一种基于动态成形缸的增材制造装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于动态成形缸的增材制造装置，通过固定底座和转盘形成旋转工作台，配合升降平台形成空间旋转成形装置，并且在固定底座与升降平台之间设置可伸缩防护罩，使可伸缩防护罩、固定底座与升降平台之间形成工作密封腔，便于在工作密封腔进行SLM成形，本装置结构简单，成形过程中使用动态成形缸，可以使成形缸与工件随形布置，减少工件与成形缸体之间的间隙，节省了增材成形使用的原料，提高了原料使用效率，在铺粉过程中不需回收多余的粉末，进一步提高了原料的使用效率。使用动态成形缸，可以隔离不需成形的区域，减少铺粉幅面，提高成形效率。使用可伸缩防护罩封闭成形空间，提供气氛保护环境，密封方式简单可靠。

An additive manufacturing device based on dynamic forming cylinder

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态成形缸的增材制造装置
本技术属于增材制造
，涉及一种基于动态成形缸的增材制造装置。
技术介绍
金属增材制造技术中的激光选区熔化(SelectiveLaserMelting,SLM)成形技术，由于粉末可以起到自支撑作用，具有成形精度高、复杂结构构造能力更强的优势，在航空航天、汽车、高端模具和医疗等高端领域都具有广泛的应用前景。目前SLM成形技术成形工件尺寸较小(一般小于500mm)，制造大尺寸金属构件是SLM技术长期难以突破的技术瓶颈。这个技术瓶颈是由SLM成形技术本身的工艺特点决定的：工件成形需要在成形缸内逐层铺粉，然后用激光逐层扫描特定区域熔化粉体成形。成形工件的尺寸越大，所需的成形缸越大，铺粉等待时间越长，粉末利用率也越低，故而成形效率随之降低，生产成本大幅提高。目前国内外SLM成形设备供应商大多采用多光束拼接的方式来提高成形效率，但对于如何提高粉末利用率，如何缩短铺粉等待时间，目前还没有有效方法。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于动态成形缸的增材制造装置，以克服现有技术的不足。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种基于动态成形缸的增材制造装置，包括旋转工作台、升降平台、动态成形缸成形组件、激光打印装置和送料铺平组件；动态成形缸成形组件、激光打印装置和送料铺平组件均通过XY向导轨系统安装于升降平台上，升降平台通过Z向导轨系统驱动其沿Z轴移动；旋转工作台包括固定底座和转盘，转盘上固定有基板，转盘能够相对固定底座转动；固定底座与升降平台之间设有可伸缩防护罩，可伸缩防护罩上下两端分别与升降平台和固定底座密封固定连接，可伸缩防护罩、固定底座与升降平台之间形成工作密封腔，动态成形缸成形组件的打印头、激光打印装置的打印头部和送料铺平组件的刮刀部件均位于工作密封腔内。进一步的，固定底座下端设有驱动电机，驱动电机通过驱动轴连接转盘，驱动轴贯穿固定底座，驱动轴与固定底座之间密封。进一步的，Z向导轨系统包括设置于升降平台两侧设有立柱，立柱靠近升降平台一侧设有竖直导轨，立柱上端设有电机，电机的输出端固定有沿竖直导轨设置的丝杠，升降平台侧面固定有与丝杠配合传动的螺母。进一步的，螺母通过螺母座固定在升降平台侧面。进一步的，动态成形缸成形组件选用熔融沉积成形打印系统、激光近净成形打印系统或冷金属过渡焊接系统中的一种。进一步的，旋转工作台底部设有X方向水平导轨系统，X方向水平导轨系统采用丝杠导轨平台。进一步的，丝杠导轨平台包括支撑平台和设置于支撑平台上的导轨，旋转工作台下端设有与导轨配合滑动的滑块，丝杠导轨平台上设有传动电机，传动电机的输出端连接传动丝杠，旋转工作台底部设有与传动丝杠配合传动的传动螺母。进一步的，立柱固定于丝杠导轨平台上；两个立柱上端设有横梁。进一步的，XY向导轨系统采用水平导轨系统。进一步的，XY向导轨系统、X方向水平导轨系统和Z向导轨系统上均安装有精密光栅尺。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：本技术一种基于动态成形缸的增材制造装置，通过设置旋转工作台、升降平台、动态成形缸成形组件、激光打印装置和送料铺平组件；将动态成形缸成形组件、激光打印装置和送料铺平组件通过XY向导轨系统安装于升降平台上，形成X/Y/Z空间成形装置，通过固定底座和转盘形成旋转工作台，配合升降平台形成空间旋转成形装置，并且在固定底座与升降平台之间设置可伸缩防护罩，可伸缩防护罩上下两端分别与升降平台和固定底座密封固定连接，使可伸缩防护罩、固定底座与升降平台之间形成工作密封腔，从而便于在工作密封腔进行SLM成形，本装置结构简单，不需要使用固定形状、固定尺寸的成形缸，可以大幅降低设备成本，同时，因为没有固定的成形缸，也不用考虑成形平台与成形缸体之间的密封问题，这就简化了设备的结构。使用可伸缩防护罩封闭成形空间，提供气氛保护环境，密封方式简单可靠。另外，此封闭空间范围在成形工件初期，其体积是最小的，这样，就可以提高“洗气”的效率，缩短工件成形前期准备时间。进一步的，Z向导轨系统采用丝杠传动，传动平稳，精度高。附图说明图1为本技术结构示意图。图2为本技术动态成形缸与成形工件横截面示意图。图3为本技术底座安装整体结构示意图。图4为本技术主视图。图5为旋转工作台结构示意图。