基于SLM技术的3D陶瓷打印设备制造技术

本发明专利技术涉及一种基于SLM技术的3D陶瓷打印设备，包括：罩壳；设置于罩壳内的工作台；用于实现陶瓷粉体成型为陶瓷件的送铺粉系统；提供激光束而对陶瓷粉体实施SLM成型工艺的激光器及扫描系统；气体保护系统和控制系统。送铺粉系统包括：设置于工作台上方且开设有出粉槽的送粉仓；设置于送粉仓内的预热机构；将送粉仓内经预热的陶瓷粉体送至工作台上的上料区域内的上送粉机构；转移上料区域内的陶瓷粉体而使陶瓷粉体铺设到加工区域中的铺粉机构；设置于工作台下并供陶瓷粉体成型为陶瓷件的成型机构。本发明专利技术具有结构简单紧凑、性能优良的优点，能够提高陶瓷3D打印产品质量。

3D ceramic printing equipment based on SLM Technology

【技术实现步骤摘要】
基于SLM技术的3D陶瓷打印设备
本专利技术属于3D打印
，特别涉及一种基于SLM技术的3D陶瓷打印设备。
技术介绍
1774年，法国医学家Duchateau将陶瓷材料应用在口腔修复中的成功案例开启了生物陶瓷口腔医学领域的应用。传统陶瓷牙齿制作需经过车铣刨磨等一系列复杂工艺且精度不高，难以普及。然而因意外事故或人口老龄化造成牙齿缺失，并不能依靠患者自身修复。自3D打印技术问世以后，陶瓷作为生物材料的三大系列之一，被用作特定的生物或生理功能的修复材料逐渐进入人们的视野。生物陶瓷材料分为生物活性陶瓷和生物惰性陶瓷，生物活性陶瓷与生物聚合物结合的复合支架正广泛应于骨组织工程中；生物惰性陶瓷具有良好的耐磨性能、稳定的化学性能等特点，如氧化铝、氧化锆，又由于没有毒副作用，与生物体组织有良好的生物相容性，表面光泽度高，能恢复牙体组织的天然色彩，越来越受人们的青睐。目前国内外3D打印陶瓷仍主要以激光烧结技术为主，但这种方法不仅会使成型陶瓷夹杂杂质，还有可能降低成型陶瓷的力学性能，尤其是应用于义齿制造中，难以达到令人满意的效果。SLM（Selectivelasermelting，选择性激光融化）技术是另一种激光打印技术，该技术起步较晚，研究成果较少，通过SLM设备实施后存在一系列问题，如成型件表面质量差、精度低、内部存在孔洞导致致密度低、成型过程中容易出现翘曲变形及裂纹、成形件强度达不到使用要求等。这些不足使得该技术的应用受到限制。因此，针对SLM技术，需要改进其工艺和设备，来改善产品成型质量，解决目前SLM陶瓷技术面临的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够改善3D打印陶瓷产品重量，使得陶瓷产品满足使用要求的基于SLM技术的3D陶瓷打印设备。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于SLM技术的3D陶瓷打印设备，包括：内部形成封闭加工空间的罩壳；设置于所述罩壳内且具有上料区域和加工区域的工作台；设置于所述罩壳内而用于实现陶瓷粉体成型为陶瓷件的送铺粉系统；设置于所述罩壳外并向所述加工区域提供激光束而对所述陶瓷粉体实施SLM成型工艺的激光器及扫描系统；用于使所述加工空间内形成实施SLM成型工艺所需保护气氛的气体保护系统；控制系统；所述控制系统分别与所述激光器及扫描系统、所述送铺粉系统、所述气体保护系统相信号连接；所述送铺粉系统包括：设置于所述工作台上方并用于存储所述陶瓷粉体且开设有出粉槽的送粉仓；设置于所述送粉仓内并用于预热所述送粉仓中的所述陶瓷粉体的预热机构；设置于所述工作台上方且与所述送粉仓相连接，并将经预热的所述陶瓷粉体送至所述工作台上的上料区域内的上送粉机构；设置于所述工作台上方并转移所述上料区域内的所述陶瓷粉体而使所述陶瓷粉体均匀且致密地铺设到所述加工区域中的铺粉机构；设置于所述工作台下并供所述陶瓷粉体成型为陶瓷件的成型机构，所述成型机构与所述加工区域相对应设置。