一种紧凑型金属铺粉增材制造装备制造技术

本发明专利技术提供一种紧凑型金属铺粉增材制造装备，它包括设备本体，分别与PLC控制柜相连的蜗轮蜗杆传动式成形平台系统，物料补给系统，物料收集系统，保护气体循环过滤系统和光路系统，蜗杆正向或反向转动带动与其啮合的蜗轮在定位传动导轨外侧上下移动从而使成形平台和三角支撑架实现升或降的工序，使得成形平台运动空间只需成形高度的单倍空间即可，有效解决了滚珠丝杠传动式成形平台需要2倍运动行程空间的问题，实现了成形缸体紧凑性设计。实现了成形缸体紧凑性设计。实现了成形缸体紧凑性设计。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型金属铺粉增材制造装备


[0001]本专利技术涉及增材制造
，具体涉及一种紧凑型金属铺粉增材制造装备。

技术介绍

[0002]选区激光熔化(Selective laser melting，SLM)，又叫铺粉3D打印技术，即快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，铺粉3D打印技术是金属材料3D打印中应用最为广泛的增材制造技术之一，也是最具批量生产可能的增材制造技术。其致密度已经可以接近100％，优于铸件，达到传统锻件水平，是一种极具发展前景的快速成型技术，近几年得到广泛推广应用。
[0003]现有技术中，随着铺粉3D打印增材制造技术的快速发展以及批量化生产需求，单台设备整机体积过于庞大，高度方向上受限于滚珠丝杠式结构设计，需要移动行程2倍的运动空间，造成了极大的场地空间资源浪费，同时使得设备过于庞大臃肿，不便于快速便携移动，这些问题严重阻碍了铺粉增材制造技术的批量化推广应用。
[0004]例如中国专利CN 113695602 A公开的一种异质材料选择性激光增材制造铺粉装置，它包括控制器和床身，所述床身的顶部固连有圆环形支撑架，所述圆环形支撑架的内部设置有工作台，所述工作台的中心位置开设有成型腔，所述工作台上位于成型腔的周边均匀开设有三个相邻设置的送粉腔和三个相邻设置的回收腔，且三个送粉腔与三个回收腔关于成型腔呈中心对称布置，所述圆环形支撑架的顶部滑动连接有由动力装置一驱动的圆环支架，所述圆环支架的顶部固连有环形板，所述环形板的内部设置有由动力装置二驱动的刮粉板，且沿送粉腔向回收腔的前进方向，所述刮粉板的前侧面为内凹弧面；所述刮粉板的中心投影位于成型腔、任意一送粉腔和任一回收腔的中心连线上，所述刮粉板的单次行程大于关于成型腔中心对称的送粉腔与回收腔之间的最大距离，所述送粉腔、成型腔和回收腔的直径相等，所述刮粉板的宽度大于送粉腔、成型腔和回收腔的直径。该装置虽然可实现金属烧结自动送粉，避免人工换粉，保证了生产效率和工艺质量，实现高效、高质制造，但是由于需要移动行程2倍的运动空间，使整机体积过于庞大，对放置设备的空间有要求，在需要对设备移动时因其结构庞大不易搬运。
[0005]再例如中国专利CN 113118469 A公开的一种构建仓水平移动和定位机构及金属增材制造设备。包括机架和定位机构，机架上固定有两条平行设置的导轨和位于导轨上方的伸缩机构；所述导轨上设有驱动装置，驱动装置的驱动端固定有固定板，固定板的上表面安装有构建仓，驱动装置沿所述导轨带动构建仓水平移动；所述定位机构包括对应设置的定位槽和定位柱，所述定位槽固定在所述固定板或者所述构建仓上，所述定位柱固定在所述伸缩机构的伸缩端，该结构的金属增材制造设备。该装置利用的伸缩机构为电缸、电机或气缸进行直接或者间接驱动，该装置利用滚轮驱动构建仓的结构，保证了其运动精度，使其构建仓可以全程处于高速且稳定的运动状态，且最大运动行程不受限制，但在实际操作过程中，由于该结构的设备精度要求高且结构复杂，由于该装置是由多个滚轮组组成，密封性
能和整体结构的稳定性无法得到保障。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：本专利技术的目是为了解决现有技术的不足，提出一种紧凑型金属铺粉增材制造装备，该装备结构简单，工作稳定可靠，有效解决了滚珠丝杠传动式成形平台需要2倍运动行程空间的问题，实现了成形缸体紧凑性设计。
[0007]技术方案：本专利技术提供了一种紧凑型金属铺粉增材制造装备，它包括设备本体，分别与PLC控制柜相连的蜗轮蜗杆传动式成形平台系统，物料补给系统，物料收集系统，保护气体循环过滤系统和光路系统；
[0008]安装在设备本体上蜗轮蜗杆传动式成形平台系统在PLC控制柜的控制下实现升降工序；
[0009]物料补给系统向蜗轮蜗杆传动式成形平台系统输送金属粉末，蜗轮蜗杆传动式成形平台系统上多余的粉末被物料收集系统收集；
[0010]光路系统输出给定功率的激光对蜗轮蜗杆传动式成形平台系统的成形幅面上设定范围内的形状及轮廓进行激光烧结成形；
[0011]保护气体循环过滤系统将蜗轮蜗杆传动式成形平台系统在进行烧结工序时产生的黑烟进行回收和过滤。
