一種激光3d打印設(shè)備及打印方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種激光3D打印設(shè)備及打印方法。激光3D打印設(shè)備包括機(jī)架、工作腔、激光掃描系統(tǒng)、鋪粉系統(tǒng)、氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)和預(yù)熱系統(tǒng)，激光掃描系統(tǒng)安裝在工作腔外頂部的上方，并且連接有信號(hào)控制線。工作腔內(nèi)還設(shè)有預(yù)熱系統(tǒng)、送粉缸、成型缸、回收缸，預(yù)熱系統(tǒng)安裝于工作腔內(nèi)的頂部下方，通過(guò)輻射照射預(yù)熱置于送粉缸和成型缸中的粉末；激光掃描系統(tǒng)逐層掃描成型缸中的粉末，將粉末熔/融成型。依據(jù)本發(fā)明提供的激光3D打印設(shè)備及打印方法，確保了熔化層的激光成型質(zhì)量，提高了粉末的利用率，能有效減少成型零件內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，防止工件尤其是復(fù)雜薄壁工件的變形和產(chǎn)生裂紋，實(shí)現(xiàn)高精度零件的成型加工，保護(hù)操作人員不受有害粉塵的傷害。
【專利說(shuō)明】一種激光3D打印設(shè)備及打印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于增材制造領(lǐng)域，特別是涉及一種基于掃描振鏡利用激光將粉末逐層熔化/融化堆積成型的激光3D打印設(shè)備以及3D打印成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光3D打印作為一種增材制造技術(shù)，具有較高的打印精度和打印速度，材料適用范圍廣，適用于多種金屬或非金屬材料的加工成型，近年來(lái)發(fā)展迅速。與擠出成型的3D打印方式不同，激光3D打印是一種基于掃描振鏡利用激光將平鋪好的粉末逐層熔化/融化，然后固化堆積成型的3D打印成型方法。其原理是先由CAD三維造型軟件設(shè)計(jì)出所需零件的計(jì)算機(jī)三維實(shí)體模型，然后按工藝要求將其按一定厚度分解成一系列二維截面，即把原來(lái)的三維立體信息變成二維平面信息,激光通過(guò)掃描振鏡掃描待成型粉末，一層熔化/融化成型固化后，再在上面覆蓋一層粉末，逐層掃描熔化/融化疊加，最終形成了所需要的原型或零件，適合于制造高精度和表面光潔度的零部件。
[0003]為確保成型精度，減少或消除因?yàn)榉勰┘庸で昂鬁夭钸^(guò)大造成的熱應(yīng)力，在激光掃描將粉末熔化的前后，需要將粉末預(yù)熱到較為接近其熔融溫度。因此，成型工作腔內(nèi)的溫度較高，熱膨脹對(duì)激光3D打印設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部件如鋪粉裝置造成不利影響，降低運(yùn)動(dòng)精度。為降低這種不利影響，就需要盡可能使控制運(yùn)動(dòng)精度的部件遠(yuǎn)離溫度影響區(qū)。
[0004]CN201300207Y公開(kāi)了 “一種金屬零件選區(qū)激光熔化快速成型設(shè)備”，包括激光器、掃描振鏡、成型缸、送粉缸以及鋪粉裝置、加熱板等，其加熱板位于固定在成型缸的基板下方，成型粉末鋪設(shè)在基板之上，加熱板通過(guò)熱傳導(dǎo)對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)熱。這種設(shè)備的溫度影響區(qū)較小，而且鋪粉裝置懸于熱影響區(qū)的上方，基本上不受熱傳導(dǎo)的影響，可保證鋪粉裝置的運(yùn)動(dòng)精度。然而這種設(shè)備的送粉缸中的粉末并未得到預(yù)熱，需要由鋪粉裝置將粉術(shù)鋪設(shè)在成型缸后才能得到預(yù)熱，增加了成型等待時(shí)間，而且隨著待成型工件在基板上逐層疊加打印，厚度不斷增加，熱量難以傳遞到鋪設(shè)在工件已成型部分表面上的待成型粉末，待成型粉末不能得到充分預(yù)熱，影響成型效果。因此，這種裝備適用于導(dǎo)熱性能良好的金屬粉末的激光3D打印，而且對(duì)零件的厚度尺寸也有一定限制。對(duì)于導(dǎo)熱性能不佳或大厚度尺寸的成型工件，由于熱傳導(dǎo)溫度梯度的存在，待成型粉末不能得到有效預(yù)熱，加工成型困難。