多材料鋪粉及成型的3d打印裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利屬于增材制造(3D打印)領(lǐng)域，具體涉及到粉末床3D打印技術(shù)，提供了多材料鋪粉及成型的3D和裝置，運(yùn)用本裝置可以鋪設(shè)多材料粉末并3D打印成型。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)是一種非傳統(tǒng)加工工藝，也稱為增材制造、快速成型等，是近年來全球制造領(lǐng)域新興起的一項(xiàng)集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)、數(shù)控及新材料于一體的先進(jìn)制造技術(shù)。與傳統(tǒng)切削加工的“去除法”不同，而是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過將粉末、液體片狀等離散材料逐層堆積，“自然生長(zhǎng)”成三維實(shí)體的成型制造技術(shù)。
[0003]粉末床工藝是3D打印的一種主要工藝，其原理是將粉末材料在可以升降的缸內(nèi)鋪設(shè)薄薄一層，之后在特定區(qū)域選擇性的運(yùn)用激光燒結(jié)或者噴射粘結(jié)劑，使其固化，之后在鋪設(shè)下一層粉末，再固化，如此循環(huán)層層累積成三維實(shí)體。
[0004]粉末床3D打印技術(shù)的成型方法主要包括選擇性激光燒結(jié)(SLS)和三維打印(3DP)兩種技術(shù)。
[0005]選擇性激光燒結(jié)(SLS)又可稱為選區(qū)激光燒結(jié)，是利用激光有選擇地逐層燒結(jié)粉末，逐層的疊加從而生成預(yù)定形狀的三維實(shí)體零件的一種快速成型制造方法。其特點(diǎn)是生產(chǎn)周期短，開發(fā)成本低;可以成型幾乎任意形狀的零件;可成型的材料范圍寬，包括塑料、陶瓷、金屬及其復(fù)合材料中任何加熱后能夠粘結(jié)的粉末材料;成型件應(yīng)用面廣泛。
[0006]三維打印(3DP)，是利用噴頭噴射液體粘結(jié)劑，粘結(jié)鋪設(shè)在粉床上的粉末逐層疊加而成三維實(shí)體。該技術(shù)通過在粉末床上噴射彩色粘接劑的方法實(shí)現(xiàn)彩色技術(shù)，由于彩色粘接劑特性與彩色墨水類似，通過混合漸變可實(shí)現(xiàn)真彩色制件打印。其具有成型材料范圍廣、制造速度快、可實(shí)現(xiàn)全彩色制造的特點(diǎn)。
[0007]隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來粉末床3D打印技術(shù)也得到了快速提升，但是目前多數(shù)都停留在單材均質(zhì)加工方面，而實(shí)際上大多數(shù)零件或產(chǎn)品均由多種材料構(gòu)成，因此實(shí)現(xiàn)多材料、多功能、梯度材料、復(fù)合材料、彩色制件的粉末床3D打印技術(shù)成為快速成型制造領(lǐng)域的迫切需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種多材料鋪粉及成型的3D打印裝置。
[0009]本發(fā)明包括床身、送粉裝置、吸粉裝置、刮刀、成型腔、工作臺(tái)和回收粉裝置；
[0010]床身右側(cè)固定有激光器裝置或三維打印(3DP)的打印頭裝置；
[0011]送粉裝置包括有第一粉料盒、第二粉料盒、第三粉料盒；
[0012]吸粉裝置包括吸粉嘴、第一收粉箱、第二收粉箱、第三收粉箱，其作用是分類回收每次選擇性固化后成型腔內(nèi)多余的粉末；
[0013]刮刀位于成型腔之上，成型腔設(shè)置在工作臺(tái)之上，成型腔和工作臺(tái)可實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)和水平的左右運(yùn)動(dòng)；
[0014]回收粉裝置包括轉(zhuǎn)盤和第一回收粉盒、第二回收粉盒和第三回收粉盒和轉(zhuǎn)盤，第一回收粉盒、第二回收粉盒和第三回收粉盒均勻分布在轉(zhuǎn)盤上，伺服電機(jī)帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤由軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)更換收粉盒的功能，回收粉裝置的作用是分類回收刮刀刮平每層后多余的粉末。
[0015]所述的床身還包括傳感器，用來精確控制工作臺(tái)運(yùn)行的位置。
[0016]所述第一粉料盒、第二粉料盒和第三粉料盒的寬度大于成型腔的寬度，以保證粉末全部覆蓋整個(gè)成型腔。
[0017]所述第一粉料盒、第二粉料盒和第三粉料盒的下方均開有通長(zhǎng)的漏粉口，各內(nèi)置一個(gè)花鍵軸，花鍵軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)漏粉，停轉(zhuǎn)時(shí)起到密封作用;所述的花鍵軸均由步進(jìn)電機(jī)控制；所述的第一粉料盒、第二粉料盒和第三粉料盒均裝有傳感器，用以控制相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)停，從而準(zhǔn)確的控制漏粉范圍，以免浪費(fèi)材料。
