一种激光3D打印设备制造技术

本发明专利技术涉及一种激光3D打印设备，包括机架部，与机架部固定成一体的气体保护部、成型部、激光扫描部、铺粉部和预热部，所述激光扫描部固定在成型部外顶部的上方，所述气体保护部与成型部可循环的连通，所述激光扫描部沿成型部的顶部可活动的固定，所述铺粉部可活动的固定在成型部的内腔，所述预热部固定在成型部相对设置的另外一侧，可伸缩的固定在机架部的内部；通过铺粉部将加载在成型机台上的成性粉末，均匀的铺撒在成型部的底层表面上，通过与外部热隔绝的预热部，实现快速、高效的升温，能够高效、均匀的提高成性粉末的温度，可实现对工作台各区域温度的精准控制，缩短了激光成型的周期，极大的提高了加工效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于增材制造领域，特别是涉及一种基于扫描振镜利用激光将粉末逐层熔化/融化堆积成成型的激光3D打印设备。
技术介绍
3D打印是快速成型技术(Additive Manufacturing Technologies)的一种，是以软件建模、控制技术为基础，运用金属、非金属、粘接剂等多种材料，通过连续的逐层增加材料“打印”出三维产品。3D打印机(又称三维打印机)是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它具有很多传统制造技术所不具有的功能，特别在加工复杂曲面产品方面。3D打印技术被认为是第三次工业革命的开端，广发应用于艺术设计、工业设计、建筑、汽车、航天航空、医疗、生物等领域。在增材制造技术成形金属及陶瓷零件的过程中，由于粉末经历热源的熔化或者是部分熔化，对工作台面的粉末预热加温系统要求比较苛刻，现有激光3D成型设备在加工导热性不佳或大厚度尺寸的成型工件，由于热传导温度梯度的存在，待成型粉末得不到有效的预热，加工成型困难，并且现有技术中的制件成型后，其后段工艺通常需要特定后段工艺处理以改善制件的性能，比如热处理工艺，需要另外进行处理，既耗能，又费时。中国专利号CN201010239385.9，名称为一种选择性激光烧结用多区加热装置，公开了如下方案：通过采用多区加热方法，将工作台面划分为多个区域，在每个区域安装一组石英加热管和反光板，该种加热方式可提高工作台面温度分布均匀性，加热完毕后没有冷却装置，无法解决冷却时间长，制件后段处理需要另外处理的问题。中国专利号CN201410611790.7，名称为一种激光3D打印设备及打印方法，公开了如下方案：通过辐射照射的加热方式对成型粉末进行预加热，虽然一定程度上，可以一定程度上消除导热性不佳或大厚度尺寸的成型过程中温度梯度的影响。然而，这种通过整体辐射的加热模式能耗大，且导致成型后的制件和周边粉末的温差很小，容易粘附在制件上，直接影响成型后的产品精度及良率，只适用于造型简单、精度要求不高的零件的成型。而且现有的激光3D打印，其形成周期长，从而无法高效的批量化生产，且容易存在工作台温度分配不均，材料受热不仅，烧结层容易出现热点及过冷点，无法采取更为精准的方法对工作台各区域进行加热控制，最终影响成型后制件的质量。易于周知的是，激光高温融/熔化成型粉末之前，需要对成型粉末预热加温，经过激光的高温融/熔化之后，制件最终的形状确定后，需要进行冷却，直至常温，在以往的技术中，在加热的情况下，基板侧的热能传递，以及在冷却的情况下，还需额外的冷却工作台，必定也会使冷却效率降低。有鉴于此，这也构成了需要进一步改进激光3D打印设备的设计，以图解决所存在的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种激光3D打印设备，本专利技术提供的激光3D打印设备的铺粉部将加载在成型机台上的成性粉末，均匀的铺撒在成型部的底层表面上，同时，实现不同区域性的个性化的铺粉要求，通过与外部热隔绝的预热部，实现快速、高效的升温，能够高效、均匀的提高成性粉末的温度，同时，将单个单元组成的加热源，可实现对工作台各区域温度的精准控制，缩短了激光成型的周期，极大的提高了加工效率。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种激光3D打印设备，包括机架部，与机架部固定成一体的气体保护部、成型部、激光扫描部、铺粉部和预热部，所述激光扫描部固定在成型部外顶部的上方，所述气体保护部与成型部可循环的连通，所述激光扫描部沿成型部的顶部可活动的固定，所述铺粉部可活动的固定在成型部的内腔，所述预热部固定在成型部相对设置的另外一侧，可伸缩的固定在机架部的内部；通过铺粉部将加载在成型机台上的成性粉末，均匀的铺撒在成型部的底层表面上，通过与外部热隔绝的预热部，实现快速、高效的升温，能够高效、均匀的提高成性粉末的温度，可实现对工作台各区域温度的精准控制，缩短了激光成型的周期，极大的提高了加工效率。优选地，所述铺粉部包括具有内部型腔的铺粉箱，固定在铺粉箱上的刮刀，和将铺粉部的内部型腔间隔成上下连通的进料通道，以及固定在铺粉箱上，朝进料通道内部延伸的分料杆，以此，将管道输入进来的成型粉末通过进料通道，在分料杆的作用下，均匀的撒向成型板上，在传动机构的带动下，刮刀将铺撒的成型粉末进一步的抹平，确保铺设的成型粉末整体的平整。