多区域精细化柔性送粉系统及大尺寸电子束3d打印设备技术方案

本实用新型专利技术提供一种多区域精细化柔性送粉系统及大尺寸电子束3d打印设备，解决现有送粉装置送粉效率低、不能实现均匀送粉以及造成粉末浪费的问题。该系统包括送粉装置；送粉装置包括送粉壳体、多组粉轮组件和多组驱动组件；送粉壳体内设置有送粉腔，顶部设置有入粉口，底部沿X方向设置有多个与送粉腔连通的出粉通道，且出粉通道的数量与粉轮组件、驱动组件相同；粉轮组件包括传动轴、送粉轮和两个防侧漏轮，传动轴设置在出粉通道内，其轴线与Y方向平行；送粉轮和防侧漏轮套装在传动轴上，且送粉轮位于两个防侧漏轮之间，防侧漏轮的多个环形轮槽沿防侧漏轮的轴向布置；驱动组件设置在送粉壳体外部，其输出端与传动轴连接。其输出端与传动轴连接。其输出端与传动轴连接。

【技术实现步骤摘要】
多区域精细化柔性送粉系统及大尺寸电子束3d打印设备


[0001]本技术属于增材制造领域，具体涉及一种多区域精细化柔性送粉系统及大尺寸电子束3d打印设备。

技术介绍

[0002]电子束选区熔化(EBSM)金属增材制造技术采用电子束作为能量源，在高真空环境下通过逐层熔化金属粉末的方式制造实体部件。由于电子束的功率高、材料对电子束能量吸收率高，使得其制件具有致密度高、氧含量少、热应力低、不易变形开裂、打印效率高、材料利用率高等特点，在医疗、航空航天等领域得到应用广泛。
[0003]电子束选区熔化(EBSM)金属增材制造的工艺过程为：首先，在粉床表面铺展一层粉末，电子束对粉末进行预热保温，使其满足打印工艺参数需求；其次，电子束在计算机的控制下按照截面轮廓信息进行有选择的熔化，金属粉末在电子束的轰击下熔化，并与下面已成形部分粘接，实现层层堆积，直至整个零件全部熔化完成；最后，去除多余的粉末即可得到所需的三维产品。
[0004]目前，电子束选区熔化成形技术已逐渐成熟，成形效率和成形精度逐步得到提高，装备最大成形尺寸达到Φ350
×
380mm，成形尺寸精度达到
±
0.3mm。但是该技术不能满足大构件的制作要求，无法成形大尺寸的构件。电子束熔丝技术虽然成形尺寸较大，但是成形精度较小，局部精密细节无法加工。因此，突破大尺寸构件连续制造的技术瓶颈，是提高大型电子束成形设备成形效率的关键技术。
[0005]若要满足大构件的制作要求，则需实现环形连续成形技术，螺旋扫描是环形电子束连续成形的基础。若实现螺旋扫描，则需有效连续的送粉系统。现有的送粉系统一般采用水平直线移动送粉方式，该种送粉方式若用在大尺寸电子束选区熔化设备上，不仅打印效率低，不能实现均匀送粉，还会造成金属粉末的浪费。同时，现有的螺旋铺粉打印方式多数是用于激光打印，用于电子束金属打印极少，且都是打印小件，无法实现均匀送粉。此外，现有的送粉机构多放置于成形室内，处于真空环境，真空环境对送粉装置要求高，进而使得送粉设备成本增加。

