一种增材制造设备及其控制方法技术

一种增材制造设备及其控制方法，其中设备包括工作平台、N个打印机构和基柱，N个打印机构依次间隔围绕基柱设置，与基柱形成相对旋转运动，各打印机构距离基柱圆心的距离呈等差数列；打印机构包括储粉箱、扫描系统和刮刀机构，储粉箱的下端设有下粉滚筒，给储粉箱内的粉末充电或施加磁性以产生与基柱上的电荷或磁性的极性相反的电荷或磁性，以及控制粉末从其至少一侧下落，使下落的粉末吸附在基柱的表面或已被烧结的位于基柱表面的粉末层，刮刀机构对吸附在基柱的表面或已被烧结的位于基柱表面的粉末层的粉末进行刮平，扫描系统对刮平的粉末进行扫描烧结。本发明专利技术增材制造设备及其控制方法不仅提高了打印效率，也保证了工件打印质量。

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造设备及其控制方法
本申请涉及增材制造
，特别是涉及一种一种增材制造设备及其控制方法。
技术介绍
增材制造技术是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，由于其不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，因此应用范围非常广。选区激光熔融技术（SelectiveLaserMelting，简称SLM）是近年来发展迅速的增材制造技术之一，其以粉末材料为原料，采用激光对三维实体的截面进行逐层扫描完成原型制造，不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，应用范围广。选择性激光熔融工艺的基本过程是：送粉装置将一定量粉末送至工作平台面，铺粉装置将一层粉末材料平铺在成型缸底板或已成型零件的上表面，激光振镜系统控制激光以一个近似不变的光斑大小和光束能量按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作平台下降一个层的厚度，铺粉装置又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个原型制造。虽然目前增材制造设备的应用范围越来越广泛，其打印的制件质量也在不断提升。然而在增材
，进一步提高打印效率以及打印质量仍是不断追求的目标和难点。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种提高打印效率和打印质量的增材制造设备及其控制方法。为实现上述目的，本专利技术提供了一种增材制造设备，包括工作平台以及设置在工作平台上的N个打印机构和圆柱形的带有电荷或磁性的基柱，N个打印机构依次间隔围绕基柱设置，且与基柱形成相对旋转运动，各打印机构距离基柱圆心的距离呈等差数列，且公差为层厚，所述N为大于或等于2的整数；其中，所述打印机构包括储粉箱、扫描系统，以及位于储粉箱和扫描系统之间的刮刀机构，所述储粉箱的下端设有下粉滚筒，用于给储粉箱内的粉末充电或施加磁性以产生与基柱上的电荷或磁性的极性相反的电荷或磁性，以及控制粉末从其至少一侧下落，以使下落的粉末吸附在基柱的表面或已被烧结的位于基柱表面的粉末层，所述刮刀机构用于对吸附在基柱的表面或已被烧结的位于基柱表面的粉末层的粉末进行刮平，所述扫描系统用于对刮平的粉末进行扫描烧结。优选地，所述N个打印机构固定设置在工作平台上，所述基柱设置于工作平台上且按照预设方向进行旋转。作为本专利技术的进一步优选方案，所述N为3，且相邻的打印机构分别与基柱的圆心形成第一线段和第二线段，且第一线段与第二线段的夹角为a角。作为本专利技术的进一步优选方案，所述刮刀机构和储粉箱之间设有回粉腔，所述回粉腔的底部表面低于刮刀机构的底部表面，以用于回收刮刀机构刮掉的多余粉末。作为本专利技术的进一步优选方案，所述回粉腔与粉末回收系统相连，所述粉末回收系统产生负压以使惰性气体将多余粉末回收。作为本专利技术的进一步优选方案，所述扫描系统设置于第一空腔内，且在第一空腔的至少一侧设有与第一空腔相通的空腔，用于回收扫描系统进行扫描烧结产生的烟尘。作为本专利技术的进一步优选方案，所述第一空腔的靠近储粉箱的一侧设有第二空腔，另一侧设有第三空腔，所述第三空腔的底部设有用于去除烧结表面产生的毛刺的铣刀，所述第三空腔用于回收铣刀在工作过程产生的碎屑。作为本专利技术的进一步优选方案，所述第二空腔和第三空腔分别与气体循环系统相连，以使气体循环系统吸走烟尘和/或碎屑。作为本专利技术的进一步优选方案，所述基柱为空心结构。基于相同的专利技术构思，本专利技术还提供了一种上述任一项所述的增材制造设备的控制方法，包括以下步骤：步骤一、驱动N个打印机构与基柱形成相对旋转运动，同时对基柱进行充电；步骤二、分别控制N个打印机构的储粉箱内的粉末经下粉滚筒充上与基柱上的电荷极性相反的电荷后下落，以使充电的粉末吸附在基柱的表面或已被烧结的位于基柱表面的粉末层；步骤三、分别控制N个打印机构的刮刀机构对吸附在基柱的表面或已被烧结的位于基柱表面的粉末层的粉末进行刮平；步骤四、分别控制N个打印机构的扫描系统对刮平的粉末进行扫描烧结以完成当前N层的打印；步骤五、将N个打印机构分别沿各自的远离基柱圆心的径向方向移动N个层厚；步骤六、返回执行上述步骤二，直至工件打印完成后结束流程。本专利技术的增材制造设备及其控制方法，通过采用上述技术方案，使得本专利技术具有以下有益效果：1.打印速度快，可以通过设置打印机构的数量实现一个工作周期的多层打印。2.尤其适用于大型环形工件的打印，且打印的环形工件由于打印顺序是由圆周从内而外打印，这样可使得内应力得到平衡，不容易因内应力而卷曲和崩裂，即更好地保证了工件的打印质量。3.由于工件的打印顺序是由圆周从内而外打印，符合飞机涡轮等桨叶工件径向生长最佳力学强度的规律。附图说明图1为一实施例中增材制造设备的结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为图2中A的局部放大图；图4为一实施例中增材制造设备提供的第一过程状态示意图；图5为一实施例中增材制造设备提供的第二过程状态示意图；图6为一实施例中增材制造设备提供的第三过程状态示意图；图7为一实施例中增材制造设备提供的第四过程状态示意图；图8为一实施例中增材制造设备提供的第五过程状态示意图；图9为一实施例中增材制造设备提供的第六过程状态示意图。图中：1、打印机构，10、运动轨道，2、工作平台，3、基柱，11、储粉箱，12、扫描系统，13、刮刀机构，111、粉末，112、毛刺，121、下粉滚筒，14、回粉腔，15、第一空腔，16、第二空腔，17、第三空腔，18、铣刀，19、粉末回收系统，20、气体循环系统，三层粉末（01，02，03），101、第一打印机构，102、第二打印机构，103、第三打印机构。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。如图1至图3所示，本专利技术提供了一种增材制造设备，包括工作平台2以及设置在工作平台2上的N个打印机构1和圆柱形的带有电荷或磁性的基柱3，N个打印机构1依次间隔围绕基柱3设置，且与基柱3形成相对旋转运动，各打印机构1距离基柱3的圆心的距离呈等差数列，且公差为层厚，所述N为大于或等于2的整数；其中，所述打印机构1包括储粉箱11、扫描系统12，以及位于储粉箱11和扫描系统12之间的刮刀机构13，所述储粉箱11的下端设有下粉滚筒121，用于给储粉箱11内的粉末111充电或施加磁性以产生与基柱3上的电荷或磁性的极性相反的电荷或磁性，以及控制粉末111从其至少一侧下落，以使下落的粉末111吸附在基柱3的表面或已被烧结的位于基柱3表面的粉末层，所述刮刀机构13用于对吸附在基柱3的表面或已被烧结的位于基柱3表面的粉末层的粉末111进行刮平并抚平粉面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材制造设备，其特征在于，包括工作平台以及设置在工作平台上的N个打印机构和圆柱形的带有电荷或磁性的基柱，N个打印机构依次间隔围绕基柱设置，且与基柱形成相对旋转运动，各打印机构距离基柱圆心的距离呈等差数列，且公差为层厚， 所述N为大于或等于2的整数；其中，/n所述打印机构包括储粉箱、扫描系统，以及位于储粉箱和扫描系统之间的刮刀机构，所述储粉箱的下端设有下粉滚筒，用于给储粉箱内的粉末充电或施加磁性以产生与基柱上的电荷或磁性的极性相反的电荷或磁性，以及控制粉末从其至少一侧下落，以使下落的粉末吸附在基柱的表面或已被烧结的位于基柱表面的粉末层，所述刮刀机构用于对吸附在基柱的表面或已被烧结的位于基柱表面的粉末层的粉末进行刮平，所述扫描系统用于对刮平的粉末进行扫描烧结。/n

