一种多材料3D打印装置及打印方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多材料3D打印装置，包括由上至下依次设置的激光源壳体、成型室壳体及装置底部壳体；所述激光源壳体内设置激光源转换装置；所述成型室壳体内多材料粉末转换装置和铺粉装置；所述装置底部壳体内设置粉末筛选装置、粉末收集装置、成型仓、驱动仓。实现多种粉末原料转换实时供应，降低送粉系统复杂度；筛选粉末中飞溅颗粒，收集粉末可实时再利用，减少粉末原料投入；根据材料吸光率转换不同激光源，保证材料完全熔融，提高打印多材料零件质量。质量。质量。

【技术实现步骤摘要】
一种多材料3D打印装置及打印方法


[0001]本专利技术涉及金属3D打印
，尤其涉及一种多材料3D打印装置及打印方法。

技术介绍

[0002]多材料零件由于兼具多种材料的物理化学特性，在航空航天、军工、船舶、车辆、建筑、电子等方面得到了广泛的运用。选区激光熔融3D打印技术以其高自由度的技术特点，成为多材料零件成型的重要解决方案。目前，市面上所使用的选区激光熔融设备在单一材料零件方面趋于完善，但对于打印多材料零件需要综合考虑设备对多材料的兼容性问题。类比多材料零件增材需求，现有设备仅能实现一种材料的送粉，对于多种粉末打印需要添加多个粉料仓，不同材料之间转化连贯性差；现有设备的单激光源打印不同材料时，仅能通过改变激光功率以满足材料熔融的条件，但不同金属材料对不同激光源表现出相异的吸收率，仅通过改变单一激光源功率材料无法完全熔融，降低了多材料零件成型质量；对于贵金属粉末打印，现有设备需要一次性提供满足打印需求的量，无法将贵金属重复利用，增加了打印成本；且打印过程中也要综合考虑粉末的交叉污染、飞溅颗粒对打印的影响。因此，亟需一种解决多材料3D打印过程中多种粉末输送铺粉、不同粉末的筛选分离以及根据材料特性转换激光源的多材料3D打印装置。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：为了克服
技术介绍
的不足，本专利技术的第一目的是公开一种多材料3D打印装置；第二目的是公开基于上述多材料3D打印装置的打印方法，实现多种粉末原料转换实时供应，降低送粉系统复杂度；筛选粉末中飞溅颗粒，收集粉末可实时再利用，减少粉末原料投入；根据材料吸光率转换不同激光源，保证材料完全熔融，提高打印多材料零件质量。
[0004]
技术实现思路
：本专利技术所公开多材料3D打印装置，包括由上至下依次设置的激光源壳体、成型室壳体及装置底部壳体；所述激光源壳体内设置激光源转换装置；所述成型室壳体内多材料粉末转换装置和铺粉装；所述装置底部壳体内设置粉末筛选装、粉末收集装置、成型仓、驱动仓；所述多材料粉末转换装置包括多材料储粉仓、输粉管道、送粉管道升降驱动，所述多材料储粉仓设于激光源壳体的顶部，紧贴输粉管道圆周布设多个储粉仓隔仓，每个储粉仓隔仓顶部均开设储粉仓入料口，每个储粉仓隔仓底部与输粉管道接触的位置开设储粉仓隔仓出粉口，所述输粉管道沿圆周对应储粉仓隔仓的角度等梯度高度分别开设与储粉仓隔仓出粉口等尺寸的输粉管道入粉口，所述输粉管道向下延伸至成型室壳体内形成输粉管道出粉口，所述成型室壳体内设有送粉管道升降驱动，所述送粉管道升降驱动上设有升降驱动滑杆，所述升降驱动滑杆与输粉管道固定，驱动其在多材料储粉仓内轴向运动，使输粉管
