于扫描振镜3正下方，粉末腔12用于储存金属粉末，成型腔11内会形成成型件。
[0026]
首先需要说明的是，由于轻质材料质量较轻，如果采用定量下料机构4投料至导料斗10最后落料至斗槽511的方式进行上料，这个过程中会经过多个滑落面，且导料斗10底部出口和斗槽511顶部槽口之间存在一定距离，可能会导致轻质材料的粉末颗粒飞散，进而造成铺粉所需的粉末颗粒量不足，最终影响成型效果。因此，本设计中的轻质材料储于粉末腔12内，而普通材料储于定量下料机构4内。
[0027]
进一步的，平台1上表面还对称开设两个回收槽14，成型腔11和粉末腔12位于两个回收槽14之间，刮刀机构52的刮刀随中间体51移动经过粉末腔12、成型腔11和回收槽14正上方，以便回收每次刮粉铺层时残余的粉末。
[0028]
铺粉组件5包括中间体51和刮刀机构52，中间体51设置于平台1上表面正上方，中间体51能够沿粉末腔12向成型腔11方向水平直线来回移动，中间体51上表面中部开设有用于下料的斗槽511。
[0029]
刮刀机构52对称的固定连接于中间体51两端，刮刀机构52的刮刀随中间体51移动经过粉末腔12和成型腔11正上方。
[0030]
需要说明的是，能够水平直线来回移动的中间体51和刮刀机构52是现有技术，本身具有较为复杂的机械结构，以实现刮粉铺层。
[0031]
导料斗10固定安装于带门罩壳2顶部内壁，导料斗10顶部进口贯通带门罩壳2顶部且固定连通于定量下料机构4底部出口，导料斗10底部出口朝向成型腔11正上方，定量下料机构4内储存普通材料，其会先落入导料斗10顶部斗口，然后顺着斗壁从底部出口落至中间体51的斗槽511内，以实现上料。
[0032]
优选的，导料斗10底部出口和中间体51上表面之间的距离小于一厘米，以避免金属粉末颗粒落下时发生飞散的风险，并能够更准确的落至斗槽511内。进一步的，斗槽511顶部槽口和导料斗10底部出口均呈长条形且彼此平行。
[0033]
电机7固定安装于带门罩壳2外侧壁，以提供驱动力。
[0034]
传动组件6包括主动轮61、传动轴62、传动轮63和两个从动轮64，铺粉组件5包括锁块54，主动轮61和传动轮63固定安装于平台1上，主动轮61和传动轮63对称设置于中间体51两侧且靠近粉末腔12，主动轮61轴接于电机7输出轴；传动轴62轴接于主动轮61和传动轮63之间；两个从动轮64固定安装于平台1上，两个从动轮64对称设置于中间体51两侧且靠近成型腔11，两个从动轮64分别皮带传动连接于主动轮61和传动轮63；锁块54对称的固定连接
于中间体51两侧，锁块54内穿过皮带并锁定于皮带上。
[0035]
采用上述技术方案时，电机7通过传动轴62同时驱动主动轮61和传动轮63同频同向转动，带动两个从动轮64同频同向转动，从而驱使锁定于皮带上的两个锁块54同时同向移动，进而实现中间体51的水平直线来回移动，并利用刮刀机构52进行刮粉铺层。
[0036]
本发明为了能够在成型作业完成后，清除填满成型腔11并掩埋住成型件的多余的粉末，以便进行粉末回收，也便于取出成型件，平台1上表面还开设两个风口15，两个风口15对称开设于成型腔11两侧，两个风口15分别用于吹风和抽风，刮刀机构52的刮刀随中间体51移动不会经过风口15正上方。
[0037]
导风罩8固定反扣于平台1上表面且罩于风口15正上方，导风罩8侧面开口，且两个导风罩8的侧面开口相对设置。
[0038]
采用上述技术方案时，吹风从一个风口15吹出，经过导风罩8吹经成型腔11，将成型腔11吹至另一个导风罩8内，另一个风口15抽风将粉末吸入回收。
[0039]
另外，如图1所示，结合图3，保护壳9固定反扣于平台1上表面，保护壳9罩住除开刮刀机构52的刮刀经过路径以外的平台1上表面区域，一方面起到隔离和保护传动组件6的作用，另一方面也限制粉末存在于刮刀经过路径的范围内，避免平台1受到污染，难以清理。
[0040]
作为可选实施例的，铺粉组件5还包括滑块53和直轨55；直轨55固定连接于平台1上表面，直轨55对称的设置于中间体51两侧且平行于传动皮带；滑块53对称的连接于中间体51两侧且分别滑动连接于对应侧的直轨55上，起到导直的作用。
[0041]
作为可选实施例的，平台1上表面还开设长方形的限位槽13，成型腔11和粉末腔12开设于限位槽13两端，能够避免铺粉后剩余的粉末跑到限位槽13外，导致平台1污染以及粉末难以回收的问题。
[0042]
工作原理：
[0043]
由于轻质材料质量较轻，如果采用定量下料机构4投料至导料斗10最后落料至斗槽511的方式进行上料，这个过程中会经过多个滑落面，且导料斗10底部出口和斗槽511顶部槽口之间存在一定距离，可能会导致轻质材料的粉末颗粒飞散，进而造成铺粉所需的粉末颗粒量不足，最终影响成型效果。因此，本设计中的轻质材料储于粉末腔12内，而普通材料储于定量下料机构4内。
[0044]
当进行成型作业时，电机7驱动主动轮61和传动轮63转动，带动从动轮64转动，从而驱使中间体51从粉末腔12一端向成型腔11另一端水平直线移动。在此过程中，朝向成型腔11一端的刮刀机构52将粉末腔12内的轻质材料刮推至成型腔11铺层。其中，由于刮刀机构52的刮刀和平台1上表面的距离仅为一个铺粉层厚大小，因此成型腔11仅被铺粉一层，而多余的材料则被推入回收槽14内。
[0045]
扫描振镜3对第一层进行烧结作业后，中间体51回移至导料斗10下方，以接料定量下料机构4中定量落下的普通材料，并从斗槽511内落至成型腔11和粉末腔12之间的平台1上表面区域。此时，中间体51移动，使背向成型腔11一端的刮刀机构52将普通材料刮推铺满成型腔11，得到第二铺层，并由扫描振镜3对第二层进行烧结作业。
[0046]
重复上述流程，以完成整个成型流程。
[0047]
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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