一种带冷却铺粉装置的3D打印机及其打印方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种带冷却铺粉装置的3D打印机，包括工作缸体，工作缸体的一侧设置有回收粉桶，回收粉桶远离工作缸体的一侧设置有动力气源，工作缸体的顶部设置有保温腔体，保温腔体的顶部设置有振镜，振镜的一侧设置有激光器，保温腔体的一侧设置有储料斗，保温腔体的内底部前后对称穿插设置有两组无杆气缸，无杆气缸之间设置有铺粉槽，铺粉槽的底部设置有粉床，粉床的底部设置有活塞，活塞的底部设置有垂直运动装置。有益效果：一次落粉可以实现双向铺粉，节省了铺粉时间，提高了激光打印的效率，此外，采用无杆气缸，使得整机的铺粉结构相对简单，从而精度高，工作可靠，成本低廉。

A 3D printer with cooling powder spreading device and its printing method

The invention discloses a 3D printer with a cooling powder spreading device, which comprises a working cylinder body, one side of the working cylinder body is provided with a recycling powder barrel, the side of the recycling powder barrel far away from the working cylinder body is provided with a power source, the top of the working cylinder body is provided with a heat preservation cavity, the top of the heat preservation cavity body is provided with a galvanometer, one side of the galvanometer is provided with a laser, and one side of the heat preservation cavity body is provided with a storage material Two groups of rodless cylinders are arranged symmetrically in front of and behind the inner bottom of the hopper and the insulation chamber, and a powder laying groove is arranged between the rodless cylinders. A powder bed is arranged at the bottom of the powder laying groove, a piston is arranged at the bottom of the powder bed, and a vertical motion device is arranged at the bottom of the piston. Beneficial effect: one time powder dropping can realize two-way powder spreading, save powder spreading time and improve the efficiency of laser printing. In addition, the use of rodless cylinder makes the powder spreading structure of the whole machine relatively simple, so that the precision is high, the work is reliable and the cost is low.