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種新型的激光3D打印設(shè)備，可對(duì)粉末進(jìn)行有效預(yù)熱，同時(shí)避免預(yù)熱溫度對(duì)各運(yùn)動(dòng)部件的影響，確保機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種激光3D打印設(shè)備，包括機(jī)架、工作腔、激光掃描系統(tǒng)、鋪粉系統(tǒng)、氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)和預(yù)熱系統(tǒng)，所述激光掃描系統(tǒng)安裝在工作腔外頂部的上方，并且連接有信號(hào)控制線，通過(guò)信號(hào)線接受激光掃描的控制信號(hào)；工作腔內(nèi)還設(shè)有預(yù)熱系統(tǒng)、送粉缸、成型缸、回收缸，預(yù)熱系統(tǒng)安裝于工作腔內(nèi)的頂部下方，通過(guò)輻射照射加熱置于送粉缸和成型缸中的粉末，對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)熱；激光掃描系統(tǒng)產(chǎn)生激光并按照控制信號(hào)的要求逐層掃描成型缸中的粉末，將粉末按特定形狀熔/融成型。
[0007]送粉缸和成型缸內(nèi)設(shè)有可上下運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)板，活動(dòng)板可沿送粉缸和成型缸的內(nèi)壁上下運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)板的底部裝有活動(dòng)板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和活動(dòng)板導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以保持活動(dòng)板上下運(yùn)動(dòng)的靈活性和穩(wěn)定性。
[0008]所述活動(dòng)板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是一種由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲杠副，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為導(dǎo)柱，伺服電機(jī)接受到驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，帶動(dòng)螺母按設(shè)定角度旋轉(zhuǎn)，從而使活動(dòng)板按規(guī)定的距離向上或向下移動(dòng)。
[0009]所述鋪粉系統(tǒng)包括刮板驅(qū)動(dòng)裝置、刮板導(dǎo)向裝置、懸壁式刮板裝置，刮板驅(qū)動(dòng)裝置和刮板導(dǎo)向裝置設(shè)置在工作腔外的鋪粉系統(tǒng)安裝座內(nèi)，刮板驅(qū)動(dòng)裝置是由電機(jī)帶動(dòng)的絲杠畐0，刮板導(dǎo)向裝置為滑軌副，懸壁式刮板裝置的安裝板的一端安裝在滑軌副的滑塊上，并且與絲杠副的螺母固定在一起，安裝板的另一端則裝有刮板，設(shè)置在送粉缸的上方。鋪粉系統(tǒng)工作時(shí)，由電機(jī)帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，螺母帶動(dòng)刮板裝置沿滑軌作水平方向的直線運(yùn)動(dòng)，刮板依次經(jīng)過(guò)送粉缸、成型缸和回收缸的上方，把送粉缸內(nèi)的粉末平鋪到成型缸的活動(dòng)板上。
[0010]所述工作腔的頂板、側(cè)板、背板以及面板均為保溫隔熱板，背板是工作腔和鋪粉系統(tǒng)安裝座之間的分隔板，上面設(shè)有長(zhǎng)槽，避免對(duì)懸壁式刮板裝置的安裝板的運(yùn)動(dòng)造成干涉，工作腔的正面還設(shè)有窗口鏡，窗口鏡關(guān)閉狀態(tài)下，工作腔、送粉缸、成型缸、回收缸以及鋪粉系統(tǒng)安裝座構(gòu)成封閉空間，可減少工作腔內(nèi)的熱量外傳，而且工作腔內(nèi)的的背板阻擋了熱量向鋪粉系統(tǒng)安裝座的傳遞，預(yù)熱溫度對(duì)安裝座的影響較小，保證了刮板裝置的運(yùn)動(dòng)精度。