道入粉口与储粉仓隔仓出粉口依次对应连通；所述铺粉装置包括铺粉分料、铺粉粉仓、刮板、槽口、铺粉滚轴、铺粉滑台支架、步进电机、联轴器、滑块、丝杆、法兰轴承座、光轴滑台、底板、成型基板，所述输粉管道出粉与铺粉分料器入粉口对应，所述铺粉粉仓位于铺粉分料器的下方，所述铺粉粉仓上通过槽口固定刮板，所述铺粉滚轴设于铺粉粉仓底部，所述铺粉粉仓两侧固定滑块，所述铺粉滑台支架在铺粉粉仓两侧对称布设在底板上，所述光轴滑台固定在铺粉滑台支架上，所述步进电机设于铺粉滑台支架端部，通过联轴器与丝杆的一端连接驱动，所述丝杆另一端通过法兰轴承座固定在铺粉滑台支架上，使得铺粉粉仓可沿光轴滑台滑动，所述底板上沿铺粉粉仓滑动的路径依次开设成型基板口和落粉口，所述成型基板口处设有成型基板；所述成型基板口下方依次为成型仓和驱动仓，所述驱动仓内设有升降机构，所述升降机构顶部连接成型基板的底部，驱动其升降；所述落粉口下方依次设有粉末筛选装置和粉末收集装置；所述粉末筛选装置包括粉末收集口、粉末筛选装置支架、滚筒滤芯、滤网、滚筒滤芯驱动电机、移动料斗驱动电机、皮带轮、皮带、光轴、移动料斗、移动料斗门，所述粉末收集的上端口与落粉口对应连接，所述粉末筛选装置支与底连接，所述滚筒滤芯设于粉末收集口处，所述滚筒滤芯的直径大于粉末收集口的开口宽度，所述滤网固定在粉末收集口上，与滚筒滤芯同轴，所述滚筒滤芯两端分别设置电机驱动卡口和抽出槽，通过电机驱动卡口连接滚筒滤芯驱动电机，通过抽出槽取出，所述滚筒滤芯驱动电机和移动料斗驱动电机均固定在粉末筛选装置支架上，所述光轴和皮带布设于滚筒滤芯下方，所述移动料斗与光轴滑动连接，所述移动料斗驱动电机通过皮带轮连接皮带驱动移动料斗沿光轴水平移动，所述移动料斗出粉口设有移动料斗门；所述粉末收集装置包括收料仓、收料仓隔仓、电阻加热丝、电磁阀、真空泵管，所述收料仓分为多个个收料仓隔仓，所述收料仓隔仓的入粉口与移动料斗移动位置对应，所述收料仓隔仓内壁设有电阻加热丝，底部设有收集出粉口，所述收集出粉口与真空泵管道连接，每个管道上设有电磁阀，所述真空泵管道另一端与输粉管道连接。
[0005]进一步的，所述成型室壳体开设观察窗。
[0006]进一步的，所述多材料储粉仓包括等角度圆周设置的6个储粉仓隔仓，中间留有轴孔，所述输粉管道与轴孔同直径，同轴滑动装配；所述收料仓均分为6个收料仓隔仓。
[0007]进一步的，所述升降机构包括基板电机、螺杆、螺套推杆，所述基板电机设于驱动仓底部，所述螺杆置于基板电机上，所述螺套推杆套设于螺杆上，上端部连接成型基板，所述基板电机驱动螺杆转动，螺套推杆在成型基板的限制下不会转动，相对螺杆实现轴向运动，驱动成型基板升降。
[0008]进一步的，所述滚筒滤芯均布孔径大于粉末且小于飞溅颗粒物粒径的孔洞，周向设有滚筒滤芯倒口和飞溅颗粒收集仓。
[0009]进一步的，所述激光源转换装置包括转盘、激光源支架、激光源、齿轮、齿轮架、齿轮驱动减速电机、法兰轴承、激光光路、齿圈、齿圈固定架，所述转盘上均布红、绿、蓝三个激光源，所述激光源通过激光源支架固定在转盘上，所述转盘设有三个均布的齿轮槽，齿轮通过齿轮架固定在转盘上，与齿圈啮合，由齿轮驱动减速电机驱动，所述齿圈与齿圈固定架相固定，齿圈固定架与激光光路为一个整体，所述激光光路通过法兰轴承与转盘同轴装配。