【技术特征摘要】
1.一种增材制造设备，其特征在于，包括工作平台以及设置在工作平台上的N个打印机构和圆柱形的带有电荷或磁性的基柱，N个打印机构依次间隔围绕基柱设置，且与基柱形成相对旋转运动，各打印机构距离基柱圆心的距离呈等差数列，且公差为层厚，所述N为大于或等于2的整数；其中，
所述打印机构包括储粉箱、扫描系统，以及位于储粉箱和扫描系统之间的刮刀机构，所述储粉箱的下端设有下粉滚筒，用于给储粉箱内的粉末充电或施加磁性以产生与基柱上的电荷或磁性的极性相反的电荷或磁性，以及控制粉末从其至少一侧下落，以使下落的粉末吸附在基柱的表面或已被烧结的位于基柱表面的粉末层，所述刮刀机构用于对吸附在基柱的表面或已被烧结的位于基柱表面的粉末层的粉末进行刮平，所述扫描系统用于对刮平的粉末进行扫描烧结。


2.根据权利要求1所述的增材制造设备，其特征在于，所述N个打印机构固定设置在工作平台上，所述基柱设置于工作平台上且按照预设方向进行旋转。


3.根据权利要求1所述的增材制造设备，其特征在于，所述N为3，且相邻的打印机构分别与基柱的圆心形成第一线段和第二线段，且第一线段与第二线段的夹角为a角。


4.根据权利要求1所述的增材制造设备，其特征在于，所述刮刀机构和储粉箱之间设有回粉腔，所述回粉腔的底部表面低于刮刀机构的底部表面，以用于回收刮刀机构刮掉的多余粉末。


5.根据权利要求4所述的增材制造设备，其特征在于，所述回粉腔与粉末回收系统相连，所述粉末回收系统产生负压以使惰性气体将多余粉末回收。

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【专利技术属性】
技术研发人员：曾思齐，司妞，梁冬生，林江波，黄鸿喜，
申请(专利权)人：湖南华曙高科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43