【技术实现步骤摘要】
一种带冷却铺粉装置的3D打印机及其打印方法
本专利技术涉及3D打印
，具体来说，涉及一种带冷却铺粉装置的3D打印机及其打印方法。
技术介绍
3D打印(增材制造)是快速成型技术的一种，以数学模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，采用激光等热源制造产品。3D打印的工艺方法可分为FDM(熔融沉积式)、SLS(选择性激光烧结)、SLM(选择性激光熔化成型)等类型。其中SLS、SLM都是针对粉末材料利用激光熔融特定区域的粉末从而直接制造产品。其过程类似：利用CAD软件对特定物体建模，然后通过切片软件对模型切片，切片所得的模型截面数据传给控制系统，控制系统控制一定功率激光器将特定层金属粉末或者非金属粉末加工熔合。这样加工融合完初始层后，工作平台下降一个层厚的距离，铺粉装置铺一定层厚的未加工粉末，继续加工融合下一层粉末，重复此步骤，直至特定的区域全部熔合完成，就得到一件立体的产品。由上可以看出铺粉装置在整个系统中为关键的一个部分，其可靠性关系着整个打印制程的连续性，铺粉平稳和高精度决定了打印成品的最终质量。而打印介质是细小的粉末，容易扬尘，且大多数材料的打印工艺需要加热到一定温度，导致铺粉装置的工况环境恶劣。传统的铺粉装置一般用电机与同步带组合，或者电机与丝杠组合来实现。一般的电机，同步带，丝杠都不适用于高温，高粉尘的工况，而耐高温特制的组件工艺复杂，成本高昂，维护也复杂，所以传统的铺粉装置需要将电机，同步带或丝杠等全部布局在打印保温腔体外面，需要增加较多额外的部件，结构复杂，成本高昂，且精度比较差，影响打印质量。针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种带冷却铺粉装置的3D打印机及其打印方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：根据本专利技术的一个方面，提供了一种带冷却铺粉装置的3D打印机，包括工作缸体，所述工作缸体的一侧设置有回收粉桶，所述回收粉桶远离所述工作缸体的一侧设置有动力气源，且所述动力气源上设置有与之相配合的气动控制系统，所述工作缸体的顶部设置有保温腔体，所述保温腔体的顶部设置有振镜，所述振镜的一侧设置有激光器，所述保温腔体的一侧设置有储料斗，且所述储料斗的底部设置有电控卸料阀，所述保温腔体的内顶部设置有加热系统，所述保温腔体的内底部前后对称穿插设置有两组无杆气缸，且所述无杆气缸的一端均通过导管回路分别与所述气动控制系统和所述动力气源连接，所述无杆气缸之间设置有铺粉槽，所述铺粉槽的上方设置有导料管，且所述导料管的顶端贯穿所述保温腔体并与所述储料斗的底端固定连接，所述铺粉槽的底部设置有粉床，所述粉床的底部设置有活塞，且所述活塞位于所述工作缸体的内顶部，所述活塞的底部设置有垂直运动装置，且所述垂直运动装置的底端贯穿所述工作缸体并延伸至所述工作缸体的底部。进一步的，为了不仅可以提供动力，而且还能够冷却无杆气缸，保证暴露在所述保温腔体内部分温度在额定工作范围内，所述动力气源采用液化氮气提供动力。进一步的，为了可以保证温度场稳定，所述加热系统采用四组或八组红外灯管进行加热，且所述加热系统内设置有温控系统。进一步的，为了便于实现粉末的下料，使得铺粉槽可以随着气缸活塞的运动沿着工作缸体上端粉床将粉末铺平，所述铺粉槽的下端设置为V形结构，所述铺粉槽的底部设置有开口刮刀，且所述铺粉槽的两端均通过螺丝与所述无杆气缸内的气缸活塞固定连接。进一步的，为了避免粉末从活塞与工作缸体内壁的间隙漏下，所述活塞的四周与所述工作缸体之间设置有密封毛毡，且所述密封毛毡的一侧与所述活塞固定连接。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种带冷却铺粉装置的3D打印机的打印方法，包括以下步骤：步骤S1、根据产品的结构特性使用计算机中的3D建模软件设计出产品的三维实体模型，利用切片程序将三维模型进行切片处理，并将截面信息储存与计算机中；步骤S2、计算机控制所述垂直运动装置将所述活塞移动至所述工作缸体的内顶部，使得铺粉机构位于所述导料管的下方；步骤S3、计算机控制所述储料斗上的所述电控卸料阀开启，粉末沿着所述导料管落入所述铺粉槽内；步骤S4、当所述铺粉槽内的粉末积聚到预先设定的参数后，计算机控制所述电控卸料阀关闭；步骤S5、计算机控制所述无杆气缸带动所述铺粉槽向左水平运动，开始水平铺设一个层厚的粉末；步骤S6、计算机控制所述振镜按照预选获取的切片截面数据控制所述激光器对铺设好粉末的所述粉床进行照射，使得当前层厚粉末有选择的熔融固化；步骤S7、计算机控制所述垂直运动装置下降一个层厚距离，带动所述粉床下降一个层厚的距离；步骤S8、计算机控制所述无杆气缸带动所述铺粉槽反向朝右运动，在所述粉床上再铺设一个层厚的粉末；步骤S9、计算机再次控制所述振镜按照预选获取的切片截面数据控制所述激光器对当前铺设好粉末的所述粉床进行照射，使得当前层厚粉末有选择的熔融固化；步骤S10、计算机控制所述无杆气缸带动所述铺粉槽水平运动至所述导料管的下方准备接料；步骤S11、重复步骤S3-S10，按照预选获取的截面信息逐层叠加打印出立体产品。进一步的，所述切片程序包括以下步骤：通过分层软件调整分层方向与分层厚度，将目标三维模型分层离散为一组有序的二维轮廓集合，每一层的二维轮廓即为一个切片；根据实际需求以及获取到的切片二维轮廓信息，设定技术参数以得出可供3D打印机识别并扫描的数据代码，并根据所述扫描数据代码生成3D打印控制指令。进一步的，所述切片处理之前还包括以下步骤：分析产品三维模型图的结构特性，得出分析结果，并根据分析结果找出在3D打印中需要在产品中增加支撑的位置；根据增加支撑的位置在产品的三维模型图中增加支撑，并得到带有支撑的三维模型图；根据带有支撑的三维模型图确定增加的支撑与产品之间的位置关系，并获得包含支撑位置关系的产品三维模型图。进一步的，步骤S5中的所述铺粉槽运动至最左端停止，此时，所述铺粉槽内至少还有一个层厚的粉末。进一步的，步骤S8中当所述铺粉槽铺设完一个厚度的粉末后，计算机可以继续控制所述无杆气缸带动所述铺粉槽向右运动，使得多余的粉末落入所述回收粉桶内。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术一次落粉可以实现双向铺粉，从而节省了铺粉时间，提高了激光打印的效率；2、本专利技术采用的气缸本身可以采用普通无杆气缸，结构简单可靠，且该气缸可以直接安放在保温腔内部，靠近铺粉平台，不需要其他传动部件，整机的铺粉结构相对简单，从而精度高，工作可靠，成本低廉；3、本专利技术由于工作保温腔内一般有一点温度需求，所以气缸工作气体采用低温气体，一般为氮气，对气缸有冷却作用，防止气缸部分暴露于保温腔体中，因为热胀冷缩太剧烈而失效，保证打印顺利进行；4、本专利技术所采用气缸本身带有导向装置，省略了传统3D打印机中需要的导轨，结构简单，工作可靠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带冷却铺粉装置的3D打印机，其特征在于，包括工作缸体(1)，所述工作缸体(1)的一侧设置有回收粉桶(2)，所述回收粉桶(2)远离所述工作缸体(1)的一侧设置有动力气源(3)，且所述动力气源(3)上设置有与之相配合的气动控制系统(4)，所述工作缸体(1)的顶部设置有保温腔体(5)，所述保温腔体(5)的顶部设置有振镜(6)，所述振镜(6)的一侧设置有激光器(7)，所述保温腔体(5)的一侧设置有储料斗(8)，且所述储料斗(8)的底部设置有电控卸料阀(9)，所述保温腔体(5)的内顶部设置有加热系统(10)，所述保温腔体(5)的内底部前后对称穿插设置有两组无杆气缸(11)，且所述无杆气缸(11)的一端均通过导管回路(12)分别与所述气动控制系统(4)和所述动力气源(3)连接，所述无杆气缸(11)之间设置有铺粉槽(13)，所述铺粉槽(13)的上方设置有导料管(14)，且所述导料管(14)的顶端贯穿所述保温腔体(5)并与所述储料斗(8)的底端固定连接，所述铺粉槽(13)的底部设置有粉床(15)，所述粉床(15)的底部设置有活塞(16)，且所述活塞(16)位于所述工作缸体(1)的内顶部，所述活塞(16)的底部设置有垂直运动装置(17)，且所述垂直运动装置(17)的底端贯穿所述工作缸体(1)并延伸至所述工作缸体(1)的底部。/n...