[0011]所述刮板裝置設(shè)有刮板高度調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置為兩對(duì)稱設(shè)置的斜塊，安裝在懸壁式安裝板上，刮板兩端帶有對(duì)稱斜面，刮板的斜面分別與斜塊的斜面緊貼安裝，如果縮短兩斜塊之間的距離，刮板高度上升，反之刮板高度下降，以調(diào)節(jié)刮板的高度，并且可以始終保持刮板處于水平狀態(tài)。
[0012]所述氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)包括貯氣罐、氣泵、過(guò)濾裝置以及連接管路，管路與工作腔相連，構(gòu)成氣體封閉循環(huán)系統(tǒng)。成型加工前，氣罐向工作腔內(nèi)充入保護(hù)性氣體，并且排出工作腔內(nèi)的空氣；成型加工開(kāi)始后，貯氣罐關(guān)閉，氣泵啟動(dòng)，進(jìn)入循環(huán)工作模式，工作腔內(nèi)的保護(hù)性氣體經(jīng)由吸氣管路、過(guò)濾裝置、氣泵入口、氣泵出口，再經(jīng)排氣管路進(jìn)入工作腔，使保護(hù)性氣體得到凈化和循環(huán)使用，避免待加工粉末的氧化。
[0013]本發(fā)明的激光3D打印設(shè)備的打印方法如下:
[0014](I)刮板移動(dòng)至初始位置，送粉缸活動(dòng)板高度降至一定位置，送粉缸內(nèi)裝滿一定數(shù)量和粒徑的待加工粉末，粉末粒徑不大于10 μ m，調(diào)整刮板至合適高度，使刮板的底邊處于激光掃描系統(tǒng)的光斑聚集平面上，并且與送粉缸內(nèi)的粉末接觸，成型缸的活動(dòng)板升至激光掃描系統(tǒng)的光斑聚集平面以下，成型缸活動(dòng)板的上表面距距光斑聚集平面的距離為b，b值在10?50 μ m之間選??；
[0015](2)啟動(dòng)氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)，向工作腔內(nèi)充入保護(hù)性氣體(氮?dú)狻鍤?、氦氣或上述氣體組成的混合氣體)，排出工作腔內(nèi)的空氣，待工作腔內(nèi)充滿保護(hù)性氣體后，充氣停止，氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)啟動(dòng)循環(huán)工作模式；
[0016](3)啟動(dòng)預(yù)熱系統(tǒng)，將送粉缸內(nèi)的粉末表層、成型缸活動(dòng)板加熱至預(yù)設(shè)溫度；
[0017](4)送粉缸伺服電機(jī)接受控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)送粉缸活動(dòng)板上升一定距離a，且a值不小于b值，a值在0.5?2mm之間選??；
[0018](5)刮板由初始位置開(kāi)始水平運(yùn)動(dòng)，經(jīng)由送粉缸、成型缸，最后止于回收缸上方，刮去送粉缸內(nèi)厚度為a的表層粉末，平鋪在成型缸的活動(dòng)板上面，在成型缸內(nèi)增加一層厚度為b的均勻粉末層，鋪粉過(guò)程中多余的粉末落入回收缸中；
[0019](6)啟動(dòng)激光掃描系統(tǒng),使聚焦激光束按照輸入信號(hào)設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡掃描置于成型缸內(nèi)處于掃描基準(zhǔn)平面的粉末，在一定的激光成型工藝參數(shù)下將厚度為b的粉末層按規(guī)定形狀熔化成型，一層加工完成后，關(guān)閉激光掃描系統(tǒng)；
[0020](7)成型缸伺服電機(jī)接受控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)成型缸活動(dòng)板下降一定距離b，刮板返回到初始位置；
[0021](8)重復(fù)上述步驟(4)、(5)、(6)和(7)，直至完成整個(gè)零件的熔化堆積制造。
[0022](9)預(yù)熱系統(tǒng)停止工作，待成型缸活動(dòng)板及其表面生長(zhǎng)的零件的溫度降至室溫后，氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)停止工作，將成型的零件取出。
[0023]本發(fā)明采用了分隔式工作腔和安裝座、輻照預(yù)熱、可調(diào)刮板鋪粉等新設(shè)計(jì)，大幅度提高了成型件的成型效率、成型精度和質(zhì)量，能夠獲得精密、少或無(wú)缺陷的成型零件，與現(xiàn)有激光3D打印設(shè)備相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
