一种爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备及打印方法技术

本发明专利技术公开了一种爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备及打印方法，该打印设备包括旋转打印平台、机台固定平台以及设置在两者之间的外挡板和内挡板，内外挡板与旋转打印平台和机台固定平台之间形成打印区域；机台固定平台上设有升降滑台和激光器窗口，送粉装置设置在升降滑台上并在其控制下上下移动。本发明专利技术利用移动滑台带动激光器径向往复运动配合旋转打印平台旋转运动，或针对环形零件采取固定光路，旋转打印平台旋转运动的方式，保护零件在平面上的打印方式，提高了打印精度和可靠性，还采用分段抬高的爬升方式完成零件加工，打印高度可调，突破了传统3D打印机在空间上的限制，改变了传统通过控制振镜扫描打印的方式，削减了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备及打印方法
本专利技术属于增材制造
，具体而言，涉及一种利用激光将粉末逐层融化堆积成型的爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备及打印方法。
技术介绍
激光打印作为一种增材制造技术，具有较高的打印精度和打印速度，材料适用范围广。与传统加工方式相比，3D打印机具有可节省加工原料、无需对加工废料进行后处理等优势。激光烧结成型利用分层叠加原理，把模型分解成平面，通过粉末作为原料把平面堆积成三维模型。由于烧结过程中原料可以重复利用，具有很好的加工经济性。传统的激光3D打印机主要包括机架、工作腔体、气体检测装置、加热模块、机电模块、工作台、激光模块、送粉装置及铺粉装置、气体循环装置及控制系统等组成，其利用工作腔带动工作台不断下移，铺粉装置在工作腔上方不断对送粉装置输出的粉末进行铺平、压实操作，并通过工作台位置相对应的激光模块对粉末进行烧结，以此实现三维模型的制造。由于传统的3D打印设备成型仓较小，对于有一定高度的零件，现有3D打印设备无法完成加工制造，很难适应现代工业大型化的生产需求。并且现有3D打印机的激光头大多采用振镜结构来控制3D打印的成型区域，这种方式对振镜安装要求较高，同时也增加了设备投入成本，对于打印尺寸在米级以上的旋转体，存在打印耗时长，效率过低的问题。尤其在长时间使用后容易出现振镜松动现象，进而导致光线偏转、移位等。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备及打印方法，能够使用成型工作腔打印出不受工作腔高度限制的大型旋转零件，且简化了3D打印大型回转体的工艺。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备，包括：旋转打印平台以及设置在所述旋转打印平台上方的机台固定平台；外挡板，设置在所述旋转打印平台和机台固定平台之间，且与旋转打印平台和机台固定平台之间形成打印区域；机台固定平台上设置有激光器窗口，以使得激光透过所述激光器窗口打印；升降滑台，固定在机台固定平台上，所述升降滑台上还设置有送粉装置，所述送粉装置在升降滑台的控制下上下移动。根据本专利技术，爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备还包括设置在旋转打印平台和机台固定平台之间且位于所述外挡板内侧的内挡板，所述外挡板、内挡板、旋转打印平台和机台固定平台之间形成打印区域。根据本专利技术，外挡板和内挡板均固定在机台固定平台上，所述旋转打印平台为绕中心轴旋转的环形结构。根据本专利技术，所述外挡板和内挡板延伸至旋转打印平台的台面下方。优选地，所述外挡板和内挡板分别通过密封件与旋转打印平台的外径、内径相接触。更优选地，所述密封件为橡胶或硅胶密封圈。根据本专利技术，爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备还包括固定在所述激光器窗口上且可沿一定方向移动的移动滑台，所述激光器固定在移动滑台上且随移动滑台沿径向往复运动。根据本专利技术，爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备还包括设置在所述送粉装置上的刮刀，所述刮刀跟随送粉装置在升降滑台的控制下上下移动。优选地，所述刮刀位于所述送粉装置相对于旋转打印平台的旋转方向的后方。根据本专利技术，爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备还包括固定在升降滑台上的气体循环装置，气体循环装置在升降滑台的控制下上下移动。根据本专利技术，所述送粉装置与机台固定平台之间，以及气体循环装置与机台固定平台之间的接触位置均设有泛塞圈进行密封。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备的打印方法，包括以下步骤：S1、启动开关，送粉装置将打印粉末原料输送到旋转打印平台，同时旋转打印平台开始旋转，通过刮刀铺粉压实原料使得原料流转进入打印区域(4)；S2、移动滑台沿着半径方向朝圆心运动，固定在移动滑台上的激光器产生激光并通过激光器窗口到达打印区域激光打印；完成一条径向打印后，旋转打印平台旋转移动一定角度，移动滑台进而沿着半径方向远离圆心方向运动复位，激光器完成两条径向打印工作；S3、重复S2步骤，移动滑台带动激光器径向往复运动，完成一层零件的打印成型，打开升降滑台使其向远离机台固定平台的位置移动，重复上述步骤完成第一段零件的打印；S4、外挡板和内挡板在外界提升装置作用下爬升至一定高度，将已完成的第一段零件上表面作为第二段零件的打印区域，重复打印步骤进行下一段零件激光打印，从而完成整个零件打印；S5、利用外界提升装置使得机台固定平台、外挡板、内挡板完整脱离已打印零件主体，取出打印零件。根据本专利技术的又一方面，还提供了一种自爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备的打印方法，包括以下步骤：S1、启动开关，送粉装置将打印粉末原料输送到旋转打印平台，同时旋转打印平台开始旋转，通过刮刀铺粉压实原料使得原料流转进入打印区域；S2、旋转打印平台转动，固定在移动滑台上的激光器产生激光，并通过激光器窗口到达打印区域，在旋转打印平台转动360°后完成一圈圆环状零件的打印；S3、移动滑台缓慢移动一定距离，旋转打印平台再次转动，重复上述步骤，完成一层零件的打印成型；S4、打开升降滑台使其向远离机台固定平台的位置移动，重复上述步骤完成第一段零件的打印；S5、利用外界提升装置使得外挡板和内挡板爬升至一定高度，将已完成的第一段零件上表面作为第二段零件的打印区域，重复打印步骤进行下一段零件激光打印，从而完成整个零件打印；S6、利用外界提升装置作用使得机台固定平台、外挡板、内挡板完整脱离已打印零件主体，取出打印零件。本专利技术的有益效果：1、本专利技术的激光3D打印设备采用分层打印、分段抬高的自爬升方式完成零件的加工，打印高度可调，突破传统3D打印机在空间上的限制，特别对于大尺寸零件，例如高度米以上的零件有较好的场景适应性，保护了零件在高度上的打印方式。2、本专利技术采取了移动滑台带动激光器径向往复运动配合旋转打印平台旋转运动的方式来完成，使用移动滑台控制激光器运动，针对环形零件采取固定光路，旋转打印平台旋转运动的方式，保护了零件在平面上的打印方式，提高了打印精度和可靠性，增加了打印效率，省去了振镜结构，简化了传统3D打印机通过控制振镜扫描打印的打印方式，简化了设备投资和装配工艺，削减了设备成本，提高了设备稳定性。附图说明图1是本专利技术一种实施例中爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备的内部结构示意图。图2是本专利技术一种实施例中爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备的剖面正视图。图3是本专利技术一种实施例中爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备的俯视图。图4是本专利技术一种实施例中激光3D打印设备的激光器移动打印方式示意图。图5是本专利技术一种实施例中激光3D打印设备打印抬升高度零件时的结构示意图。图6是本专利技术一种实施例中激光3D打印设备打印2段零件的结构示意图。附图标记：1.旋转平台，2.外挡板，3.内挡板；4.打印区域；41.第一段零件；5.机台固定平台；6.升降滑台；7.气体循环装置；8.送粉装置；9.刮刀；10.激光器窗口；11.激光器；12.移动滑台。具体实施方式为了使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备，包括：/n旋转打印平台(1)以及设置在所述旋转打印平台(1)上方的机台固定平台(5)；/n外挡板(2)，设置在所述旋转打印平台(1)和所述机台固定平台(5)之间，且与所述旋转打印平台(1)和所述机台固定平台(5)之间形成打印区域(4)；所述机台固定平台(5)上设置有激光器窗口(10)，以使得激光透过所述激光器窗口(10)打印；/n升降滑台(6)，固定在所述机台固定平台(5)上，所述升降滑台(6)上还设置有送粉装置(8)，所述送粉装置(8)在所述升降滑台(6)的控制下上下移动。/n