[0018]所述吸粉裝置的吸粉嘴的形狀是鴨嘴形，所述的吸粉嘴最下方的寬度大于成型腔的寬度，以保證全面吸收整個(gè)成型腔內(nèi)多余的粉末;所述的吸粉嘴聯(lián)接真空吸粉栗;所述的真空吸粉栗是三通的，真空吸粉栗分別聯(lián)接空氣壓縮機(jī)、電磁閥;所述的電磁閥末端聯(lián)接第一收粉箱、第二收粉箱和第三收粉箱;所述的第一收粉箱、第二收粉箱和第三收粉箱的上端是開放的，在上端管口處安裝有濾網(wǎng)。
[0019]所述的刮刀下方刀刃是楔形的，刀刃的寬度大于成型腔的寬度，刮刀的刃口完全與成型腔的上表面接觸。
[0020]所述的成型腔外面套有收粉盒，收粉盒的作用是回收從成型腔的三個(gè)側(cè)面撒出的粉末。
[0021 ] 所述的工作臺(tái)包括工作臺(tái)支架、實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)和水平左右運(yùn)動(dòng)的滾珠絲杠和伺服電機(jī)系統(tǒng)。
[0022]所述的第一回收粉盒、第二回收粉盒和第三回收粉盒寬度大于成型腔的寬度，保證刮刀刮出的粉末全部落入收粉盒。
[0023 ]所述的3D打印裝置還包括冷卻系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、機(jī)床控制系統(tǒng)、激光控制系統(tǒng)和三維打印(3DP)的打印頭控制系統(tǒng)。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:
[0025]采用本發(fā)明可以便捷的打印出梯度材料、功能材料、復(fù)合材料、彩色制件等，更大的優(yōu)點(diǎn)是可以制備多種材料組成的零件、部件及一體化功能器件。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的打印裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明之打印裝置的吸粉裝置示意圖。
[0028]圖3為本發(fā)明之打印裝置的成型腔外套的收粉盒結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9和圖10為本發(fā)明的打印裝置運(yùn)行狀態(tài)展示圖。
[0030]圖11至圖21為本發(fā)明實(shí)施例的打印一層過程中成型腔的狀態(tài)展示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]如圖1所示，本發(fā)明包括床身1、送粉裝置2、吸粉裝置3、刮刀4、成型腔5、工作臺(tái)6和回收粉裝置7;
[0032 ]床身I右側(cè)固定有激光器裝置或三維打印(3DP)的打印頭裝置；
[0033]送粉裝置2包括有第一粉料盒21、第二粉料盒22、第三粉料盒23;
[0034]吸粉裝置3包括吸粉嘴34、第一收粉箱31、第二收粉箱32、第三收粉箱33，其作用是分類回收每次選擇性固化后成型腔內(nèi)多余的粉末；
[0035]刮刀4位于成型腔5之上，成型腔5設(shè)置在工作臺(tái)6之上，成型腔5和工作臺(tái)6可實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)和水平的左右運(yùn)動(dòng)；
[0036]回收粉裝置7包括轉(zhuǎn)盤和第一回收粉盒71、第二回收粉盒72和第三回收粉盒73和轉(zhuǎn)盤74，第一回收粉盒71、第二回收粉盒72和第三回收粉盒73均勻分布在轉(zhuǎn)盤74上，伺服電機(jī)帶動(dòng)軸75轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤74由軸75帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)更換收粉盒的功能，回收粉裝置7的作用是分類回收刮刀4刮平每層后多余的粉末。
[0037]所述的床身I還包括傳感器，用來精確控制工作臺(tái)6運(yùn)行的位置。
[0038]所述第一粉料盒21、第二粉料盒22和第三粉料盒23的寬度大于成型腔5的寬度，以保證粉末全部覆蓋整個(gè)成型腔5。
[0039]所述第一粉料盒21、第二粉料盒22和第三粉料盒23的下方均開有通長(zhǎng)的漏粉口，各內(nèi)置一個(gè)花鍵軸24，花鍵軸24轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)漏粉，停轉(zhuǎn)時(shí)起到密封作用;所述的花鍵軸24均由步進(jìn)電機(jī)控制;所述的第一粉料盒21、第二粉料盒22和第三粉料盒23均裝有傳感器，用以控制相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)停，從而準(zhǔn)確的控制漏粉范圍，以免浪費(fèi)材料。
[0040]如圖2所示，所述吸粉裝置3的吸粉嘴34的形狀是鴨嘴形，所述的吸粉嘴34最下方的寬度大于成型腔5的寬度，以保證全面吸收整個(gè)成型腔5內(nèi)多余的粉末;所述的吸粉嘴34聯(lián)接