本發(fā)明涉及金屬3d打印，尤其涉及一種自適應風場吸風結(jié)構(gòu)及3d打印方法。

背景技術(shù)：

1、激光選區(qū)熔化成形(slm)技術(shù)作為3d打印領(lǐng)域的重要分支，采用專用切片軟件將三維數(shù)字模型離散為二維平面幾何圖形。通過層層鋪粉、熔化，循環(huán)往復，直至零件成形。該技術(shù)能夠有效實現(xiàn)復雜精密結(jié)構(gòu)的近凈成形，但作為一種制造工藝，也存在一定的局限性。

2、由于3d打印技術(shù)的工作原理，在激光束與金屬粉末交互作用時，會產(chǎn)生大量的飛濺、煙塵以及金屬粉末的飄散。常規(guī)的3d打印設(shè)備由于吸風口結(jié)構(gòu)較為簡單，在長時間連續(xù)運行時，會有大量的煙塵、飛濺和金屬粉末堆積在吸風口處。尤其是在成形大截面零件時，僅僅成形幾十層就會產(chǎn)生大量煙塵堆積。由于吸風口結(jié)構(gòu)形式簡單，通常只能通過增加循環(huán)過濾系統(tǒng)風機轉(zhuǎn)速的方式將飛濺、煙塵等吸走。然而，當煙塵等雜物的堆積量較大時，即便風機轉(zhuǎn)速提升到最大功率也無法完全將其吸走。此時不得不中斷3d打印的連續(xù)成形過程，打開成形艙門，手動清理吸風口。這不僅中斷了3d打印連續(xù)的冶金過程，尤其是在成形薄壁產(chǎn)品時，熱輸入的中斷極易誘發(fā)變形，嚴重時甚至導致錯位開裂。同時，打開艙門會增加艙室內(nèi)氬氣等保護氣體的損耗，進而增加生產(chǎn)成本。再次充氣和洗氣則進一步延長了暫停時間。上述問題嚴重影響了3d打印技術(shù)的進一步應用和發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種自適應風場吸風結(jié)構(gòu)及3d打印方法，以解決如何在金屬3d打印過程中，因飛濺、煙塵及金屬粉末堆積在吸風口處而導致的吸風效率下降，從而影響3d打印效率和成形質(zhì)量的技術(shù)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，作本發(fā)明的一個方面，提供了一種自適應風場吸風結(jié)構(gòu)，設(shè)置有錐形的吸風殼體，吸風殼體包括由頂板、底板和背板圍合而成，吸風殼體形成有錐形風道，吸風殼體的一端封閉，吸風殼體的另一端形成出口，吸風殼體的前側(cè)壁的尾部設(shè)置有前尾擋板，吸風殼體的前側(cè)壁開設(shè)有進氣口，吸風殼體內(nèi)陣列設(shè)置有多個斜向設(shè)置的擾流板，擾流板之間形成子進氣口，擾流板的上下兩端設(shè)置有與頂板軸向連接的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，頂板上安裝有用于控制擾流板偏轉(zhuǎn)角度的驅(qū)動電機，還設(shè)置有位于前尾擋板和背板之間的自吸風扇，頂板上安裝有用于驅(qū)動自吸風扇的風扇電機。

3、進一步地，背板的內(nèi)側(cè)壁形成有用于調(diào)節(jié)氣體流向的導向條，導向條分別平行于頂板和底板，導向條垂直于背板。

4、進一步地，擾流板的橫截面呈楔形，前端形成圓弧前緣，后端形成尖銳后緣，擾流板陣列有擾流孔。

5、進一步地，擾流板后端的預定距離處設(shè)置有導向板，導向板的長度小于擾流板的長度；導向板的前端形成圓弧前緣，后端形成尖銳后緣。

6、作本發(fā)明的另一個方面，基于上述的自適應風場吸風結(jié)構(gòu)，提供了一種3d打印方法，針對不同區(qū)域、不同零件或不同材質(zhì)，檢測成形艙室內(nèi)的煙塵、飛濺物、大顆粒及其他異物，基于檢測結(jié)果通過控制設(shè)備調(diào)節(jié)自適應風場吸風結(jié)構(gòu)，其中：

7、若檢測到某區(qū)域煙塵較大或飛濺物、大顆粒或微塵超過閾值時，通過光學和溫度傳感器反饋給計算機；

8、則計算機控制驅(qū)動電機帶動擾流板轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)吸入位置氣流的流速及氣體流向；

9、若多個位置同時檢測到煙塵較大時，則通過控制多個驅(qū)動電機同時調(diào)節(jié)多個擾流板的轉(zhuǎn)動，優(yōu)化氣流的流向和流速，提升吸風效率。

10、進一步地，針對不同成形高度或同一高度的多個位置，實時調(diào)節(jié)多個擾流板的轉(zhuǎn)動，調(diào)整吸氣口處的氣流進氣流量和進氣方向。

11、進一步地，若所有擾流板同時驅(qū)動仍無法有效吸走煙塵和飛濺物，則控制自吸風扇調(diào)整轉(zhuǎn)速，加大吸氣流量，以配合循環(huán)過濾系統(tǒng)的風機加速煙塵和異物進入過濾系統(tǒng)。

