本實用新型涉及一種鋪粉裝置，尤其是涉及一種高通量微單元選區(qū)熔化快速成型鋪粉裝置。

背景技術：

傳統(tǒng)的材料領域所采用的“試錯”研發(fā)方法耗時費力，通常需要10-20年的時間才能完成材料研發(fā)到應用的進程，逐漸成為制約現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展的瓶頸。為了提高材料的研發(fā)效率，國內(nèi)外的專家學者提出了高通量材料基因工程技術，即通過高通量實驗與云計算技術和數(shù)據(jù)庫技術相結合，以達到快速表征多達3種成分以上的合成材料的結構、物相，性能的技術。采用此技術可大大縮短新材料的研發(fā)周期，使得采用傳統(tǒng)方法需要花費數(shù)年時間才能完成的工作在極短的時間(數(shù)周至數(shù)月)內(nèi)即可完成。但是怎么實現(xiàn)高通量實驗，怎樣實現(xiàn)材料樣品的高通量制備，是該技術需要考慮的首要問題。

隨著增材制造技術的發(fā)展，為上述問題的解決提供了可能。電子束選區(qū)熔化技術(Electron Beam Selective Melting，EBSM)和選擇性激光燒結技術(Selective Laser Sintering，SLS)是目前廣泛應用的兩種增材制造技術，其均以固體粉末材料為原料，采用計算機軟硬件控制技術，可直接將三維CAD模型轉化為實體。從理論上講，任何受熱粘結的粉末都可以用作增材制造的原材料，如高分子，陶瓷，金屬粉末以及各種復合粉末材料。無論是采用EBSM還是SLS工藝，送粉鋪粉技術都直接影響著整個系統(tǒng)的結構尺寸，工作質(zhì)量和工作效率，采用目前的送粉鋪粉技術僅能實現(xiàn)同次單種金屬材料樣品或零件的制備，對與多種金屬材料樣品或零件的同時燒結制備則無能為力。

提供一種能夠同時燒結多種金屬粉末材料的快速成型鋪粉裝置，不僅可以提高增材制造設備的利用率和成型效率，并且可以實現(xiàn)高通量材料基因工程技術所需的高通量實驗和材料樣品的高通量制備。目前常見的快速成型送粉鋪粉裝置基本都是實現(xiàn)同次單種的粉末鋪粉送粉，如中國專利CN101829782A，CN102126293A，CN101885062A，CN102029389A，CN101856724A所涉及的鋪粉裝置都只能實現(xiàn)同次單種金屬粉末的鋪粉。而要實現(xiàn)高通量同時制備不同的金屬粉末，而又要保證不同金屬粉末之間在鋪粉過程中不相互混合或摻雜，是實現(xiàn)該技術的難點。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種高通量微單元選區(qū)熔化快速成型鋪粉裝置，該裝置既能夠實現(xiàn)在同一工作平臺上同時進行幾種、幾十種、上百種甚至更多不同種金屬材料的鋪粉，同時又能夠保證不同金屬粉末之間在鋪粉過程中不相互混合或摻雜。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種高通量微單元選區(qū)熔化快速成型鋪粉裝置，其特征在于：包括工作平臺，所述工作平臺一側設置有一個鋪粉器，所述工作平臺的中部設置有呈m行n列整齊排列的多個成型微單元，其中m和n均為大于1的正整數(shù)，每個所述成型微單元均包括依次排列的微型粉缸、微成型缸和微溢粉缸，所述微型粉缸、微成型缸和微溢粉缸的上端均與工作平臺齊平，所述微型粉缸的底部升降式設置有送粉底板，所述微成型缸的底部升降式設置有成型底板，所述微溢粉缸的底部升降式設置有集粉底板，所述送粉底板與送粉連桿連接，所述成型底板與成型連桿連接，所述集粉底板與集粉連桿連接，所述送粉連桿、成型連桿和集粉連桿均與電機的輸出端連接，所述電機的輸入端與運動控制卡的輸出端連接，所述運動控制卡的輸入端與計算機連接。

上述的一種高通量微單元選區(qū)熔化快速成型鋪粉裝置，其特征在于：所述工作平臺上且與鋪粉器相對的一側設置有行程開關。

上述的一種高通量微單元選區(qū)熔化快速成型鋪粉裝置，其特征在于：所述電機為伺服電機。

上述的一種高通量微單元選區(qū)熔化快速成型鋪粉裝置，其特征在于：所述成型微單元的數(shù)量為4個，4個所述成型微單元在工作平臺呈2行2列整齊排列。

本實用新型中所述高通量是專業(yè)術語，是指相比一般情況下，本實用新型所述鋪粉裝置能夠在短時間內(nèi)快速實現(xiàn)幾種、幾十種、上百種甚至更多不同種金屬材料的鋪粉，實現(xiàn)了量的放大(包括數(shù)量上、體積上甚至種數(shù)上)。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型結構簡單，設計新穎合理，實現(xiàn)方便，實用性強，使用效果好，便于推廣。

2、本實用新型所述鋪粉裝置結構簡單，布局合理。采用該裝置有效的避免了不同種金屬粉末因鋪粉方式的采用不當引起的金屬材料的之間的相互混合，有效地避免了金屬粉末的污染。

3、本實用新型所述鋪粉裝置實現(xiàn)了高精度送粉，通過控制連桿對每個成型微單元中微型粉缸、微成型缸和溢粉缸之間的粉量進行調(diào)節(jié)，滿足了不同金屬粉末對鋪粉量的需求，同時節(jié)省了實驗用金屬粉末材料。