【技术特征摘要】
1.一种带冷却铺粉装置的3D打印机，其特征在于，包括工作缸体(1)，所述工作缸体(1)的一侧设置有回收粉桶(2)，所述回收粉桶(2)远离所述工作缸体(1)的一侧设置有动力气源(3)，且所述动力气源(3)上设置有与之相配合的气动控制系统(4)，所述工作缸体(1)的顶部设置有保温腔体(5)，所述保温腔体(5)的顶部设置有振镜(6)，所述振镜(6)的一侧设置有激光器(7)，所述保温腔体(5)的一侧设置有储料斗(8)，且所述储料斗(8)的底部设置有电控卸料阀(9)，所述保温腔体(5)的内顶部设置有加热系统(10)，所述保温腔体(5)的内底部前后对称穿插设置有两组无杆气缸(11)，且所述无杆气缸(11)的一端均通过导管回路(12)分别与所述气动控制系统(4)和所述动力气源(3)连接，所述无杆气缸(11)之间设置有铺粉槽(13)，所述铺粉槽(13)的上方设置有导料管(14)，且所述导料管(14)的顶端贯穿所述保温腔体(5)并与所述储料斗(8)的底端固定连接，所述铺粉槽(13)的底部设置有粉床(15)，所述粉床(15)的底部设置有活塞(16)，且所述活塞(16)位于所述工作缸体(1)的内顶部，所述活塞(16)的底部设置有垂直运动装置(17)，且所述垂直运动装置(17)的底端贯穿所述工作缸体(1)并延伸至所述工作缸体(1)的底部。


2.根据权利要求1所述的一种带冷却铺粉装置的3D打印机，其特征在于，所述动力气源(3)采用液化氮气提供动力。


3.根据权利要求2所述的一种带冷却铺粉装置的3D打印机，其特征在于，所述加热系统(10)采用四组或八组红外灯管进行加热，且所述加热系统(10)内设置有温控系统。


4.根据权利要求3所述的一种带冷却铺粉装置的3D打印机，其特征在于，所述铺粉槽(13)的下端设置为V形结构，所述铺粉槽(13)的底部设置有开口刮刀，且所述铺粉槽(13)的两端均通过螺丝与所述无杆气缸(11)内的气缸活塞(18)固定连接。


5.根据权利要求4所述的一种带冷却铺粉装置的3D打印机，其特征在于，所述活塞(16)的四周与所述工作缸体(1)之间设置有密封毛毡(19)，且所述密封毛毡(19)的一侧与所述活塞(16)固定连接。


6.一种带冷却铺粉装置的3D打印机的打印方法，其特征在于，用于权利要求5所述的带冷却铺粉装置的3D打印机，包括以下步骤：
步骤S1、根据产品的结构特性使用计算机中的3D建模软件设计出产品的三维实体模型，利用切片程序将三维模型进行切片处理，并将截面信息储存与计算机中；
步骤S2、计算机控制所述垂直运动装置(17)将所述活塞(16)移动至所述工作缸体(1)的内顶部，使得铺粉机构位于所述导料管(14)的下方；
步骤S3、计算机...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊子均，江姣龙，廖彬，黄华锋，
申请(专利权)人：安徽卓锐三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34