[0010]一种多材料3D打印方法，利用上述多材料3D打印装置，包括以下步骤：S1、根据打印需求，从储粉仓入料口将多种材料投入到储粉仓隔仓里，做打印前的材料准备；S2、系统切片软件确定该层打印金属粉末种类，送粉管道升降驱动通过升降驱动滑杆将输粉管道的输粉管道入粉口移动到对应储粉仓隔仓底部的储粉仓隔仓出粉口开始送料，粉末材料从输粉管道出粉口进入到铺粉分料器，然后均布在铺粉粉仓内，送料固定时间后，输粉管道的入粉口移动到没有对应储粉仓隔仓出粉口的位置，完成单层送料；S3、激光源转换装置根据该层打印的金属材料适配相应的激光源，齿轮驱动减速电机驱动齿轮与固定的齿圈发生转动，使转盘绕激光光路轴心旋转，使对应的激光源转换到激光光路入口位置，完成激光源转换；S4、成型基板在升降机构作用下下移一层厚度距离，铺粉滚轴开始转动，步进电机驱动丝杆转动，与丝杆配合的滑块连带铺粉粉仓沿着光轴滑台方向水平移动进行铺粉，铺粉粉仓上的刮板将材料整平，刮板将多余材料送入落粉口，完成一层铺粉并开始打印；S5、刮板刮取多余的粉末材料和上层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多材料3D打印装置，其特征在于：包括由上至下依次设置的激光源壳体（1）、成型室壳体（2）及装置底部壳体（3）；所述激光源壳体（1）内设置激光源转换装置（101）；所述成型室壳体（2）内多材料粉末转换装置（201）和铺粉装置（202）；所述装置底部壳体（3）内设置粉末筛选装置（301）、粉末收集装置（302）、成型仓（303）、驱动仓（304）；所述多材料粉末转换装置（201）包括多材料储粉仓（201
‑
1）、输粉管道（201
‑
2）、送粉管道升降驱动（201
‑
3），所述多材料储粉仓（201
‑
1）设于激光源壳体（1）的顶部，紧贴输粉管道（201
‑
2）圆周布设多个储粉仓隔仓（201
‑
4），每个储粉仓隔仓（201
‑
4）顶部均开设储粉仓入料口（201
‑
5），每个储粉仓隔仓（201
‑
4）底部与输粉管道（201
‑
2）接触的位置开设储粉仓隔仓出粉口（201
‑
6），所述输粉管道（201
‑
2）沿圆周对应储粉仓隔仓（201
‑
4）的角度等梯度高度分别开设与储粉仓隔仓出粉口（201
‑
6）等尺寸的输粉管道入粉口（201
‑
7），所述输粉管道（201
‑
2）向下延伸至成型室壳体（2）内形成输粉管道出粉口（201
‑
9），所述成型室壳体（2）内设有送粉管道升降驱动（201
‑
3），所述送粉管道升降驱动（201
‑
3）上设有升降驱动滑杆（201
‑
8），所述升降驱动滑杆（201
‑
8）与输粉管道（201
‑
2）固定，驱动其在多材料储粉仓（201
‑
1）内轴向运动，使输粉管道入粉口（201
‑
7）与储粉仓隔仓出粉口（201
‑
6）依次对应连通；所述铺粉装置（202）包括铺粉分料器（202
‑
1）、铺粉粉仓（202
‑
2）、刮板（202
‑
3）、槽口（202
‑
4）、铺粉滚轴（202
‑
5）、铺粉滑台支架（202
‑
6）、步进电机（202
‑
7）、联轴器（202
‑
8）、滑块（202
‑
9）、丝杆（202
‑
10）、法兰轴承座（202
‑
11）、光轴滑台（202
‑
12）、底板（202
‑
13）、成型基板（202
‑
14），所述输粉管道出粉口（201
‑
10）与铺粉分料器（202
‑
1）入粉口对应，所述铺粉粉仓（202
‑
2）位于铺粉分料器（202
‑
1）的下方，所述铺粉粉仓（202
‑
2）上通过槽口（202
‑