技术实现思路

[0006]本技术的目的是解决现有送粉装置送粉效率低、不能实现均匀送粉以及造成粉末浪费的问题，提供一种多区域精细化柔性送粉系统及大尺寸电子束3d打印设备。
[0007]为实现以上目的，本技术所采用的技术方案是：
[0008]一种多区域精细化柔性送粉系统，包括至少一个送粉装置；所述送粉装置包括送粉壳体、多组粉轮组件和多组驱动组件，设定送粉壳体的长度方向为X方向，宽度方向为Y方向，高度方向为Z方向；所述送粉壳体内设置有送粉腔，顶部设置有至少一个入粉口，且入粉口与送粉腔连通，底部沿X方向设置有多个与送粉腔连通的出粉通道，且出粉通道的数量与粉轮组件、驱动组件相同；所述粉轮组件包括传动轴、送粉轮和两个防侧漏轮，所述传动轴
设置在出粉通道内，其轴线与Y方向平行；所述送粉轮和防侧漏轮套装在传动轴上，且送粉轮位于两个防侧漏轮之间，所述送粉轮的多个轮槽沿送粉轮的周向均布，所述防侧漏轮的多个环形轮槽沿防侧漏轮的轴向设置，且与送粉轮的轮槽呈90度布置；所述驱动组件设置在送粉壳体外部，其输出端与传动轴连接，用于驱动传动轴转动。
[0009]进一步地，所述出粉通道包括沿Z方向依次连通的第一通道、第二通道和第三通道；所述第一通道为梯形通道，其大端与送粉腔连通，小端与第二通道连通，所述第二通道与XY平面倾斜设置，从XZ平面看，第二通道的中心线与第一通道的中心线呈一定角度设置，所述第三通道的中心线与第一通道的中心线平行。
[0010]进一步地，所述粉轮组件设置在第二通道内，且送粉轮与第二通道的间隙大于粉末颗粒的最大尺寸，使得粉末颗粒能够顺利通过。
[0011]进一步地，所述第二通道中心线与第一通道中心线的角度为100
°
～ 160
°
。
[0012]进一步地，所述第一通道的小端宽度与送粉轮的宽度相同，所述第三通道的宽度与送粉轮、两个防侧漏轮的轮槽宽度之和相同。
[0013]进一步地，多组驱动组件交错设置在送粉壳体的两侧。
[0014]进一步地，所述驱动组件为伺服电机，所述传动轴通过联轴器与伺服电机的驱动轴连接，且传动轴通过轴承组件设置在送粉壳体上。
[0015]进一步地，所述送粉装置为两组，两组送粉装置以工作台的中心对称布置。
[0016]同时，本技术还提供一种大尺寸电子束3d打印设备，包括打印室、工作台单元、铺粉装置以及上述送粉系统；所述工作台单元设置在打印室内，包括工作台及工作台支撑驱动组件；所述工作台支撑驱动组件能够驱动工作台在工作台台面所在平面即XY平面内旋转，并能沿Z方向移动；所述铺粉装置沿X方向设置在工作台的上方；所述送粉系统包括两组送粉装置，两组送粉装置分别设置在铺粉装置的上方，且送粉装置的出粉通道与铺粉装置的进粉口连通。
[0017]与现有技术相比，本技术技术方案的有益效果为：
[0018]1.本技术多区域精细化柔性送粉系统可实现主动式自动供粉，多电机多点驱动，提高了送粉效率，使送粉自动化，可实现连续化高效生产。
[0019]2.本技术多区域精细化柔性送粉系统通过控制每个电机的转速，即可满足不同区域的不同送粉量要求，继而满足旋转工作台上铺粉厚度均匀要求，从而完成高精度的成形制造。
[0020]3.本技术多区域精细化柔性送粉系统采用分段加粉方式，出粉量受送粉轮转速控制，保证打印较小的零件时，直径较大处的送粉电机可被控制为停转，外圆处停止送粉，粉末铺展的直径沿径向缩小，避免粉末浪费。
[0021]4.本技术多区域精细化柔性送粉系统的每个粉轮组件主要由一个送粉轮及两个防侧漏轮(对称装于粉轮两侧)组成，送粉轮与粉轮腔间隙充分考虑粉末能经过又不卡阻，防侧漏轮可防卡阻并把侧漏的粉颗粒引入出口。
[0022]5.本实用多区域精细化柔性送粉系统可安装于真空成型室外，电机及机构工作环境好，同时结构简单，方便使用、拆装。
附图说明
[0023]图1为本技术多区域精细化柔性送粉系统的结构示意图；
[0024]图2为图1的A
‑
A剖视图；
[0025]图3为本技术出粉通道的结构示意图；
[0026]图4为本技术粉轮组件的结构示意图；
[0027]图5为本技术粉轮组件的安装示意图；
[0028]图6为本技术大尺寸电子束3d打印设备的结构示意图；
[0029]图7为本技术送粉系统的铺粉分段示意图。
[0030]附图标记：1
‑
送粉壳体，2
‑
粉轮组件，3
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驱动组件，4
‑
打印室，5
‑
工作台单元，6
‑
送粉装置，7
‑
铺粉装置，11
‑
送粉腔，12
‑
入粉口，13本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多区域精细化柔性送粉系统，其特征在于：包括至少一个送粉装置；所述送粉装置包括送粉壳体(1)、多组粉轮组件(2)和多组驱动组件(3)，设定送粉壳体(1)的长度方向为X方向，宽度方向为Y方向，高度方向为Z方向；所述送粉壳体(1)内设置有送粉腔(11)，顶部设置有至少一个入粉口(12)，且入粉口(12)与送粉腔(11)连通，底部沿X方向设置有多个与送粉腔(11)连通的出粉通道(13)，且出粉通道(13)的数量与粉轮组件(2)、驱动组件(3)相同；所述粉轮组件(2)包括传动轴(21)、送粉轮(22)和两个防侧漏轮(23)，所述传动轴(21)设置在出粉通道(13)内，其轴线与Y方向平行；所述送粉轮(22)和防侧漏轮(23)套装在传动轴(21)上，且送粉轮(22)位于两个防侧漏轮(23)之间，所述送粉轮(22)的多个轮槽沿送粉轮(22)的周向均布，所述防侧漏轮(23)的多个环形轮槽沿防侧漏轮(23)的轴向设置，且与送粉轮(22)的轮槽呈90度布置；所述驱动组件(3)设置在送粉壳体(1)外部，其输出端与传动轴(21)连接，用于驱动传动轴(21)转动。2.根据权利要求1所述的多区域精细化柔性送粉系统，其特征在于：所述出粉通道(13)包括沿Z方向依次连通的第一通道(131)、第二通道(132)和第三通道(133)；所述第一通道(131)为梯形通道，其大端与送粉腔(11)连通，小端与第二通道(132)连通，所述第二通道(132)与XY平面倾斜设置，从XZ平面看，第二通道(132)的中心线与第一通道(131)的中心线呈一定角度设置，所述第三通道(133)的中心线与第一通道(131)的中心线平行。3.根据权利要求2所述的多区域精细化柔性送粉系统，其特征在于：所述粉轮组件(2)设置在第二通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志翔，卢秉恒，王红宇，凌楷，王磊，
申请(专利权)人：西安增材制造国家研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：