[0012]作为本专利技术的进一步优选，所述的蜗轮蜗杆传动式成形平台系统包括：成形平台、三角支撑架、蜗杆、收缩式防尘套、定位传动导轨和蜗轮；
[0013]所述的三角支撑架固定在成形平台的下方，定位传动导轨的底部与设备本体垂直固连，定位传动导轨的顶部穿过三角支撑架和成形平台，所述的蜗杆和定位传动导轨平行设置且两端都固定在设备本体上，套设在定位传动导轨上的蜗轮与蜗杆啮合，收缩式防尘套套设在蜗杆上；
[0014]所述的蜗杆正向或反向转动带动与其啮合的蜗轮在定位传动导轨外侧上下移动从而使成形平台和三角支撑架实现升或降的工序。
[0015]作为本专利技术的进一步优选，所述的定位传动导轨与步进电机的输出端连接。
[0016]作为本专利技术的进一步优选，所述的收缩式防尘套的一端套设在蜗杆顶部与设备本体，收缩式防尘套的另一端可伸缩的与蜗轮上部相抵，随着涡轮在蜗杆上的上下运动，收缩式防尘套可伸缩的套在蜗杆上。
[0017]作为本专利技术的进一步优选，所述的物料补给系统包括粉末便携储存桶和位于其下方的漏斗状粉末下落式料斗，所述的粉末便携储存桶和粉末下落式料斗的中间处设有与PLC控制柜相连的挡板。PLC控制系统向挡板发出信号，挡板收到信号后打开从而实现定量送粉，实现粉末自由下落，由于PLC控制系统控制挡板移动属于现有技术，具体工作原理此处不作重复说明。
[0018]作为本专利技术的进一步优选，所述的物料收集系统包括铺粉刮刀，物料收集料斗和储粉罐，通过PLC电路控制铺粉刮刀水平移动将成形平台上多出的金属粉末送入物料收集料斗上，由物料收集料斗将收集到的金属粉末进入储粉罐。电机驱动传动齿条转动限定圈数后暂停，通过传动齿轮在传动齿条导轨上啮合带动成形平台系统整体下降40um，物料补给系统自动下落一定量的粉末，有铺粉刮刀从左到右运动，带动粉末均匀的铺满成形平台，
多余的粉末落入物料收集料斗中，铺粉刮刀像左复位运动至最左侧，等待下次铺粉。
[0019]电机驱动蜗杆转动限定圈数是根据成形平台3上金属粉末的层厚决定的，例如蜗轮转动5圈，平台上移40um，单次上移行程由步进电机驱动蜗杆转动圈数决定。
[0020]作为本专利技术的进一步优选，所述的储粉罐可拆卸的安装在设备本体上，当储粉罐内已经收集满了金属粉末或储粉罐需要将金属粉末倒出时，将卡扣连接，螺纹连接或其他非固定连接的方式固定在设备本体上的储粉罐从设备本体上取下即可。
[0021]作为本专利技术的进一步优选，所述的铺粉刮刀在成形平台的上方水平往复移动。
[0022]作为本专利技术的进一步优选，所述的铺粉刮刀利用与PLC控制柜相连的步进电机控制固定导轨移动从而实现铺粉刮刀的水平往复移动。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型金属铺粉增材制造装备，它包括设备本体(100)，其特征在于，它还包括：与PLC控制柜(8)相连的蜗轮蜗杆传动式成形平台系统，物料补给系统，物料收集系统，保护气体循环过滤系统和光路系统(7)；安装在设备本体(100)上蜗轮蜗杆传动式成形平台系统在PLC控制柜(8)的控制下实现升降工序；物料补给系统向蜗轮蜗杆传动式成形平台系统输送金属粉末，蜗轮蜗杆传动式成形平台系统上多余的粉末被物料收集系统收集；光路系统(7)输出给定功率的激光对蜗轮蜗杆传动式成形平台系统的成形幅面上设定范围内的形状及轮廓进行激光烧结成形；保护气体循环过滤系统将蜗轮蜗杆传动式成形平台系统在进行烧结工序时产生的黑烟进行回收和过滤。2.根据权利要求1所述的一种紧凑型金属铺粉增材制造装备，其特征在于，所述的蜗轮蜗杆传动式成形平台系统包括：成形平台(3)、三角支撑架(10)、蜗杆(11)、收缩式防尘套(13)、定位传动导轨(14)和蜗轮(15)；所述的三角支撑架(10)固定在成形平台(3)的下方，定位传动导轨(14)的底部与设备本体(100)垂直固连，定位传动导轨(14)的顶部穿过三角支撑架(10)和成形平台(3)，所述的蜗杆(11)和定位传动导轨(14)平行设置且两端都固定在设备本体(100)上，套设在定位传动导轨(14)上的蜗轮(15)与蜗杆(11)啮合，收缩式防尘套(13)套设在蜗杆(11)上；所述的蜗杆(11)正向或反向转动带动与其啮合的蜗轮(15)在定位传动导轨(14)外侧上下移动从而使成形平台(3)和三角支撑架(10)实现升或降的工序。3.根据权利要求2所述的一种紧凑型金属铺粉增材制造装备，其特征在于，所述的定位传动导轨(14)与步进电机的输出端连接。4.根据权利要求1所述的一种紧凑型金属铺粉增...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢月华，唱丽丽，邢飞，石拓，
申请(专利权)人：苏州中科煜宸激光智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：