图中：1、旋转工作台；2、升降平台；3、动态成形缸成形组件；4、激光打印装置；5、送料铺平组件；6、固定底座；7、转盘；8、基板；9、可伸缩防护罩；10、驱动电机；11、立柱；12、竖直导轨；13、电机；14、螺母座；15、丝杠导轨平台；16、横梁；17、支撑平台；18、导轨；19、滑块；20、传动电机；21、动态成形缸；22、待成形件；23、驱动轴。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细描述：一种基于动态成形缸的增材制造装置，包括旋转工作台1、升降平台2、动态成形缸成形组件3、激光打印装置4和送料铺平组件5；动态成形缸成形组件3、激光打印装置4和送料铺平组件5均通过XY向导轨系统安装于升降平台2上，升降平台2通过Z向导轨系统驱动其沿Z轴移动；如图5所示，旋转工作台1包括固定底座6和转盘7，转盘7上固定有基板8，转盘7能够相对固定底座6转动；转盘7能有以Z轴为转轴实现任意角度分度动作，或者连续回转动作；固定底座6与升降平台2之间设有可伸缩防护罩9，可伸缩防护罩9上下两端分别与升降平台2和固定底座6密封固定连接，可伸缩防护罩9、固定底座6与升降平台2之间形成工作密封腔，即成形腔；成形组件3的打印头、激光打印装置4的打印头部和送料铺平组件5的刮刀部件均位于工作密封腔内；升降平台2底部设有密封罩24，密封罩24采用柔性密封罩，密封罩24一端与升降平台2底部密封连接，密封罩24另一端与成形组件3的打印头侧壁密封粘接，密封罩24与升降平台2底部之间形成打印头密封空间，密封罩24与打印头侧壁密封粘接一端能够随打印头一端移动，利用密封罩的柔性特性，防止工作密封腔内惰性气体漏出；同样的，激光打印装置4的打印头部和送料铺平组件5的刮刀部件均设有密封罩，防止打印时惰性气体从成形组件3与升降平台2连接缝隙、激光打印装置4与升降平台2连接缝隙或送料铺平组件5与升降平台2连接缝隙遗漏；固定底座6外侧设有与可伸缩防护罩9的连接法兰；连接法兰用于实现固定底座6与可伸缩防护罩9的密封固定连接；固定底座6下端设有驱动电机10，驱动电机10通过驱动轴23连接转盘7；Z向导轨系统包括设置于升降平台2两侧设有立柱11，立柱11靠近升降平台2一侧设有竖直导轨12，立柱11上端设有电机13，电机13的输出端固定有沿竖直导轨12设置的丝杠，升降平台2侧面固定有与丝杠配合传动的螺母；螺母通过螺母座14固定在升降平台2侧面；动态成形缸成形组件3选用熔融沉积成形(FDM)打印系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于动态成形缸的增材制造装置，其特征在于，包括旋转工作台(1)、升降平台(2)、成形组件(3)、激光打印装置(4)和送料铺平组件(5)；/n成形组件(3)、激光打印装置(4)和送料铺平组件(5)均通过XY向导轨系统安装于升降平台(2)上，升降平台(2)通过Z向导轨系统驱动其沿Z轴移动；/n旋转工作台(1)包括固定底座(6)和转盘(7)，转盘(7)上固定有基板(8)，转盘(7)能够相对固定底座(6)转动；/n固定底座(6)与升降平台(2)之间设有可伸缩防护罩(9)，可伸缩防护罩(9)上下两端分别与升降平台(2)和固定底座(6)密封固定连接，可伸缩防护罩(9)、固定底座(6)与升降平台(2)之间形成工作密封腔；/n成形组件(3)的打印头、激光打印装置(4)的打印头部和送料铺平组件(5)的刮刀部件均位于工作密封腔内。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于动态成形缸的增材制造装置，其特征在于，包括旋转工作台(1)、升降平台(2)、成形组件(3)、激光打印装置(4)和送料铺平组件(5)；
成形组件(3)、激光打印装置(4)和送料铺平组件(5)均通过XY向导轨系统安装于升降平台(2)上，升降平台(2)通过Z向导轨系统驱动其沿Z轴移动；
旋转工作台(1)包括固定底座(6)和转盘(7)，转盘(7)上固定有基板(8)，转盘(7)能够相对固定底座(6)转动；
固定底座(6)与升降平台(2)之间设有可伸缩防护罩(9)，可伸缩防护罩(9)上下两端分别与升降平台(2)和固定底座(6)密封固定连接，可伸缩防护罩(9)、固定底座(6)与升降平台(2)之间形成工作密封腔；
成形组件(3)的打印头、激光打印装置(4)的打印头部和送料铺平组件(5)的刮刀部件均位于工作密封腔内。


2.根据权利要求1所述的一种基于动态成形缸的增材制造装置，其特征在于，固定底座(6)下端设有驱动电机(10)，驱动电机(10)通过驱动轴(23)连接转盘(7)，驱动轴(23)贯穿固定底座(6)，驱动轴(23)与固定底座(6)之间密封。


3.根据权利要求1所述的一种基于动态成形缸的增材制造装置，其特征在于，Z向导轨系统包括设置于升降平台(2)两侧设有立柱(11)，立柱(11)靠近升降平台(2)一侧设有竖直导轨(12)，立柱(11)上端设有电机(13)，电机(13)的输出端固定有沿竖直导轨(12)设置的丝杠，升降平台(2)侧面固定有与丝杠配合传动的螺母。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祯，韦继翀，张树哲，卢秉恒，邹亚桐，刘亮，魏培，雷云佩，
申请(专利权)人：西安增材制造国家研究院有限公司，西安交通大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61