所述上送粉机构包括能够推拉移动而封闭或打开所述出粉槽的板件、用于拉动所述板件而使其打开所述出粉槽的电磁铁、用于推动所述板件而使其封闭所述出粉槽的弹性件。所述铺粉机构包括能够沿所述工作台移动的刮板、随所述刮板共同移动且同时转动的辊轮、用于带动所述刮板和所述辊轮移动的平移机构。所述平移机构包括用于安装所述刮板和所述滚轮的本体、与所述本体相连接的直线轴承、沿所述工作台设置并与所述直线轴承相配合的导向轴、用于带动所述直线轴承在所述导向轴上往复运动的直线电机。所述成型机构包括设置于所述工作台下的筒状仓体、活动设置于所述筒状仓体内且与所述筒状仓体的内径相匹配的推板、设置于所述工作台下的安装板、设置于所述安装板上并用于带动所述推板上下移动的传动装置。所述推板的上表面设置有隔热垫。所述传动装置包括与所述推板相连接的连接杆、通过固定座安装在所述安装板上并竖直设置的丝杆、与所述丝杆相匹配且与所述连接杆相连接的螺母、用于带动所述丝杆转动的伺服电机、设置于所述安装板上并对用于限制所述螺母转动的直线导轨。所述预热机构包括设置于所述送粉仓内并由所述控制系统控制的钨浆板。气体保护系统包括用于将所述加工空间内抽真空的抽真空机构、用于向所述加工空间内充入惰性气体的充气机构。所述激光器及扫描系统包括用于发出激光的激光器、用于对所述激光器所发出的激光进行扩束和准直的准直镜、用于对所述准直镜输出的激光束进行扫描的振镜、用于将激光束动态聚焦于所述工作区域的场镜。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术具有结构简单紧凑、性能优良的优点，能够提高陶瓷3D打印产品质量。附图说明附图1为本专利技术的总体方案框图。附图2为本专利技术的整体示意图。附图3为本专利技术中罩壳内的放大示意图。附图4为本专利技术中上送粉机构的局部示意图。附图5为本专利技术中成型仓体的局部示意图。以上附图中：1、罩壳；2、工作台；3、送铺粉系统；4、激光器及扫描系统；5、控制系统；6、激光器；7、准直镜；8、振镜；9、场镜；10、水冷装置；11、送粉仓；12、板件；13、电磁铁；14、刮板；15、辊轮；16、本体；17、直线轴承；18、导向轴；19、直线电机；20、成型仓体；21、推板；22、安装板；23、隔热垫；24、连接杆；25、固定座；26、丝杆；27、螺母；28、伺服电机；29、直线导轨；30、联轴器；31、回收仓；32、工控机。具体实施方式下面结合附图所示的实施例对本专利技术作进一步描述。实施例一：如附图1所示，一种基于SLM技术的3D陶瓷打印设备，包括罩壳1、工作台2、送铺粉系统3、激光器及扫描系统4、气体保护系统和控制系统5这几大部分。控制系统5分别与激光器及扫描系统4、送铺粉系统3、气体保护系统相信号连接。罩壳1为长方体，其内部形成封闭的加工空间。工作台2水平设置于罩壳1内，工作台2上具有上料区域和加工区域。激光激光器及扫描系统4设置于罩壳1外，其用于向罩壳1工作台2上的加工区域提供激光束，从而对陶瓷粉体实施SLM成型工艺。激光器及扫描系统4包括用于发出激光的激光器6、用于对激光器6所发出的激光进行扩束和准直的准直镜7、用于对准直镜7输出的激光束进行扫描的振镜8、用于将激光束动态聚焦于工作区域的场镜9。罩壳1上表面开设通孔以供激光穿过。其中，激光器6和振镜8均由控制系统5进行控制。本实施例中，激光器6采用光纤单模激光器6，并根据激光器6的功率和场镜9聚焦后的光斑大小选择振镜8，振镜8通过水冷装置10降温。经场镜9聚焦后的光斑越小越好。