3D打印用微梳铺粉法及带有梳状刮粉片的打印机制造技术

3D打印用微梳铺粉法及带有梳状刮粉片的打印机，属机械领域。使用微梳铺粉法包括：除溢粉铺粉法、留溢粉铺粉法及双缸梳推铺粉法；结构特点是利用梳状刮粉片的铲状构造，前沿部位加工成较薄的梳状锯齿状平面曲线，该曲线平面与成型仓口的表面重合；梳状刮粉片在成型仓口表面滑动，锯齿的尖部恰好使得多余的粉末向齿尖的两侧分开，以填补选择性落粉的无落粉区域；本发明专利技术是一种能快速铺粉的方法及简化的铺粉装置及降低了对设备精度的要求，与现有技术相比，本发明专利技术结构简单，最为重要的优点是效率快，可以提高2‑3倍以上，具有推广应用的价值。

Micro comb powder laying method for 3D printing and printer with comb scraping powder

3D printing with micro comb powder method and the printer with comb scraping powder, belongs to the field of machinery. The use of micro comb powder method includes: removing spilled powder powder method, powder and powder spill left double cylinder comb push powder method; structure characteristics is shovel shaped structure by using the comb scraping plate, the front part is processed into thin comb zigzag plane curve, the curve surface overlap plane and forming storehouse the mouth of the comb scraping sheet; the sliding surface in the molding storehouse mouth, the tip of the tooth just makes the excess powder separately to both sides of the tooth tip, with no falling powder powder selective region filling; the invention is powder spreading device and reduce the equipment precision method for rapid feeding and simplified, compared with the prior art, the invention has the advantages of simple structure, the most important advantage is high efficiency, can be increased by 2 more than 3 times, has the value of application.