[0024](I)采用三缸設(shè)置，保證了成型缸中新的待成型粉末具有恒定的厚度，并且始終處于激光聚集掃描的基準(zhǔn)平面上，確保了熔化層的激光成型質(zhì)量，每一層鋪粉完畢后，刮板將鋪粉過(guò)程中多余的粉末刮入回收缸中，貯存在回收缸中的粉末可重新利用，提高了粉末的利用率。
[0025](2)采用輻射照射預(yù)熱待加工粉末層，粉末受熱均勻，避免了熱傳導(dǎo)產(chǎn)生的溫度梯度，溫度控制精確，能有效減少成型零件內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，防止工件尤其是復(fù)雜薄壁工件的變形和產(chǎn)生裂紋。
[0026](3)刮板裝置的安裝座與工作腔分隔設(shè)置，刮板驅(qū)動(dòng)裝置和刮板導(dǎo)向裝置受到的熱影響小，保證了刮板的運(yùn)動(dòng)精度，確保了成型缸的待成型粉末層具有較高的平整度，實(shí)現(xiàn)高精度零件的成型加工。
[0027](4)刮板高度可調(diào)，且能始終使刮板處于水平狀態(tài)，保證了初次鋪粉以及后續(xù)鋪粉的精度。
[0028](5)激光3D打印成型在封閉的腔體內(nèi)進(jìn)行，氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)不但能防止成型零件氧化，而且能過(guò)濾吸收激光成型過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵，使激光聚焦鏡免受污染，同時(shí)保護(hù)操作人員不受有害粉塵的傷害。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2是本發(fā)明實(shí)施例內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖3是圖2中A-A剖視圖。
[0032]圖4是本發(fā)明工作腔和鋪粉系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)分解示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為更清晰地理解本發(fā)明，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0034]參見(jiàn)圖1?圖4，本發(fā)明的激光3D打印包括機(jī)架1、工作腔3、激光掃描系統(tǒng)5、鋪粉系統(tǒng)6、氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)2和預(yù)熱系統(tǒng)4，工作腔3安裝在機(jī)架I的上方。激光掃描系統(tǒng)5安裝在工作腔3頂部的上方，通過(guò)信號(hào)線51接受控制信號(hào)；預(yù)熱系統(tǒng)4是一種輻射照射加熱源，安裝在工作腔3內(nèi)的頂部下方，通過(guò)輻射照射加熱置于送粉缸31和成型缸32中的粉末，對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)熱；送粉缸31、成型缸32、回收缸33設(shè)置在工作腔3的下部，成型缸32位于送粉缸31和回收缸33之間；工作腔3的頂板35、側(cè)板38、背板34以及面板36均為保溫隔熱板，面板36上設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的窗口鏡37，背板34的下部設(shè)有槽341 ;鋪粉系統(tǒng)6的安裝座61設(shè)置在工作腔3的背板34之后，安裝座61與工作腔3之間用背板34分隔，懸壁式刮板裝置62的安裝板621的一端安裝在安裝座61內(nèi)，另一端穿過(guò)槽341伸入工作腔
3。氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)2包括貯氣罐21、氣泵22、過(guò)濾裝置23以及管路24，管路24與工作腔3相連,構(gòu)成氣體封閉循環(huán)系統(tǒng)。
