基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统，其特征是，供粉单元为下落料式结构，粉仓位于工作舱室顶部，粉末通过落粉管道自由落体降落到工作舱室内，由铺粉单元将粉末铺到成型仓基板上；落粉管道由若干条垂直布置的单管组成，单管之间存有空隙，且每个管道配有落粉器，落粉器上设有存粉凹槽；铺粉单元包括位于落粉器下方的导粉槽，铺粉单元底部设有落粉口，落粉口分布有横条挡板组。大大提高了粉末利用率，实现铺粉按需分配，出料更加均匀并自行达到动态平衡，双风道气体循环系统使成型环境更优，增材制造的思路更广，取件更方便。件更方便。件更方便。

【技术实现步骤摘要】
基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统


[0001]本专利技术涉及增材成型制造技术，特别是一种基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统。

技术介绍

[0002]选区激光烧结(SLS)技术是目前增材制造领域重要的技术之一，其工作原理是首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后将供料容器内的粉末铺至成型平面并将其刮平，利用控制的激光束在新铺的粉平面上扫描出该层零件截面，材料粉末在激光束照射下被烧结在一起，得到零件的截面，并与下面已成形的部分粘接；如此逐层烧结，直至烧结完所有层。全部烧结完后去掉多余的粉末，得到加工的零件。
[0003]无论是点运动成线、线组成面的单个或多个激光截面扫描，还是密集激光阵列扫描系统，每一层的成型平面烧结后，烧结部分的平面总会比未烧结的平面低一点。下一层铺粉时需要在已烧结区域提供更多的粉末，才能铺平整。现有铺粉装置在取粉铺粉时，都会取足够量的粉整体铺过去，没有专门只在烧结区域增加铺粉的量，因此就造成：未烧结区域铺粉后多出来的粉末直接进入了集粉仓中，没有参与零件成型。粉末的利用率低，导致每次成型制造需要更多额外的粉末参与生产。
[0004]而且现有的增材制造设备，在成型后取件的过程中，都需要先将成型缸中的粉末掏空后，再取出零件，效率低，并随着成型零件尺寸的增加，取件所需的时间和人力也越多。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述问题，提供一种基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统，它具有粉末利用率高、惰性气体环境好，铺粉按需分配、出料更均匀且自行达到动态平衡，取件更方便等特点。
[0006]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统，包括工作舱室、加热单元，配置工作舱室的供粉单元，与供粉单元嵌接的铺粉单元，设置于流水工位的监测单元，以及位于工作舱室下方的智能成型仓，其特征是，所述供粉单元为下落料式结构，粉仓位于工作舱室顶部，粉末通过落粉管道自由落体降落到工作舱室内，由铺粉单元将粉末铺到成型仓基板上。
[0007]所述落粉管道由若干条垂直布置的单管组成，单管之间存有空隙，且每个管道配有落粉器，落粉器上设有存粉斗。
[0008]所述铺粉单元包括位于落粉器下方的导粉槽，铺粉单元底部设有落粉口，落粉口分布有横条挡板组。
[0009]前述的基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统中，作为优选，所述落粉器为水平布置的圆柱体结构，若干个存粉斗沿圆柱体表面均匀布置。
[0010]前述的基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统中，作为优选，所述横条挡板组中，每块挡板均具有被控制系统单独控制开口的大小。
[0011]前述的基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统中，作为优选，所述落粉口分布有若干件相互配合的横条挡板组，若干件横条挡板组构成铺粉单元底部落粉口的开口形状和大小。
[0012]前述的基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统中，作为优选，铺粉单元将粉末铺到成型仓基板上包括3D打印零件区和外壳区。
[0013]前述的基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统中，作为优选，所述铺粉单元根据上一层的烧结位置和面积来调节下一次铺粉时的落粉量。
[0014]前述的基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统中，作为优选，所述铺粉单元内部设有与控制系统连接的传感器，控制系统控制相应区域落粉管道配置的落粉器，落粉器通过每次落粉的旋转角度制约落到铺粉单元里的粉末量。
[0015]前述的基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统中，作为优选，所述工作舱室具有双气流路线。