优选地，所述进料通道包括沿铺粉箱宽度方向中心对称设置的第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道底部均连通有一出料口，用以实现不同区域性的个性化的铺粉要求。更加优选地，所述刮刀设置在铺粉箱的底部，凸出所述铺粉箱底面的设置，以此，随着铺粉箱的来运动，便于对进料通道下泻出来的成性粉末进行强制性的推刮，确保成型粉末整体的平整性，进一步地，刮刀设置在第一通道和第二通道之间，以满足单个进料通道铺粉后抹平的需求。优选地，为了方便局部的成性粉末的填补，或者精细控制成型粉末的铺粉纹路，所述铺粉部还包活动连接在进料通道上，可释放地锁止于分料杆上的电磁铁，以此，通过电路，可以较方便的控制电磁铁与分料杆之间的闭合与打开，从而可方便的远程控制进料通道的打开和闭合，实现成性粉末进料的智能化和自动化控制。更加优选地，所述电磁铁包括上端铰接在来料入口处，下端可自由转动的第一电磁铁和第二电磁铁，所述第一电磁铁和第二电磁铁沿分料杆对策的布置，以此，通过第一电磁铁或/和第二电磁铁与分料杆之间的锁定与打开，实现对来料入口的打开或者封闭。优选地，为了克服细小的成型粉末在下泻过程中容易堵塞的问题，所述铺粉部还包括旋转设置在来料入口处的搅拌器。优选地，所述预热部包括依次固定的基板、固定型板和加热板，和夹设在所述基板、固定型板和加热板之间的隔热组件，以及固定在加热板一侧，为加热板提供热量的加热组件。优选地，为了方便的控制加热板温度上升或者下降的灵敏度，控制加热的能耗，所述加热组件埋设在隔热组件内部，与基板和固定型板热隔绝的布置；进一步地，为了控制整个预设部与外界的热交换，降低升温加热所需的能耗，所述加热板与固定型板热隔绝的固定。更加优选地，所述加热板选用导热系数高的材料制作而成，以提高预设部热量传递的效率，减少制件冷却的时间，从而缩短整个成型的周期；进一步地，所述加热板由紫铜加工而成。优选地，所述加热板还包括设置在内部的冷却组件，以此方便加工完成后，更加便捷的将加热板的热量转移，进一步的提高加工效率；更加优选地，所述冷却组件为外接冷却源的镶嵌组件，或者是外接冷却介质的冷却管路。优选地，所述隔热组件为基板和加热板镶嵌在固定型板上，共同围成内部密封的内部型腔，通过将将密封的隔热组件抽真空后，能够很好的隔离与基板之间的热交换。更加优选地，所述预热部还包括设置在隔热组件固定面上的密封组件，以此，确保隔热组件能够保持持久的真空密封，确保隔热的效果；进一步地，所述密封组件为不锈钢制成的金属橡胶密封圈，确保能够在高真空、高低温下的环境下，能够保持正常工作，其密封强度高、效果好。更进一步地，所述密封组件包括第一密封件和第二密封件，所述第一密封件夹设在加热板和固定型板之间，所述第二密封件夹设在基板和固定型板之间，以此，通过夹设的密封件，减少了因为温度差异而使得空气容易从固定面之间的配合面进入的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光3D打印设备，包括机架部(10)，与机架部(10)固定成一体的气体保护部(20)、成型部(30)、激光扫描部(40)、铺粉部(50)和预热部(60)，所述激光扫描部(40)固定在成型部(30)外顶部的上方，其特征在于，所述气体保护部(20)与成型部(30)可循环的连通，所述激光扫描部(40)沿成型部(30)的顶部可活动的固定，所述铺粉部(50)可活动的固定在成型部(30)的内腔，所述预热部(60)固定在成型部(30)相对设置的另外一侧，可伸缩的固定在机架部(10)的内部。

【技术特征摘要】
1.一种激光3D打印设备，包括机架部(10)，与机架部(10)固定成一体的气体保护部(20)、成型部(30)、激光扫描部(40)、铺粉部(50)和预热部(60)，所述激光扫描部(40)固定在成型部(30)外顶部的上方，其特征在于，所述气体保护部(20)与成型部(30)可循环的连通，所述激光扫描部(40)沿成型部(30)的顶部可活动的固定，所述铺粉部(50)可活动的固定在成型部(30)的内腔，所述预热部(60)固定在成型部(30)相对设置的另外一侧，可伸缩的固定在机架部(10)的内部。2.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述铺粉部(50)包括具有内部型腔的铺粉箱(51)，固定在所述铺粉箱(51)上的刮刀(53)，和将所述铺粉部(51)的内部型腔间隔成上下连通的进料通道(52)，以及固定在所述铺粉箱(51)上，朝进料通道(52)内部延伸的分料杆(54)。3.根据权利要求2所述的3D打印设备，其特征在于，所述进料通道(52)包括沿铺粉箱(51)宽度方向中心对称设置的第一通道(521)和第二通道(522)，所述第一通道(521)和第二通道(522)底部均连通有一出料口(523)。4.根据权利要求2所述的3D打印设备，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：许雄轩，王长里，张晓东，
申请(专利权)人：湖南惟晟信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43