[0035]送粉缸31和成型缸32內(nèi)設(shè)有可上下運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)板311和活動(dòng)板321,活動(dòng)板311和活動(dòng)板321均設(shè)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲杠副，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是導(dǎo)柱。如圖2所示，送粉缸31的活動(dòng)板311的的底部固定在絲杠副的絲桿312的端部，并且和導(dǎo)柱313的端部固定在一起，螺母315安裝在機(jī)架I上，導(dǎo)柱313和導(dǎo)柱套314為滑動(dòng)配合，導(dǎo)柱套314固定在機(jī)架I上，伺服電機(jī)316驅(qū)動(dòng)螺母315旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)活動(dòng)板311沿內(nèi)壁318向上或向下運(yùn)動(dòng)。依同樣結(jié)構(gòu)，也可實(shí)現(xiàn)成型缸32的活動(dòng)板321向下或向上運(yùn)動(dòng)。
[0036]參見(jiàn)圖2和圖4，鋪粉系統(tǒng)6的刮板驅(qū)動(dòng)裝置為電機(jī)帶動(dòng)的絲杠副，絲桿63通過(guò)軸承座64被安裝在安裝座61內(nèi)，絲桿63的一端裝有電機(jī)65 ;刮板導(dǎo)向裝置為滑軌副，滑軌66固定在安裝座61內(nèi)，滑塊661與滑軌66為滑動(dòng)配合；懸壁式刮板裝置62的安裝板621的一端安裝在滑軌副的滑塊661上，并且與絲杠副的螺母631固定在一起，安裝板621的另一端則裝有刮板622，設(shè)置在送粉缸31的上方；刮板裝置62設(shè)有刮板高度調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置為在安裝板621上對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)斜塊623，刮板622的兩端帶有對(duì)稱斜面，刮板622的斜面分別與斜塊623的斜面緊貼安裝，縮短兩斜塊623之間的距離，刮板622的高度上升，反之刮板622的高度下降，以便調(diào)整刮板622的高度，并且保持刮板622始終處于水平狀態(tài)。
[0037]本發(fā)明實(shí)施例的激光3D打印設(shè)備的打印方法如下:
[0038](I)刮板622移動(dòng)至送粉缸31邊沿的初始位置(見(jiàn)圖3)，送粉缸活動(dòng)板311下降一定距離，送粉缸31內(nèi)裝滿粒徑不大于1ym的待加工粉末，粉末粒徑均勻，調(diào)整刮板622，使刮板622的底邊處于激光掃描系統(tǒng)5的光斑聚集平面上,并且與送粉缸31內(nèi)的粉末表面接觸，成型缸32的活動(dòng)板321升至激光掃描系統(tǒng)5的光斑聚集平面以下10?50 μ m處，激光功率為50?200W，聚集光斑直徑為10?100 μ m，調(diào)整激光功率和聚集光斑直徑，以適用于塑料、陶瓷或金屬材料的加工；
[0039](2)關(guān)閉窗口鏡37，啟動(dòng)氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)2，向工作腔3內(nèi)充入保護(hù)性氣體(氮?dú)?、氬氣、氦氣或上述氣體組成的混合氣體)，替換排出工作腔3內(nèi)的空氣，待工作腔3內(nèi)的氧含量降至IPPM以下時(shí)，充氣停止，氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)3啟動(dòng)循環(huán)工作模式，保護(hù)性氣體由管路24進(jìn)入過(guò)濾裝置23凈化后，再通過(guò)氣泵22排入工作腔3內(nèi)，使工作腔3始終保持氣氛環(huán)境凈化且氧含量在IPPM以下；
[0040](3)啟動(dòng)預(yù)熱系統(tǒng)4，根據(jù)零件材料的要求，將送粉缸31內(nèi)的粉末表層、成型缸32的活動(dòng)板321加熱至80?100°C，并始終保持溫度在預(yù)設(shè)的規(guī)定值范圍；
[0041](4)伺服電機(jī)316接受控制信號(hào)，送粉缸31的活動(dòng)板311上升0.5?2mm，活動(dòng)板311上升的高度不小于活動(dòng)板321距光斑聚集平面的距離；
