CN108177341B - 一种打印机成型缸及其使用方法 - Google Patents

一种打印机成型缸及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种打印机成型缸及其使用方法，打印机成型缸包括缸体、中空活塞、漏粉环、粉末回收盒和中央基板，中空活塞与缸体密封可滑动连接，漏粉环安装在中空活塞内，漏粉环每次能够旋转第一预设角度，且漏粉环上均布第二预设个孔洞，漏粉环上还均布有第二预设个滑道，落到滑道上的粉末能够通过滑道滑到孔洞内；粉末回收盒的组数为第二预设组，每组粉末回收盒的个数为第三预设个，粉末回收盒均布在漏粉环的正下方，粉末回收盒的开口不小于孔洞的大小；中央基板安装在中空活塞内，中央基板能够将铺设在中央基板上的多余的粉末通过离心力甩到漏粉环上，实现将不同种类粉末甩到不同的粉末回收盒内。

Description

一种打印机成型缸及其使用方法
技术领域
本发明涉及打印设备技术领域，尤其是涉及一种打印机成型缸及其使用方法。
背景技术
选择性激光熔化(SLM)是一种采用激光进行烧结的增材制造方法，其原理是：将金属或非金属制成球形粉末并将其铺平，采用以数据文件控制的激光束对铺平的粉末进行扫描烧结。重复“铺粉—烧结”步骤，直至得到三维实体。其特点是生产周期短，开发成本低，成型零件的形状不受限制。
随着3D打印技术的不断发展，选择性激光熔化(SLM)技术也得到了大幅提升。但是目前多数都只能打印单一均匀的材料，而实际上大多数零件和产品均由多种或非均匀材料构成，因此，能实现多材料同时打印的SLM3D打印机成为快速成型制造领域的迫切需求。
目前，在进行多材料同时打印时，无法对每层烧结完后多余的不同粉末进行分类回收，从而导致不同粉末间的混合污染，造成粉末浪费，使得成本增加。
因此，如何在多材料打印时，能够实现不同材料粉末的分类回收是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种打印机成型缸，以在多材料打印时，能够实现不同材料粉末的分类回收。
本发明的第二个目的是提供一种打印机成型缸的使用方法。
为了实现上述第一个目的，本发明提供了如下方案：
一种打印机成型缸，包括缸体，还包括：
中空活塞，所述中空活塞安装在所述缸体内，且所述中空活塞与所述缸体密封可滑动连接；
漏粉环，所述漏粉环安装在所述中空活塞内，所述漏粉环每次能够旋转第一预设角度，且所述漏粉环上均布第二预设个孔洞，所述漏粉环上还均布有第二预设个滑道，所述滑道连接相邻的所述孔洞，能够使落在所述滑道上的粉末滑到所述孔洞内；
粉末回收盒，所述粉末回收盒的组数为第二预设组，每组所述粉末回收盒的个数为第三预设个，所述粉末回收盒均布在所述漏粉环的正下方，所述粉末回收盒的开口不小于所述孔洞的大小；
中央基板，所述中央基板安装在所述中空活塞内，所述中央基板能够相对所述中空活塞转动第四预设的圈数，且将铺设在所述中央基板上的多余的粉末通过离心力甩到所述漏粉环上。
优选地，在上述打印机成型缸中，还包括驱动装置；
所述驱动装置安装在所述中空活塞内，且所述驱动装置能够带动所述中央基板转动。
优选地，在上述打印机成型缸中，所述驱动装置为伺服电机。
优选地，在上述打印机成型缸中，所述粉末回收盒围成的圆的中心轴线与所述中央基板的中心轴线及所述漏粉环的中心轴线重合。
优选地，在上述打印机成型缸中，所述滑道为人字形滑道。
优选地，在上述打印机成型缸中，所述孔洞的个数为4个，所述滑道的个数为4个，所述粉末回收盒的组数为4组，每组所述粉末回收盒的个数为4个，所述漏粉环每次旋转的角度为22.5°。
优选地，在上述打印机成型缸中，还包括密封圈；
所述密封圈设置在所述中空活塞的外壁上，且所述密封圈能够与所述缸体的内壁紧密贴合。
优选地，在上述打印机成型缸中，所述密封圈的个数为3个。
优选地，在上述打印机成型缸中，所述粉末回收盒为快拆盒。