光纤单模激光器6相比于其他类型激光器6，具有性能稳定、易于操作和维护、光束质量好、散热性能好等优点。送铺粉系统3设置于罩壳1内，其用于实现陶瓷粉体成型为陶瓷件。陶瓷粉体成行为陶瓷件的过程大致分为如下几个阶段：送粉、铺粉和加工成型，对应该过程，送铺粉系统3划分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SLM技术的3D陶瓷打印设备，其特征在于：所述基于SLM技术的3D陶瓷打印设备包括：/n内部形成封闭加工空间的罩壳；/n设置于所述罩壳内且具有上料区域和加工区域的工作台；/n设置于所述罩壳内而用于实现陶瓷粉体成型为陶瓷件的送铺粉系统；/n设置于所述罩壳外并向所述加工区域提供激光束而对所述陶瓷粉体实施SLM成型工艺的激光器及扫描系统；/n用于使所述加工空间内形成实施SLM成型工艺所需保护气氛的气体保护系统；/n控制系统；/n所述控制系统分别与所述激光器及扫描系统、所述送铺粉系统、所述气体保护系统相信号连接；/n所述送铺粉系统包括：/n设置于所述工作台上方并用于存储所述陶瓷粉体且开设有出粉槽的送粉仓；/n设置于所述送粉仓内并用于预热所述送粉仓中的所述陶瓷粉体的预热机构；/n设置于所述工作台上方且与所述送粉仓相连接，并将经预热的所述陶瓷粉体送至所述工作台上的上料区域内的上送粉机构；/n设置于所述工作台上方并转移所述上料区域内的所述陶瓷粉体而使所述陶瓷粉体均匀且致密地铺设到所述加工区域中的铺粉机构；/n设置于所述工作台下并供所述陶瓷粉体成型为陶瓷件的成型机构，所述成型机构与所述加工区域相对应设置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于SLM技术的3D陶瓷打印设备，其特征在于：所述基于SLM技术的3D陶瓷打印设备包括：
内部形成封闭加工空间的罩壳；
设置于所述罩壳内且具有上料区域和加工区域的工作台；
设置于所述罩壳内而用于实现陶瓷粉体成型为陶瓷件的送铺粉系统；
设置于所述罩壳外并向所述加工区域提供激光束而对所述陶瓷粉体实施SLM成型工艺的激光器及扫描系统；
用于使所述加工空间内形成实施SLM成型工艺所需保护气氛的气体保护系统；
控制系统；
所述控制系统分别与所述激光器及扫描系统、所述送铺粉系统、所述气体保护系统相信号连接；
所述送铺粉系统包括：
设置于所述工作台上方并用于存储所述陶瓷粉体且开设有出粉槽的送粉仓；
设置于所述送粉仓内并用于预热所述送粉仓中的所述陶瓷粉体的预热机构；
设置于所述工作台上方且与所述送粉仓相连接，并将经预热的所述陶瓷粉体送至所述工作台上的上料区域内的上送粉机构；
设置于所述工作台上方并转移所述上料区域内的所述陶瓷粉体而使所述陶瓷粉体均匀且致密地铺设到所述加工区域中的铺粉机构；
设置于所述工作台下并供所述陶瓷粉体成型为陶瓷件的成型机构，所述成型机构与所述加工区域相对应设置。


2.根据权利要求1所述的基于SLM技术的3D陶瓷打印设备，其特征在于：所述上送粉机构包括能够推拉移动而封闭或打开所述出粉槽的板件、用于拉动所述板件而使其打开所述出粉槽的电磁铁、用于推动所述板件而使其封闭所述出粉槽的弹性件。


3.根据权利要求1或2所述的基于SLM技术的3D陶瓷打印设备，其特征在于：所述铺粉机构包括能够沿所述工作台移动的刮板、随所述刮板共同移动且同时转动的辊轮、用于带动所述刮板和所述辊轮移动的平移机构。


4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：范立成，张凤明，刘庆壮，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32