4、本實用新型所述鋪粉裝置實現(xiàn)了在同一工作平臺上同時實現(xiàn)幾種、幾十種、上百種甚至更多不同種金屬粉末的熔化快速成型，提高了增材制造設備的利用率和成型效率；同時也滿足了高通量材料基因工程技術所需的高通量實驗和材料樣品的高通量制備要求。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2A為本實用新型鋪粉前的狀態(tài)示意圖。

圖2B為本實用新型鋪粉過程中鋪粉器開始運動時的狀態(tài)示意圖。

圖2C為本實用新型鋪粉過程中鋪粉器完成一個成型微單元的鋪粉過程后進入下一個成型微單元鋪粉過程時的狀態(tài)示意圖。

圖2D為本實用新型鋪粉后的狀態(tài)示意圖。

附圖標記說明:

1—工作平臺； 2—鋪粉器； 3—微型粉缸；

4—送粉底板； 5—送粉連桿； 6—微成型缸；

7—成型底板； 8—成型連桿； 9—微溢粉缸；

10—集粉底板； 11—集粉連桿； 12—電機；

13—運動控制卡； 14—計算機； 15—行程開關。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型高通量微單元選區(qū)熔化快速成型鋪粉裝置，包括工作平臺1，所述工作平臺1的一側設置有一個鋪粉器2，所述工作平臺1的中部設置有呈m行n列整齊排列的多個成型微單元，其中m和n均為大于1的正整數(shù)，每個所述成型微單元均包括依次排列的微型粉缸3、微成型缸6和微溢粉缸9，所述微型粉缸3、微成型缸6和微溢粉缸9的上端均與工作平臺1齊平，所述微型粉缸3的底部升降式設置有送粉底板4，所述微成型缸6的底部升降式設置有成型底板7，所述微溢粉缸9的底部升降式設置有集粉底板10，所述送粉底板4與送粉連桿5連接，所述成型底板7與成型連桿8連接，所述集粉底板10與集粉連桿11連接，所述送粉連桿5、成型連桿8和集粉連桿9均與電機12的輸出端連接，所述電機12的輸入端與運動控制卡13的輸出端連接，所述運動控制卡13的輸入端與計算機14連接。

本實施例中，所述運動控制卡13是一種現(xiàn)有、常見的基于PC機、用于各種控制多個電機12進行運動控制的控制單元。本實施例所述運動控制卡13可采用PMAC等型號的運動控制卡。

本實施例中，所述工作平臺1上且與鋪粉器2相對的一側設置有行程開關15。本實施例所述行程開關15可采用施耐德XCK-J10541H29C、XCK-M149等系列型號的行程開關。

本實施例中，所述電機12為伺服電機。

如圖1所示，本實施例總所述成型微單元的數(shù)量為4個，4個所述成型微單元呈2行2列排列。

結合圖1，本實用新型的工作過程是：首先，在每個成型微單元中的微型粉缸3內(nèi)均裝滿混合好的金屬粉末，需要注意的是各微型粉缸3內(nèi)裝的金屬粉末可以是同種粉末，也可以是不同類型的粉末。并將每個成型微單元中的成型底板7調(diào)平，將鋪粉器2置于第一列微型粉缸3的左側，如圖2A所示。然后進行鋪粉。鋪粉之前：第一列的成型微單元中，微型粉缸3的送粉連桿5控制送粉底板4向上抬升一定高度來提供一定量的金屬粉末；微成型缸6的成型連桿8控制成型底板7向下下降一個鋪粉層厚；溢粉缸9的集粉連桿11控制集粉底板10向下下降到最低端，用來回收從微成型缸6溢出的金屬粉末。后面每個成型微單元均按此方式設計鋪粉過程：本實用新型鋪粉過程中鋪粉器2開始運動時的狀態(tài)如圖2B所示。待每個成型微單元的連桿和底板均運動到位后，此時鋪粉器2開始從工作臺1從左向右進行鋪粉。鋪粉器2依次將微型粉缸3里高于工作平臺的金屬粉末向右推送到相鄰的微成型缸6里的成型底板7上，多余的金屬粉末則繼續(xù)被鋪粉器2推到右側相鄰的微溢粉缸9內(nèi)。本實用新型鋪粉過程中鋪粉器2完成一個成型微單元的鋪粉過程后進入下一個成型微單元鋪粉過程時的狀態(tài)如圖2C所示。當鋪粉器2經(jīng)過多個成型微單元進行連續(xù)鋪粉，直至移動到溢粉缸9的右側，碰觸工作臺上的行程開關15，鋪粉器2停止向前運動，即鋪粉完成。本實用新型鋪粉后的狀態(tài)如圖2D所示。之后，鋪粉器2返向移動到工作臺1上第一列成型微單元的左側(如圖2A所示)，重新開始一個送粉鋪粉周期，直至整個鋪粉工序完成為止。本實用新型根據(jù)電子束或激光分區(qū)域掃描熔化工藝要求按上述過程進行多次送粉鋪粉操作，直至完成整個金屬材料制備。

總之，本實用新型所述鋪粉裝置結構簡單，布局合理。采用該裝置有效的避免了不同種金屬粉末因鋪粉方式的采用不當引起的金屬材料的之間的相互混合，有效地避免了金屬粉末的污染。本實用新型所述鋪粉裝置實現(xiàn)了高精度送粉，通過控制連桿對每個成型微單元中微型粉缸、微成型缸和溢粉缸之間的粉量進行調(diào)節(jié)，滿足了不同金屬粉末對鋪粉量的需求，同時節(jié)省了實驗用金屬粉末材料。本實用新型所述鋪粉裝置實現(xiàn)了在同一工作平臺上同時實現(xiàn)幾種、幾十種、上百種甚至更多不同種金屬粉末的熔化快速成型，提高了增材制造設備的利用率和成型效率；同時也滿足了高通量材料基因工程技術所需的高通量實驗和材料樣品的高通量制備要求。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內(nèi)。