从上述的技术方案可以看出，本发明公开的打印机成型缸，由于中空活塞与缸体密封可滑动连接，从而能够防止保护气氛从中空活塞和缸体之间的缝隙泄露出去，在回收粉末时使成型腔室中的保护气氛保持稳定。使用时，首先，复位漏粉环，使得待盛载粉末的粉末回收盒的开口正对孔洞，接着，将中空活塞下降一个层厚的距离；然后，在中央基板上铺设粉末，并刮平；接着，采用激光束按照预设的路径对粉末进行烧结；然后，在粉末烧结完成后，将中央基板相对中空活塞转动第四预设的圈数，使已烧结的粉末的相对位置不发生变化，且将铺设在中央基板上的未被烧结的多余的粉末通过离心力甩到漏粉环上，并通过滑道落入对应的粉末回收盒中；然后，将漏粉环绕中心轴线旋转第一预设角度，使盛载另一种粉末的粉末回收盒的开口正对孔洞，重复上述步骤，直到得到拥有复合材料或功能梯度的三维实体。本发明公开的打印机成型缸，实现了不同粉末的分别收集，避免了不同粉末间的混合污染造成的粉末浪费，使得成本增加的问题。
为了实现上述第二个目的，本发明提供了如下方案：
一种打印机成型缸的使用方法，使用如上述任意一项所述的打印机成型缸，包括以下步骤：
步骤A：复位所述漏粉环，使得待盛载粉末的所述粉末回收盒的开口正对所述孔洞；
步骤B：将所述中空活塞下降一个层厚的距离；
步骤C：在所述中央基板上铺设所述粉末，并刮平；
步骤D：采用激光束按照预设的路径对所述粉末进行烧结；
步骤E：在所述粉末烧结完成后，将所述中央基板相对所述中空活塞转动第四预设的圈数，使已烧结的所述粉末的相对位置不发生变化，且将铺设在所述中央基板上的未被烧结的多余的粉末通过离心力甩到所述漏粉环上，并通过所述滑道落入对应的粉末回收盒中；
步骤F：将所述漏粉环绕中心轴线旋转第一预设角度，使盛载另一种粉末的粉末回收盒的开口正对所述孔洞；
步骤G：判断是否得到拥有复合材料或功能梯度的三维实体，若是，结束，若否，转步骤B。
从上述的技术方案可以看出，本发明公开的打印机成型缸的使用方法，首先，复位漏粉环，使得待盛载粉末的粉末回收盒的开口正对孔洞，接着，将中空活塞下降一个层厚的距离；然后，在中央基板上铺设粉末，并刮平；接着，采用激光束按照预设的路径对粉末进行烧结；然后，在粉末烧结完成后，将中央基板相对中空活塞转动第四预设的圈数，使已烧结的粉末的相对位置不发生变化，且将铺设在中央基板上的未被烧结的多余的粉末通过离心力甩到漏粉环上，并通过滑道落入对应的粉末回收盒中；然后，将漏粉环绕中心轴线旋转第一预设角度，使盛载另一种粉末的粉末回收盒的开口正对孔洞，重复上述步骤，直到得到拥有复合材料或功能梯度的三维实体。本发明公开的打印机成型缸，实现了不同粉末的分别收集，避免了不同粉末间的混合污染造成的粉末浪费，使得成本增加的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的打印机成型缸的结构示意图；
图2为本发明提供的打印机成型缸的俯视结构示意图；
图3为图2的剖视结构示意图；
图4为本发明提供的打印机成型缸的中空活塞的结构示意图；
图5为本发明提供的打印机成型缸的漏粉环的结构示意图；
图6为本发明提供的打印机成型缸的粉末回收盒的结构示意图；
图7为本发明提供的打印机成型缸的使用方法的流程图。
其中，图1-6中：
缸体1、中空活塞2、漏粉环3、孔洞101、滑道102、粉末回收盒4、中央基板5、驱动装置6、密封圈7。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
如图1-6所示，本发明公开了一种打印机成型缸。其中，打印机成型缸包括缸体1、中空活塞2、漏粉环3、粉末回收盒4和中央基板5。
中空活塞2为中空的桶状结构，中空活塞2安装在缸体1内，且中空活塞2与缸体1密封可滑动连接；，防止保护气氛从中空活塞2和缸体1之间的缝隙泄露出去，在回收粉末时使成型腔室中的保护气氛保持稳定。
漏粉环3为环状结构，其安装在中空活塞2内，漏粉环3每次能够旋转第一预设角度，且漏粉环3上均布第二预设个孔洞101，漏粉环3上还均布有第二预设个滑道102，滑道102连接相邻的孔洞101，能够使落在滑道102上的粉末滑到孔洞101内。
粉末回收盒4的组数为第二预设组，每组粉末回收盒4的个数为第三预设个，粉末回收盒4均布在漏粉环3的正下方，粉末回收盒4的开口不小于孔洞101的大小。
中央基板5安装在中空活塞2内，中央基板5能够相对中空活塞2转动第四预设的圈数，且将铺设在中央基板5上的多余的粉末通过离心力甩到漏粉环3上。
需要说明的是，为了保证同类粉末落到对应的粉末回收盒4内，设漏粉环3每次旋转第一预设角度为a，第二预设组为b，第三预设个为c，则a＝360°/(b*c)。
