一种用于制造三维物体的设备制造技术

一种用于制造三维物体的设备，包括激光扫描系统、成型机构、风场系统，以及设置于成型机构上方且可绕成型机构的中心轴旋转的圆形基板，所述激光扫描系统和风场系统均位于成型机构上方，所述激光扫描系统在第一驱动单元的驱动下，沿着风场方向并于圆形基板的一直径方向做直线往复运动；且通过旋转圆形基板和/或控制激光扫描系统的运动位置，使得待打印工件中激光射线与风场方向的夹角始终大于或等于90

【技术实现步骤摘要】
一种用于制造三维物体的设备


[0001]本技术属于增材制造
，具体涉及一种用于制造三维物体的设备。

技术介绍

[0002]增材制造技术是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，由于其不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，因此应用范围非常广。选区激光熔融技术(Selective Laser Melting，简称SLM)是近年来发展迅速的增材制造技术之一，其以粉末材料为原料，采用激光对三维实体的截面进行逐层扫描完成原型制造。其基本工作过程是：送粉装置将一定量粉末送至工作平台面，铺粉装置将一层粉末材料平铺在工作腔底板或已成型零件的上表面，激光振镜系统控制激光以一个近似不变的光斑大小和光束能量按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作平台下降一个层的厚度，铺粉装置又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个原型制造。
[0003]在增材制造设备的成形过程中，存在以下缺陷：
[0004]①
若被打印的下斜面与水平面角度小于45
°
，当下斜面始终是逆刮刀打印(该逆刮刀打印是指该待打印工件400的倾斜方向与刮刀系统900的刮刀铺粉方向相反，参见图1的左侧的待打印工件400)时就更加容易发生翘曲导致成形失败，且翘曲部位与刮刀的撞击也更严重，尤其是倾斜角度越小越是如此，而当斜面是顺刮刀打印(该顺刮刀打印是指该待打印工件400的倾斜方向与刮刀铺粉方向相同，参见图1的右侧的待打印工件400)时，可以明显降低翘曲发生。然而工件400上各个下斜面的朝向是不同的，单一摆放朝向难以满足每个下斜面都是顺刮刀打印。
[0005]②
当扫描器100发出的激光射线600与风场夹角小于90时，激光穿过更多烟尘导致能量衰减更多而导致烧结缺陷，靠近吹风口702附近的打印件性能变差，全幅均匀性降低。如图2所示，打印位于成型缸体200上方的基板300的左边工件400时，激光射线600与风场夹角＞90
°
，穿过更少烟尘；而打印基板300的右边工件400时，激光射线600与风场夹角小于90
°
，穿过更多烟尘。此图中的风场方向为吹风口702至吸风口701的方向。
[0006]③
即使具有相同倾斜角度的下表面，因为激光入射角的不同而使表面粗糙存在明显差异，如图3所示。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术存在的上述技术问题，本技术提供了一种用于制造三维物体的设备及增材制造设备，该用于制造三维物体的设备提高了待打印工件的成型质量。
[0008]为实现上述目的，本技术提供了一种用于制造三维物体的设备，包括激光扫描系统、成型机构、风场系统，以及设置于成型机构上方且可绕成型机构的中心轴旋转的圆形基板，所述激光扫描系统和风场系统均位于成型机构上方，所述激光扫描系统在第一驱
动单元的驱动下，沿着风场方向并于圆形基板的一直径方向做直线往复运动；且通过旋转圆形基板和/或控制激光扫描系统的运动位置，使得待打印工件中激光射线与风场方向的夹角始终大于或等于90
°
，和/或待打印工件中下表面的入射角始终小于或等于该下表面的余角；其中，入射角是指激光射线与下表面之间的夹角，余角是指该下表面与垂直平面的夹角。
[0009]作为本技术的进一步优选方案，所述设备还包括位于成型机构上方的刮刀系统，通过旋转圆形基板使得待打印工件中倾斜角度小于或等于45度的下斜面始终是顺刮刀打印。
[0010]作为本技术的进一步优选方案，所述圆形基板通过第二驱动单元控制旋转。
[0011]作为本技术的进一步优选方案，所述成型机构包括成型缸体、中间板、升降板和丝杆，所述圆形基板安装在中间板上，所述中间板安装在升降板上，所述升降板和丝杆连接，以在丝杆的推动下带动圆形基板和升降板沿成型缸体的轴向进行上升和下降。