【技术实现步骤摘要】
3D打印用微梳铺粉法及带有梳状刮粉片的打印机[
]本专利技术属于机械
，确切的讲是激光烧结及喷粘式3D打印专用一种快速的逐层铺粉的方法。[
技术介绍
]目前，3D打印机逐渐出现在人们的视野中，而粉末激光逐层烧结及粉末逐层粘接的3D打印机作为工业加工的一种重要手段也越来越体现出不可忽视的作用。铺粉技术及装置是金属粉末3D打印机中很重要的一部分，它直接影响工件的打印速度与打印质量。现有的粉末3D打印机的铺粉装置大多为设置能够升降的活塞仓式及上落式粉供粉装置，这样的铺粉装置都需要刮粉片(也称刮刀)平推粉堆将粉铺匀的机械过程，由于绝对不能扰动上一层已经打印好的成型物件结构，极大地延缓了铺粉速度，也必然会增加结构的复杂程度，效率较低。技术背景详述：三维印刷技术(3DP，Three-DimensionalPrinting)主要为粉末粘结成型。3DP的具体工艺为：在每一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离(等于层厚)，供粉缸上升一段高度，推出多余粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按照下一个截面的二维几何信息进行运动，有选择地喷射粘结剂，最终构成层面。原理和打印机非常相似，即为三维打印这一名称的由来。铺粉辊铺粉时多余的粉末被粉末收集装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结，从而生产制品。3DP技术较为成熟。1989年，美国麻省理工学院的EmanualSachs等人申请了3DP专利，该专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心专利之一。采用3DP技术的厂商，主要是ZCorporation公司(3DSystems2011年收购)、Ex-One公司和日本RikonInstituto等，zprinter、R系列三维打印机为主。2000年以色列ObjectGeometries(Stratasys2012年收购)推出基于结合3Dink-Jet与SLA工艺的打印设备Quadra。3DP打印设备能使用的材料比较多，包括石膏、塑料、陶瓷和金属等，而且还可以打印彩色零件，成型过程中没有被粘结的粉末起到支撑作用，能够形成内部具备复杂形状的零件。此类打印机通过多碰头和喷嘴来提高速度。国内方面，目前清华大学、西安交通大学、上海大学等也在积极研发。3DP成型速度快，可做彩色原型。3DP技术成型速度快，成型材料价格低，适合做桌面型的快速成型设备。同时，由于在粘结剂中添加颜料，可以制作彩色原型，这是该工艺最具竞争力的特点之一。整个成型过程不需要支撑，多余粉末的去除比较方便，特别适合于做内腔复杂的原型。当然，由于3DP成型件强度较低，只能做概念型模型，而不能做功能性试验件。3DP技术在国外的家电、汽车、航空航天、船舶、工业设计、医疗等领域已得到了较为广泛的应用。目前市场上主流的全彩3D人像打印多采用3DP技术。金属3D打印SLS技术是3D打印体系中最为前沿和最具潜力的技术。随着科技发展及推广应用的需求，利用快速成型直接制造金属功能零件成为了快速成型主要的发展方向。目前可用于直接制造金属功能零件的快速成型方法主要有：激光净成形(LENS，LaserEngineeredNetShaping)、选择性激光烧结(SLS，SelectiveLaserSintering)和选择性激光熔化(SLM，SelectiveLaserMelting，SLM)、直接金属激光烧结(DMLS，DirectMetalLaserSintering)和电子束熔化技术(EBM，ElectronBeamMelting)等。SLS技术是以激光器为能量源，通过激光束使粉末均匀地烧结在加工平面上。在工作台上均匀铺上一层很薄(亚毫米级)的粉未作为原料，激光束在计算机的控制下，通过扫描器以一定的速度和能量密度按分层面的二维数据扫描。经过激光束扫描后，相应位置的粉末就烧结成一定厚度的实体片层，未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。这一层扫描完毕，随后需要对下一层进行扫描。如此反复，直至扫描完所有层面。去掉多余粉末，并经过打磨、烘干等适当的后处理，即可获得零件。SLS技术适用于复杂零件制造。SLS技术最早于1989年由德克萨斯大学奥斯丁分销的CarlDeckard和JoeBeaman提出，后来两人成立了DTM公司，并于1992年开始SLS商业化产品SinterSation。2001年，3DSystems公司收购了DTM，完成了技术整合。SLS可处理的原料包括塑料粉末(尼龙、聚苯乙烯、聚碳酸酯等，直接激光烧结)、金属粉末(工艺分直接法、间接法和双组员法)、陶瓷粉末(需使用粘结剂，包括无机粘结剂、有机粘结剂和金属粘结剂)。SLS已成功应用于汽车、造船、航天和航空等诸多行业。除DTM公司外，德国EOS公司也开发了相应的系列成型设备。在国内，如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、华北工学院和北京隆源自动成型有限公司等,也取得了许多重大成果，如南京航空航天大学研制的RAP-I型激光烧结快速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的AFS-300激光快速成型设备等。SLS目前已成功应用于汽车、造船、航天和航空等诸多行业，主要涉及快速原型制造、快速模具和工具制造以及小批量生产等环节。[
技术实现思路
]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题：铺粉速度极慢、结构复杂及效率较低等缺陷。由于现有的粉末3D打印机的铺粉装置大多为设置能够升降的活塞仓式及上落式粉供粉装置，这样的铺粉装置都需要刮粉片(也称刮刀)平推粉堆将粉铺匀的机械过程，由于绝对不能扰动上一层已经打印好的成型物件结构，极大地延缓了铺粉速度，也必然会增加结构的复杂程度，效率较低。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的:*本专利技术的微梳铺粉法法包括以下几类：除溢粉铺粉法----对成型缸进行选择性落粉或均匀性落粉之后、再使用具有铲状外形并加工有齿状前沿的梳状刮粉片进行刮粉及同时扫除溢粉区域所堆积的粉末的过程。留溢粉铺粉法----对成型缸进行选择性落粉或均匀性落粉之后、再使用具有铲状外形并加工有齿状前沿的梳状刮粉片进行刮粉的过程。双缸梳推铺粉法----首先在供粉缸使用具有铲状外形并加工有齿状前沿的梳状刮粉片集粉、再进入除溢粉铺粉法或留溢粉铺粉法的除了落粉以外的铺粉过程。当上述各铺粉过程仅仅是一个铺粉周期的一部分，完成之后进行激光烧结成型或喷胶粘结成型过程后该周期结束；然后成型缸上的活塞再次下降一层的高度，设有供粉缸的其供粉缸活塞再次上升1层的高度，再进行下一轮成型过程，循环往复。梳状刮粉片的结构特点：是一个铲状的外形构造，前沿部位加工成较薄的梳状，且具有锯齿的形状；尖端部位较薄，远离尖端部位的结构较厚，与成型缸表面的粉层的接触线是锯齿状曲线，该锯齿状曲线是平面曲线，该曲线平面与成型仓口的表面重合，铲状的外形适合于铲粉，对上一周期的成型粉层的冲击较小，阻力也小，适合于快速梳理粉层。梳状刮粉片在成型仓口表面滑动，像铲雪车一样铲平高出成型仓口表面的粉末，锯齿的尖部恰好使得多余的粉末向齿尖的两侧分开，以填补选择性落粉的无落粉区域。*进一步，在梳状刮粉片的结构上使用震荡器对其前沿的梳状部位提供震荡，用来使得与梳状刮粉片接触的粉末易于滑动及添实，还可以进一步减小对成型缸粉体的冲击力，阻力也更小。*进一步，均匀性落粉过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
3D打印用微梳铺粉法，专门用于激光烧结及喷胶粘结的3D打印机中，包括：除溢粉铺粉法、留溢粉铺粉法及双缸梳推铺粉法；其特征就在于：除溢粉铺粉法是对成型缸进行选择性落粉或均匀性落粉之后、再使用具有铲状外形并加工有齿状前沿的梳状刮粉片进行刮粉及同时扫除溢粉区域所堆积的粉末的过程；留溢粉铺粉法是对成型缸进行选择性落粉或均匀性落粉之后、再使用具有铲状外形并加工有齿状前沿的梳状刮粉片进行刮粉的过程；双缸梳推铺粉法是在供粉缸使用具有铲状外形并加工有齿状前沿的梳状刮粉片集粉、再进入除溢粉铺粉法或留溢粉铺粉法的除了落粉以外的铺粉过程；在完成上述过程之后，进行激光烧结成型或喷胶粘结成型过程后该周期结束；然后成型缸上的活塞再次下降一层的高度，设有供粉缸的其供粉缸活塞再次上升1层的高度，再进行下一轮成型过程，循环往复；梳状刮粉片是一个铲状的外形构造，前沿部位加工成较薄的梳状，且具有锯齿的形状；尖端部位较薄，远离尖端部位的结构较厚，与成型缸表面的粉层的接触线是锯齿状曲线，该锯齿状曲线是平面曲线，该曲线平面与成型仓口的表面重合；梳状刮粉片在成型仓口表面滑动，锯齿的尖部恰好使得多余的粉末向齿尖的两侧分开，以填补选择性落粉的无落粉区域。...