12、進一步地，吸風殼體傾斜放置在設(shè)備中，吸風殼體左側(cè)的高度低于右側(cè)的高度。

13、本發(fā)明提供的一種自適應風場吸風結(jié)構(gòu)及3d打印方法具有以下優(yōu)點：

14、通過設(shè)置自適應風場吸風結(jié)構(gòu)體，可以有效解決傳統(tǒng)3d打印設(shè)備因煙塵、飛濺物、金屬粉末堆積在吸風口處而導致的吸風效率下降問題。該方案通過錐形吸風殼體和多個斜向設(shè)置的擾流板，能夠根據(jù)3d打印設(shè)備成形過程中不同零件的截面大小、數(shù)量、材質(zhì)及煙塵、飛濺物等異物的產(chǎn)生情況，自動調(diào)節(jié)氣流的流速與方向。每個擾流板配備獨立的驅(qū)動電機，使其能夠根據(jù)實際情況靈活轉(zhuǎn)動，從而避免因局部煙塵堆積或風場紊流而影響整體的氣流穩(wěn)定性。通過風扇電機控制自吸風扇的轉(zhuǎn)速，可進一步適應3d打印過程中風場的變化和煙塵量的增加，保證氣流穩(wěn)定進入吸風口并順利進入循環(huán)過濾系統(tǒng)進行有效過濾。該方案不僅避免了因吸風口堵塞導致的打印中斷及手動清理，還能夠通過煙塵富集到吸風口底部后自動下落至回收粉桶中，實現(xiàn)異物的自動消除。該設(shè)計保證了3d打印連續(xù)成形過程中的氣流穩(wěn)定，減少了開艙門清理所導致的氬氣等保護氣體的損耗，降低了生產(chǎn)成本，提升了3d打印設(shè)備的成形效率和質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種自適應風場吸風結(jié)構(gòu)，設(shè)置有錐形的吸風殼體(10)，所述吸風殼體(10)包括由頂板(11)、底板(12)和背板(13)圍合而成，所述吸風殼體(10)形成有錐形風道，所述吸風殼體(10)的一端封閉，所述吸風殼體(10)的另一端形成出口(17)，吸風殼體(10)的前側(cè)壁的尾部設(shè)置有前尾擋板(16)，吸風殼體(10)的前側(cè)壁開設(shè)有進氣口(15)，所述吸風殼體(10)內(nèi)陣列設(shè)置有多個斜向設(shè)置的擾流板(20)，所述擾流板(20)之間形成子進氣口，其特征在于，所述擾流板(20)的上下兩端設(shè)置有與頂板(11)軸向連接的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)(23)，所述頂板(11)上安裝有用于控制擾流板(20)偏轉(zhuǎn)角度的驅(qū)動電機(50)，還設(shè)置有位于前尾擋板(16)和背板(13)之間的自吸風扇(40)，所述頂板(11)上安裝有用于驅(qū)動自吸風扇(40)的風扇電機(60)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應風場吸風結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述背板(13)的內(nèi)側(cè)壁形成有用于調(diào)節(jié)氣體流向的導向條(14)，所述導向條(14)分別平行于頂板(11)和底板(12)，所述導向條(14)垂直于背板(13)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應風場吸風結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述擾流板(20)的橫截面呈楔形，前端形成圓弧前緣，后端形成尖銳后緣，所述擾流板(20)陣列有擾流孔(22)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適應風場吸風結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述擾流板(20)后端的預定距離處設(shè)置有導向板(30)，導向板(30)固定在頂板(11)和底板(12)之間，所述導向板(30)的長度小于擾流板(20)的長度；所述導向板(30)的前端形成圓弧前緣，后端形成尖銳后緣。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應風場吸風結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述進氣口(15)呈等腰梯形。

6.一種3d打印方法，其特征在于，基于如權(quán)利要求1所述的自適應風場吸風結(jié)構(gòu)，針對不同區(qū)域、不同零件或不同材質(zhì)，檢測成形艙室內(nèi)的煙塵、飛濺物、大顆粒及其他異物，基于檢測結(jié)果通過控制設(shè)備調(diào)節(jié)自適應風場吸風結(jié)構(gòu)，其中：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的3d打印方法，其特征在于，針對不同成形高度或同一高度的多個位置，實時調(diào)節(jié)多個擾流板(20)的轉(zhuǎn)動，調(diào)整吸氣口處的氣流進氣流量和進氣方向。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的3d打印方法，其特征在于，若所有擾流板(20)同時驅(qū)動仍無法有效吸走煙塵和飛濺物，則控制自吸風扇(40)調(diào)整轉(zhuǎn)速，加大吸氣流量，以配合循環(huán)過濾系統(tǒng)的風機加速煙塵和異物進入過濾系統(tǒng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的3d打印方法，其特征在于，吸風殼體(10)傾斜放置在設(shè)備中，吸風殼體(10)左側(cè)的高度低于右側(cè)的高度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及金屬3D打印技術(shù)領(lǐng)域，為了解決如何在金屬3D打印過程中，因飛濺、煙塵及金屬粉末堆積在吸風口處而導致的吸風效率下降，從而影響3D打印效率和成形質(zhì)量的技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種自適應風場吸風結(jié)構(gòu)及3D打印方法，設(shè)置有吸風殼體，吸風殼體包括由頂板、底板和背板圍合而成，吸風殼體內(nèi)陣列設(shè)置有多個斜向設(shè)置的擾流板，擾流板之間形成子進氣口，擾流板的上下兩端設(shè)置有與頂板軸向連接的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，頂板上安裝有用于控制擾流板偏轉(zhuǎn)角度的驅(qū)動電機，還設(shè)置有位于前尾擋板和背板之間的自吸風扇，頂板上安裝有用于驅(qū)動自吸風扇的風扇電機。解決了傳統(tǒng)3D打印設(shè)備因煙塵、飛濺物、金屬粉末堆積在吸風口處而導致的吸風效率下降問題。

技術(shù)研發(fā)人員：韓向陽,劉普祥
受保護的技術(shù)使用者：深圳市華陽新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19