[0016]前述的基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统中，作为优选，所述铺粉单元与成型仓基板配合部设有刮粉刀或铺粉辊。
[0017]前述的基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统中，作为优选，智能成型仓的取件门为活动式多级门结构。
[0018]本技术方案密集激光阵列的机械系统由工作舱室等多个单元组成，由于激光阵列对基板与粉末进行加热，效率更高，因此专门针对密集激光阵列的各个功能系统进行研究。
[0019]首先对下落料式供粉单元进行优化设计，供粉单元中落粉管道呈多多管道布置，管道之间留有空隙，可供循环气体通过。每个管道均设有落粉器，落粉器上沿圆周布置多个存粉斗，容纳粉料，由此在控制落粉器旋转角度时就可单独控制每一个落粉管道的落粉量。
[0020]其次是铺粉单元，其内部设有导粉槽，可以将落下的粉末分散开来，使粉末更均匀地存在铺粉单元内部。铺粉单元底部的落粉口，被许多窄小的横条状挡板挡着，由于每个挡板设计了可以被控制系统单独控制开口的大小，因此，多个挡板组共同作用，就可以控制铺粉单元底部落粉口的开口形状和大小，从而控制不同位置的落粉量。根据3D打印过程的原理，烧结区域要比未烧结区域低一点，也就是下一层铺粉时要多落粉才可以铺满烧结区域。通常情况下，由整体统一落下足够的粉，哪怕未烧结区域不需要那么多的粉，也会落下粉末，因此，当刮刀刮过之后，会有剩余较多的粉末落入集粉缸之中，粉末利用效率就低。本装置根据上一层的烧结位置与面积，通过(可实现智能化)调节下一次铺粉时的精准落粉量，即对未烧结的区域减少量、已烧结区域的增加量进行控制，来达成动态平衡，从而避免粉末落入集粉缸之中，使粉末得到全部利用，提高粉末利用率。进一步，在运行过程中，假如有少许多余粉末，在运行一段时间后，铺粉单元内部一些地方会积攒粉末，此时，铺粉单元内部的传感器会反馈给控制系统，则控制系统就会控制相对区域上方的落粉管道的落粉器，调整落粉器每次落粉旋转角度，减少落到铺粉单元里的粉末，即可实现智能动态平衡。
[0021]三是气体循环系统风道的设计，本装置设计了双气流路线，在保持惰性气体环境的同时排走打印产生的黑烟。可以对激光阵列头进行散热；吹去可能存在的漂浮过高未被吹走的黑灰；经过激光阵列头的热空气流经落粉管道，对落粉管道的粉末起到烘干作用，防止粉末潮湿落料困难。
[0022]四是铺粉单元将粉末铺到成型仓基板上具有两个打印区，即3D打印零件区和外壳
区，本系统由于对供粉位置和量的精准控制，在打印零件时特意添加外壳，配合激光阵列的高打印效率，打印零件的时候顺便打印外壳，不仅不会浪费时间，而且取件时不会有太多粉末外溢造成污染或者浪费，取件方式相对现有技术发生了改变，效率大大提高。也可以在首次打印外壳之后，重复利用外壳，还可以为一些特别的零件提供别样的服务，等等，拓展了增材制造的思路。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：在激光阵列高效增材制造的基础上，对下落料式供粉、铺粉等单元的优化设计，大大提高了粉末利用率，实现铺粉按需分配，出料更加均匀并自行达到动态平衡，双风道气体循环系统使成型环境更优，增材制造的思路更广，取件更方便，效率更高。
附图说明
[0024]图1是本专利技术一种密集激光阵列组成结构示意图。
[0025]图2是本专利技术一种机械系统结构示意图。
[0026]图3是图2的A
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统，包括工作舱室(1)、加热单元，配置工作舱室的供粉单元，与供粉单元嵌接的铺粉单元，设置于流水工位的监测单元，以及位于工作舱室下方的成型仓(8)，其特征是，所述供粉单元为下落料式结构，粉仓位于工作舱室顶部，粉末通过落粉管道(5)自由落体降落到工作舱室内，由铺粉单元将粉末铺到成型仓基板上；所述落粉管道由若干条垂直布置的单管组成，单管之间存有空隙，且每个管道配有落粉器(22)，落粉器上设有存粉斗(23)；所述铺粉单元包括位于落粉器下方的导粉槽(24)，铺粉单元底部设有落粉口(25)，落粉口分布有横条挡板(26)组。2.根据权利要求1所述的基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统，其特征在于，所述落粉器(22)为水平布置的圆柱体结构，若干个存粉斗(23)沿圆柱体表面均匀布置。3.根据权利要求1所述的基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统，其特征是，所述横条挡板(26)组中，每块挡板均具有被控制系统单独控制开口的大小。4.根据权利要求1所述的基于密集激光阵列增材制造的精控供粉系统，其特征在于，所述落粉口分布有若干件相互配合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钘，毕超，姚文耀，李城，王宇鑫，冯应祥，周小坚，王海，
申请(专利权)人：杭州普亘智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：