风场结构及金属3D打印机制造技术

本发明专利技术属于金属3D打印技术领域，具体涉及一种风场结构及3D金属打印机，风场结构包括壳体，壳体内部形成打印腔体，壳体包括第一侧面和第二侧面，第一侧面和第二侧面相对设置，第一侧面的下部设置第一吹风口，第二侧面的上部设置第二吹风口。本发明专利技术的风场结构的内部通入气流后，可在壳体内形成稳定气流场，从而有效清除位于壳体底部的飞溅物与位于壳体顶部的激光透镜上的烟尘沉积，满足打印件高质量成型需求。需求。需求。

【技术实现步骤摘要】
风场结构及金属3D打印机


[0001]本专利技术属于金属3D打印
，具体涉及一种风场结构及金属3D打印机。

技术介绍

[0002]本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
[0003]增材制造技术(3D打印技术)相比于传统加工工艺更加适合制造复杂形状的零件，由于其技术的灵活性，增材制造技术已广泛活跃于生物医学、汽车、航空航天、军事工业等领域，并展现出巨大的应用前景。其中选择性激光熔化(Selective laser melting，SLM)作为金属增材制造中最为流行的技术，在SLM复杂的热传导过程中，常常伴随着飞溅物的产生，这些飞溅物将一定程度影响打印件的孔隙率、缺陷、表面粗糙度等，进而影响制造的稳定性、能量利用率和打印件的质量。而打印腔体内的保护气流不仅具有屏蔽性能，还可去除激光制造工艺中的副产品，如飞溅物、焊接烟雾等。当飞溅物无法被打印腔体内的保护气流带走从而落入粉床时，飞溅物可能被激光再次熔化，成为夹杂物，最终影响打印件的力学性能，因此，打印腔体内的保护气体的流速应尽可能高并且稳定。
[0004]目前，SLM设备的打印腔体的吹风口与吸风口多是对开布置，即在打印腔体相对的两侧分别设置吹风口与吸风口，此类方案在入射气流较小时能保证相对稳定的底部气流，但由于气流流速不足，较难抑制飞溅物粉尘弥散至位于打印腔体顶部的激光透镜处而造成设备污染，以及难以将飞溅物颗粒输运至粉床之外。而加大入射气流流速将在伯努利效应影响下容易发生向上流动的分离并产生涡旋，难以在打印腔体内形成稳定气流场。相关技术中，已有部分SLM设备在打印腔体顶部设置吹风口用于清除顶部激光透镜上的烟尘沉积，但上吹风口和下吹风口均未同侧设计，该设计在上吹风口气流速度较小时，难以达到清除功能，而在流速较大时，由于同侧竞争关系，将扰乱整个打印腔体内气流场，底部横向气流难以维持稳定，中上部涡旋方向、结构不断变化，无法有效防止飞溅物颗粒污染粉床以及烟尘在激光透镜上的沉积，难以满足打印件高质量成型需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是至少解决现有打印腔体内无法形成稳定气流场，不能有效防止飞溅物颗粒污染粉床以及烟尘在激光透镜上的沉积，难以满足打印件高质量成型需求的问题，该目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术的第一方面提出了一种风场结构，用于金属3D打印机，所述风场结构包括壳体，所述壳体内部形成打印腔体，所述壳体包括第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面相对设置，所述第一侧面的下部设置第一吹风口，所述第二侧面的上部设置第二吹风口。
[0007]根据本专利技术的风场结构，当在金属3D打印机的应用场景下时，通过将第一吹风口和第二吹风口异侧设置，在风场结构的内部通入保护气流的情况下可消除同侧出射气流的竞争关系，并能在壳体内建立相对稳定的涡旋气流，能更好清除位于壳体底部的飞溅物与
位于壳体顶部的激光透镜上的烟尘沉积，壳体内的涡旋气流还能压制底部横向气流向上流动达到对底部横向气流的增强效应，即在较小的气流速度下就能达到较大的清除效率，从而满足打印件高质量成型需求。
[0008]另外，根据本专利技术的风场结构，还可具有如下附加的技术特征：
[0009]在本专利技术的一些实施例中，所述第二侧面的下部设置吸风口，所述吸风口的位置不高于所述第一吹风口的设置位置。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，所述第一吹风口沿所述第一侧面的宽度方向延伸；