[0012]作为本技术的进一步优选方案，所述中间板的底部边缘设有一圈以中心轴为中心对称的齿槽，以及与所述齿槽啮合的齿轮，所述第二驱动单元安装在升降板上，所述齿轮和第二驱动单元的转轴相连，以通过第二驱动单元驱动齿轮旋转，带动中间板绕中心轴旋转，进而带动圆形基板旋转，以使待打印工件绕中心轴转动。
[0013]作为本技术的进一步优选方案，所述齿轮和第二驱动单元的转轴通过键连接。
[0014]作为本技术的进一步优选方案，所述中间板的四周设有环形密封圈。
[0015]作为本技术的进一步优选方案，所述设备还包括滑块和滑轨，所述滑轨位于圆形基板的一直径方向上方，所述激光扫描系统安装在滑块上，滑块在第一驱动单元的带动下在滑轨上运动。
[0016]作为本技术的进一步优选方案，所述设备还包括第一限位开关和第二限位开关，所述第一限位开关和第二限位开关分别设置于所述圆形基板的一直径的两端，用于对激光扫描系统的运动进行限位。
[0017]作为本技术的进一步优选方案，所述风场系统包括设置于圆形基板上方两侧的吸风口和吹风口，所述吸风口的数量为至少一个，所述吹风口的数量为至少一个。
[0018]本技术的用于制造三维物体的设备及增材制造设备，通过采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：
[0019]1、通过旋转圆形基板和/或控制激光扫描系统的运动位置，使得待打印工件中激光射线与风场方向的夹角始终大于或等于90
°
，避免了因夹角小于90度时激光穿过烟尘导致能量衰减而导致烧结缺陷，可提高靠近吹风口附近的致密度和性能，使全幅面性能在风场方向上的波动更小，即提高了待打印工件的成型质量。
[0020]2、通过旋转圆形基板和/或控制激光扫描系统的运动位置，使得待打印工件中下表面的入射角始终小于或等于该下表面的余角，避免了因倾斜方向不同导致入射角差别过大而使相同倾斜角度的下表面粗糙度有明显差异，从而提高了下表面的打印质量，以及确保了相同倾斜角度的下表面粗糙度的一致性。
附图说明
[0021]图1为现有技术用于制造三维物体的设备提供的实施例一的结构示意图；
[0022]图2为现有技术用于制造三维物体的设备提供的实施例二的结构示意图；
[0023]图3为现有技术用于制造三维物体的设备提供的实施例二的结构示意图；
[0024]图4为本技术用于制造三维物体的设备提供的一实施例的正视图；
[0025]图5为本技术用于制造三维物体的设备提供的一实施例的俯视图；
[0026]图6为本技术用于制造三维物体的设备提供的实施例一的第一工作状态图；
[0027]图7为本技术用于制造三维物体的设备提供的实施例一的第二工作状态图；
[0028]图8为本技术用于制造三维物体的设备提供的实施例二的结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制造三维物体的设备，其特征在于，包括激光扫描系统、成型机构、风场系统，以及设置于成型机构上方且可绕成型机构的中心轴旋转的圆形基板，所述激光扫描系统和风场系统均位于成型机构上方，所述激光扫描系统在第一驱动单元的驱动下，沿着风场方向并于圆形基板的一直径方向做直线往复运动；且通过旋转圆形基板和/或控制激光扫描系统的运动位置，使得待打印工件中激光射线与风场方向的夹角始终大于或等于90
°
，和/或待打印工件中下表面的入射角始终小于或等于该下表面的余角；其中，入射角是指激光射线与下表面之间的夹角，余角是指该下表面与垂直平面的夹角。2.根据权利要求1所述的用于制造三维物体的设备，其特征在于，所述设备还包括位于成型机构上方的刮刀系统，通过旋转圆形基板使得待打印工件中倾斜角度小于或等于45度的下斜面始终是顺刮刀打印。3.根据权利要求1所述的用于制造三维物体的设备，其特征在于，所述圆形基板通过第二驱动单元控制旋转。4.根据权利要求3所述的用于制造三维物体的设备，其特征在于，所述成型机构包括成型缸体、中间板、升降板和丝杆，所述圆形基板安装在中间板上，所述中间板安装在升降板上，所述升降板和丝杆连接，以在丝杆的推动下带动圆形基板和升降板沿成型缸体的轴向进行上升和下降。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文，
申请(专利权)人：湖南华曙高科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：