[0042](5)刮板622以I?10m/min的速度由初始位置開(kāi)始水平運(yùn)動(dòng)，經(jīng)由送粉缸31、成型缸32，最后在回收缸33中間位置的上方停止，經(jīng)過(guò)成型缸32時(shí)將粉末平鋪在活動(dòng)板321的表面，刮去送粉缸31內(nèi)0.5?2mm厚的表層粉末，平鋪在成型缸32的活動(dòng)板321上面，在成型缸32內(nèi)增加一層厚度為10?50 μ m的均勻粉末層，鋪粉過(guò)程中多余的粉末落入回收缸33中；
[0043](6)啟動(dòng)激光掃描系統(tǒng)5,使聚焦激光束按照輸入信號(hào)設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡掃描置于成型缸32內(nèi)處于光斑聚集平面的粉末，將平鋪在活動(dòng)板321上的新粉末層按規(guī)定形狀熔化成型，一層加工完成后，關(guān)閉激光掃描系統(tǒng)；
[0044](7)伺服電機(jī)317控制成型缸32的活動(dòng)板321下降10?50 μ m，刮板622返回到送粉缸31邊沿的初始位置；
[0045](8)重復(fù)上述步驟(4)、(5)、(6)和(7)，直至完成整個(gè)零件的熔化堆積制造。
[0046](9)預(yù)熱系統(tǒng)4停止工作，待成型缸32的活動(dòng)板321及其表面生長(zhǎng)的零件的溫度降至室溫后，氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)2停止工作，打開(kāi)窗口鏡37，將成型的零件取出。
[0047]依本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施例，本發(fā)明的機(jī)架、工作腔、激光掃描系統(tǒng)、鋪粉系統(tǒng)、氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)和預(yù)熱系統(tǒng)，本領(lǐng)域技術(shù)人員均可通過(guò)商業(yè)化采購(gòu)或以多種方式設(shè)計(jì)加工來(lái)實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光3D打印設(shè)備，包括機(jī)架、工作腔、激光掃描系統(tǒng)、鋪粉系統(tǒng)、氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)和預(yù)熱系統(tǒng)，所述激光掃描系統(tǒng)安裝在工作腔外頂部的上方，并且連接有信號(hào)控制線，通過(guò)信號(hào)線接受激光掃描的控制信號(hào)，其特征在于所述工作腔內(nèi)還設(shè)有預(yù)熱系統(tǒng)、送粉缸、成型缸、回收缸，預(yù)熱系統(tǒng)安裝于工作腔內(nèi)的頂部下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光3D打印設(shè)備，其特征在于所述送粉缸和成型缸內(nèi)設(shè)有可上下運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)板，活動(dòng)板的底部裝有活動(dòng)板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和活動(dòng)板導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光3D打印設(shè)備，其特征在于所述活動(dòng)板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲杠副，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為導(dǎo)柱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種激光3D打印設(shè)備，其特征在于所述鋪粉系統(tǒng)包括刮板驅(qū)動(dòng)裝置、刮板導(dǎo)向裝置、懸壁式刮板裝置，刮板驅(qū)動(dòng)裝置和刮板導(dǎo)向裝置設(shè)置在工作腔外的鋪粉系統(tǒng)安裝座內(nèi)，刮板驅(qū)動(dòng)裝置是由電機(jī)帶動(dòng)的絲杠副，刮板導(dǎo)向裝置為滑軌副，懸壁式刮板裝置的安裝板的一端安裝在滑軌副的滑塊上，并且與絲杠副的螺母固定在一起，安裝板的另一端則裝有刮板，設(shè)置在送粉缸的上方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種激光3D打印設(shè)備，其特