[0011]和/或，所述第二吹风口和所述吸风口分别沿所述第二侧面的宽度方向延伸。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述风场结构包括凸起部，所述凸起部设置在所述第二侧面上，所述凸起部内部形成凸腔，所述打印腔体与所述凸腔连通，所述凸起部包括相连接的第一凸部和第二凸部，所述第一凸部位于所述第二凸部的上方，所述吸风口设置于所述第二凸部上。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述壳体包括底面，所述第二凸部的底部高于所述底面，所述第二凸部的底部与所述底面形成台阶结构。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述风场结构还包括风量调节装置，所述第一吹风口和所述第二吹风口中的至少一个设置有所述风量调节装置。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述第一吹风口的出风面积大于所述第二吹风口的出风面积。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述风场结构还包括整流结构，所述第一吹风口、所述第二吹风口和所述吸风口中的至少一个设置有所述整流结构；
[0017]和/或，所述风场结构还包括导流结构，所述第一吹风口、所述第二吹风口和所述吸风口中的至少一个设置有所述导流结构。
[0018]本专利技术的第二方面提出了一种金属3D打印机，所述金属3D打印机包括：
[0019]本专利技术第一方面所提出的风场结构；
[0020]激光发射装置，所述激光发射装置包括激光器和激光透镜，所述激光器设置在所述壳体内，并位于所述壳体的顶部，所述激光透镜罩设在所述激光器外部，由所述第一吹风口吹出的气流流经所述激光透镜；
[0021]粉床，所述粉床可升降地设置在所述壳体的底部，所述激光器发射的激光经所述激光透镜射入至所述粉床上，由所述第二吹风口吹出的气流流经所述粉床。
[0022]根据本专利技术的金属3D打印机，进入风场结构的保护气流可在壳体内形成稳定气流，能实现对壳体的顶部和底部的同时清理，满足打印件高质量成型需求。
[0023]另外，根据本专利技术的金属3D打印机，还可具有如下附加的技术特征：
[0024]在本专利技术的一些实施例中，所述金属3D打印机还包括第一进气管、第二进气管和出气管，所述出气管的进气端连接至所述风场结构的吸风口，所述出气管的出气端分别与所述第一进气管和所述第二进气管的进气端相连接，所述第一进气管的出气端连接至所述第一吹风口，所述第二进气管的出气端连接至所述第二吹风口，所述出气管上设置过滤装置和送风装置。
附图说明
[0025]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0026]图1示意性地示出了根据本专利技术实施方式的风场结构的结构图(图中黑色直线箭头线表示气流方向)；
[0027]图2示意性地示出了根据本专利技术实施方式的风场结构的第一侧面结构图；
[0028]图3示意性地示出了根据本专利技术实施方式的风场结构的第二侧面结构图；
[0029]图4示意性地示出了根据本专利技术实施方式的金属3D打印机的结构图；
[0030]图5a
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图5b示意性地示出了现有技术中在壳体的底部相对的两侧分别设置吹风口和吸风口的风场结构的气流路径图(图中黑色虚线箭头线表示气流方向)；
[0031]图6a
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图6c示例性的示出了在现有技术中壳体的同侧设置两个吹风口的风场本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风场结构，用于金属3D打印机，其特征在于，所述风场结构包括壳体，所述壳体内部形成打印腔体，所述壳体包括第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面相对设置，所述第一侧面的下部设置第一吹风口，所述第二侧面的上部设置第二吹风口。2.根据权利要求1所述的风场结构，其特征在于，所述第二侧面的下部设置吸风口，所述吸风口的位置不高于所述第一吹风口的设置位置。3.根据权利要求2所述的风场结构，其特征在于，所述第一吹风口沿所述第一侧面的宽度方向延伸；和/或，所述第二吹风口和所述吸风口分别沿所述第二侧面的宽度方向延伸。4.根据权利要求3所述的风场结构，其特征在于，所述风场结构包括凸起部，所述凸起部设置在所述第二侧面上，所述凸起部内部形成凸腔，所述打印腔体与所述凸腔连通，所述凸起部包括相连接的第一凸部和第二凸部，所述第一凸部位于所述第二凸部的上方，所述吸风口设置于所述第二凸部上。5.根据权利要求4所述的风场结构，其特征在于，所述壳体包括底面，所述第二凸部的底部高于所述底面，所述第二凸部的底部与所述底面形成台阶结构。6.根据权利要求5所述的风场结构，其特征在于，所述风场结构还包括风量调节装置，所述第一吹风口和所述第二吹风口中的至少一个设置有所述风量调节装置。7.根据权利要求5所述的风场结构，其特征在于，所述第一吹风口的出风面积大...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘谋斌，刘轩廷，
申请(专利权)人：北京大学南昌创新研究院，
类型：发明
国别省市：