【技术特征摘要】
2016.04.23 CN 20161026220941.3D打印用微梳铺粉法，专门用于激光烧结及喷胶粘结的3D打印机中，包括：除溢粉铺粉法、留溢粉铺粉法及双缸梳推铺粉法；其特征就在于：除溢粉铺粉法是对成型缸进行选择性落粉或均匀性落粉之后、再使用具有铲状外形并加工有齿状前沿的梳状刮粉片进行刮粉及同时扫除溢粉区域所堆积的粉末的过程；留溢粉铺粉法是对成型缸进行选择性落粉或均匀性落粉之后、再使用具有铲状外形并加工有齿状前沿的梳状刮粉片进行刮粉的过程；双缸梳推铺粉法是在供粉缸使用具有铲状外形并加工有齿状前沿的梳状刮粉片集粉、再进入除溢粉铺粉法或留溢粉铺粉法的除了落粉以外的铺粉过程；在完成上述过程之后，进行激光烧结成型或喷胶粘结成型过程后该周期结束；然后成型缸上的活塞再次下降一层的高度，设有供粉缸的其供粉缸活塞再次上升1层的高度，再进行下一轮成型过程，循环往复；梳状刮粉片是一个铲状的外形构造，前沿部位加工成较薄的梳状，且具有锯齿的形状；尖端部位较薄，远离尖端部位的结构较厚，与成型缸表面的粉层的接触线是锯齿状曲线，该锯齿状曲线是平面曲线，该曲线平面与成型仓口的表面重合；梳状刮粉片在成型仓口表面滑动，锯齿的尖部恰好使得多余的粉末向齿尖的两侧分开，以填补选择性落粉的无落粉区域。2.根据权利要求1所述的3D打印用微梳铺粉法，其特征在于:所述梳状刮粉片的结构上使用震荡器对其前沿的梳状部位提供震荡。3.根据权利要求1所述的3D打印用微梳铺粉法，其特征在于:所述均匀性落粉过程指的是...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：罗天珍，
类型：发明
国别省市：广东,44