4）固定刮板（202
‑
3），所述铺粉滚轴（202
‑
5）设于铺粉粉仓（202
‑
2）底部，所述铺粉粉仓（202
‑
2）两侧固定滑块（202
‑
9），所述铺粉滑台支架（202
‑
6）在铺粉粉仓（202
‑
2）两侧对称布设在底板（202
‑
13）上，所述光轴滑台（202
‑
12）固定在铺粉滑台支架（202
‑
6）上，所述步进电机（202
‑
7）设于铺粉滑台支架（202
‑
6）端部，通过联轴器（202
‑
8）与丝杆（202
‑
10）的一端连接驱动，所述丝杆（202
‑
10）另一端通过法兰轴承座（202
‑
11）固定在铺粉滑台支架（202
‑
6）上，使得铺粉粉仓（202
‑
2）可沿光轴滑台（202
‑
12）滑动，所述底板（202
‑
13）上沿铺粉粉仓（202
‑
2）滑动的路径依次开设成型基板口和落粉口（202
‑
15），所述成型基板口处设有成型基板（202
‑
14）；所述成型基板口下方依次为成型仓（303）和驱动仓（304），所述驱动仓（304）内设有升降机构，所述升降机构顶部连接成型基板（202
‑
14）的底部，驱动其升降；所述落粉口（202
‑
15）下方依次设有粉末筛选装置（301）和粉末收集装置（302）；所述粉末筛选装置（301）包括粉末收集口（301
‑
1）、粉末筛选装置支架（301
‑
2）、滚筒滤芯（301
‑
3）、滤网（301
‑
4）、滚筒滤芯驱动电机（301
‑
5）、移动料斗驱动电机（301
‑
6）、皮带轮（301
‑
7）、皮带（301
‑
8）、光轴（301
‑
9）、移动料斗（301
‑
10）、移动料斗门（301
‑
11），所述粉末收集口（301
‑
1）的上端口与落粉口（202
‑
15）对应连接，所述粉末筛选装置支架（301
‑
2）与底板（202
‑
13）连接，所述滚筒滤芯（301
‑
3）设于粉末收集口（301
‑
1）处，所述滚筒滤芯（301
‑
3）的直径大于粉末收集口（301
‑
1）的开口宽度，所述滤网（301
‑
4）固定在粉末收集口（301
‑
1）
上，与滚筒滤芯（301
‑
3）同轴，所述滚筒滤芯（301
‑
3）两端分别设置电机驱动卡口（301
‑3‑
1）和抽出槽（301
‑3‑
2），通过电机驱动卡口（301
‑3‑
1）连接滚筒滤芯驱动电机（301
‑
5），通过抽出槽（301
‑3‑
2）取出，所述滚筒滤芯驱动电机（301
‑
5）和移动料斗驱动电机（301
‑
6）均固定在粉末筛选装置支架（301
‑
2）上，所述光轴（301
‑
9）和皮带（301
‑
8）布设于滚筒滤芯（301
‑
3）下方，所述移动料斗（301
‑
10）与光轴（301
‑
9）滑动连接，所述移动料斗驱动电机（301
‑
6）通过皮带轮（301
‑
7）连接皮带（301
‑
8）驱动移动料斗（301
‑
10）沿光轴（301
‑
9）水平移动，所述移动料斗（301
‑
10）出粉口设有移动料斗门（301
‑
11）；所述粉末收集装置（302）包括收料仓（302
‑
1）、收料仓隔仓（302
‑
2）、电阻加热丝（302
‑
3）、电磁阀（302
‑
4）、...

【专利技术属性】
技术研发人员：关杰仁，祝曾玮，王秋平，王继远，
申请(专利权)人：河南金禾智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：