【技术特征摘要】
1.一种爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备，包括：
旋转打印平台(1)以及设置在所述旋转打印平台(1)上方的机台固定平台(5)；
外挡板(2)，设置在所述旋转打印平台(1)和所述机台固定平台(5)之间，且与所述旋转打印平台(1)和所述机台固定平台(5)之间形成打印区域(4)；所述机台固定平台(5)上设置有激光器窗口(10)，以使得激光透过所述激光器窗口(10)打印；
升降滑台(6)，固定在所述机台固定平台(5)上，所述升降滑台(6)上还设置有送粉装置(8)，所述送粉装置(8)在所述升降滑台(6)的控制下上下移动。


2.根据权利要求1所述的爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备，其特征在于，还包括设置在所述旋转打印平台(1)和所述机台固定平台(5)之间且位于所述外挡板(2)内侧的内挡板(3)，所述外挡板(2)、内挡板(3)、旋转打印平台(1)和机台固定平台(5)之间形成打印区域(4)。


3.根据权利要求2所述的爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备，其特征在于，所述外挡板(2)和所述内挡板(3)均固定在所述机台固定平台上(5)上，所述旋转打印平台(1)为绕中心轴旋转的环形结构。


4.根据权利要求2或3所述的爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备，其特征在于，所述外挡板(2)和所述内挡板(3)延伸至所述旋转打印平台(1)的台面下方。
优选地，所述外挡板(2)和所述内挡板(3)分别通过密封件与所述旋转打印平台(1)的外径、内径相接触。
更优选地，所述密封件为橡胶或硅胶密封圈。


5.根据权利要求1所述的爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备，其特征在于，还包括固定在所述激光器窗口(10)上且可沿一定方向移动的移动滑台(12)，所述激光器(11)固定在所述移动滑台(12)上且随所述移动滑台(11)沿径向往复运动。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备，其特征在于，还包括设置在所述送粉装置(8)上的刮刀(9)，所述刮刀(9)跟随所述送粉装置(8)在所述升降滑台(6)的控制下上下移动。
优选地，所述刮刀(9)位于所述送粉装置(8)相对于所述旋转打印平台(1)的旋转方向的后方。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备，其特征在于，还包括固定在所述升降滑台(6)上的气体循环装置(7)，所述气体循环装置(7)在所述升降滑台(6)的控制下上下移动。


8.根据权利要求7所述的爬升式大尺寸回转件激光3D打印设备，其特征在于，所述送粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文雄，黄见洪，陈金明，吴鸿春，张志，吴照斌，张政，史斐，林紫雄，李锦辉，邓晶，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35