征在于所述工作腔的頂板、側(cè)板、背板以及面板均為保溫隔熱板，背板是工作腔和鋪粉系統(tǒng)安裝座之間的分隔板，上面設(shè)有長(zhǎng)槽，工作腔的正面還設(shè)有窗口鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種激光3D打印設(shè)備，其特征在于所述刮板裝置設(shè)有刮板高度調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置為兩對(duì)稱設(shè)置的斜塊，安裝在懸壁式安裝板上，刮板兩端帶有對(duì)稱斜面，刮板的斜面分別與斜塊的斜面緊貼安裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種激光3D打印設(shè)備，其特征在于所述氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)包括貯氣罐、氣泵、過(guò)濾裝置以及連接管路，管路與工作腔相連，構(gòu)成氣體封閉循環(huán)系統(tǒng)。
8.—種如權(quán)利要求7所述的激光3D打印設(shè)備的打印方法，其特征如下: (1)刮板移動(dòng)至初始位置，送粉缸活動(dòng)板高度降至一定位置，送粉缸內(nèi)裝滿一定粒徑的待加工粉末，調(diào)整刮板至合適高度，使刮板的底邊處于激光掃描系統(tǒng)的光斑聚集平面上，并且與送粉缸內(nèi)的粉末接觸，成型缸的活動(dòng)板升至激光掃描系統(tǒng)的光斑聚集平面以下，成型缸活動(dòng)板的上表面距距光斑聚集平面的距離為b ； (2)啟動(dòng)氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)，向工作腔內(nèi)充入保護(hù)性氣體(氮?dú)?、氬氣、氦氣或上述氣體組成的混合氣體)，排出工作腔內(nèi)的空氣，待工作腔內(nèi)充滿保護(hù)性氣體后，充氣停止，氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)啟動(dòng)循環(huán)工作模式； (3)啟動(dòng)預(yù)熱系統(tǒng)，將送粉缸內(nèi)的粉末表層、成型缸活動(dòng)板加熱至預(yù)設(shè)溫度； (4)送粉缸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)送粉缸活動(dòng)板上升一定距離a，且a值不小于b值； (5)刮板由初始位置開(kāi)始水平運(yùn)動(dòng)，經(jīng)由送粉缸、成型缸，最后止于回收缸上方，刮去送粉缸內(nèi)厚度為a的表層粉末，平鋪在成型缸的活動(dòng)板上面，在成型缸內(nèi)增加一層厚度為b的均勻粉末層，鋪粉過(guò)程中多余的粉末落入回收缸中； (6)啟動(dòng)激光掃描系統(tǒng)，使聚焦激光束按照輸入信號(hào)設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡掃描置于成型缸內(nèi)處于掃描基準(zhǔn)平面的粉末，在一定的激光成型工藝參數(shù)下將厚度為b的粉末層按規(guī)定形狀熔化成型，一層加工完成后，關(guān)閉激光掃描系統(tǒng)； (7)成型缸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)成型缸活動(dòng)板下降一定距離b，刮板返回到初始位置； (8)重復(fù)上述步驟(4)、(5)、(6)和(7)，直至完成整個(gè)零件的熔化堆積制造。 預(yù)熱系統(tǒng)停止工作，待成型缸活動(dòng)板及其表面生長(zhǎng)的零件的溫度降至室溫后，氣氛保護(hù)凈化系統(tǒng)停止工作，將成型的零件取出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種激光3D打印設(shè)備的打印方法，其特征在于所述待加工粉末粒徑不大于10 μ m,所述a值在0.5?2mm之間選取，b值在10?50 μ m之間選取。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK104289711SQ201410611790
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】王曉斌, 陳天培, 吳曉堅(jiān), 呂祺盛 申請(qǐng)人:廣東奧基德信機(jī)電有限公司