本发明公开的打印机成型缸，使用时，首先，复位漏粉环3，使得待盛载粉末的粉末回收盒4的开口正对孔洞101，接着，将中空活塞2下降一个层厚的距离；然后，在中央基板5上铺设粉末，并刮平；接着，采用激光束按照预设的路径对粉末进行烧结；然后，在粉末烧结完成后，将中央基板5相对中空活塞2转动第四预设的圈数，使已烧结的粉末的相对位置不发生变化，且将铺设在中央基板5上的未被烧结的多余的粉末通过离心力甩到漏粉环3上，并通过滑道102落入对应的粉末回收盒4中；然后，将漏粉环3绕中心轴线旋转第一预设角度，使盛载另一种粉末的粉末回收盒4的开口正对孔洞101，重复上述步骤，直到得到拥有复合材料或功能梯度的三维实体。本发明公开的打印机成型缸，实现了不同粉末的分别收集，避免了不同粉末间的混合污染造成的粉末浪费，使得成本增加的问题。
实施例二
在本发明提供的第二实施例中，本实施例中的打印机成型缸和实施例一中的打印机成型缸的结构类似，对相同之处就不再赘述了，仅介绍不同之处。
在本实施例中，具体公开了打印机成型缸还包括驱动装置6，驱动装置6安装在中空活塞2内，且驱动装置6能够带动中央基板5转动。驱动装置6可以是伺服电机或者其他带有控制***的电机。本实施例以驱动装置6为伺服电机为例，中空活塞2由伺服电机控制，当激光完成对一层粉末的烧结后，中空活塞2下降预设的一个层厚的距离。中央基板5由伺服电机控制，能够绕中心轴线以一定的转速旋转固定的圈数，且转速和圈数可调。其目的是利用离心力，将每层没有被烧结的多余的粉末甩到四周，沿滑道102落入粉末回收盒4内。
为了实现粉末回收盒4内收集的粉末的均匀性，本发明公开了粉末回收盒4围成的圆的中心轴线与中央基板5的中心轴线及漏粉环3的中心轴线重合。
进一步地，本发明公开了滑道102为人字形滑道。滑道102也可以是其他能够实现粉末滑到粉末回收盒4的结构，只要能够实现对粉末的收集的滑道102均属于本发明保护的范围。
本实施例中，具体以孔洞101的个数为4个，滑道102的个数为4个，粉末回收盒4的组数为4组，每组粉末回收盒4的个数为4个，漏粉环3每次旋转的角度为22.5°为例。本实施例中，粉末的种类为4类，粉末种类是其他类时，调整对应的孔洞101、滑道102粉末回收盒4的个数即可。
进一步地，本发明公开了打印机成型缸还包括密封圈7，密封圈7设置在中空活塞2的外壁上，且密封圈7能够与缸体1的内壁紧密贴合。即本发明中，通过密封圈7的设置实现中空活塞2和缸体1的紧密接触，防止保护气氛从中空活塞2和缸体1之间的缝隙泄露出去，在回收粉末时使成型腔室中的保护气氛保持稳定。
更进一步地，本发明公开了密封圈7的个数为3个。也可以根据实际需要对密封圈7的个数进行增减。
为了方便实现粉末回收盒4的拆装，本发明公开了粉末回收盒4为快拆盒。
本发明适用于多材料铺粉及成型的SLM3D打印机成型缸，能够对不同粉末进行高效的分类回收，并能保持打印腔室中保护气氛压强、流量的恒定，从而在实现对多种材料同时打印、最终得到拥有复合材料或梯度结构零件和产品的同时，减少粉末污染与浪费，降低打印成本。
实施例三
如图7所示，本发明公开了一种打印机成型缸的使用方法，使用如上述任意一项实施例中的打印机成型缸，包括以下步骤：
步骤S1：复位漏粉环3，使得待盛载粉末的粉末回收盒4的开口正对孔洞101。
漏粉环3能够相对中空活塞2转动，实现待盛载粉末的粉末回收盒4的开口正对漏粉环3的孔洞101。
步骤S2：将中空活塞2下降一个层厚的距离。
中空活塞2由伺服电机控制，当激光完成对一层粉末的烧结后，中空活塞2下降预设的一个层厚的距离，一个层厚的距离可以根据粉末实际需要进行设定。
步骤S3：在中央基板5上铺设粉末，并刮平。
粉末铺设在中央基板5上后刮平保证了烧结粉末的均匀性。
步骤S4：采用激光束按照预设的路径对粉末进行烧结。
预设的路径可以是根据需要进行设定的路径。
步骤S5：在粉末烧结完成后，将铺设在中央基板5上的多余的粉末收集到粉末回收盒4中。
在粉末烧结完成后，将中央基板5相对中空活塞2转动第四预设的圈数，使已烧结的粉末的相对位置不发生变化，且将铺设在中央基板5上的未被烧结的多余的粉末通过离心力甩到漏粉环3上，并通过滑道102落入对应的粉末回收盒4中。
步骤S6：将漏粉环3绕中心轴线旋转第一预设角度，使盛载另一种粉末的粉末回收盒4的开口正对孔洞101。
步骤S7：判断是否得到拥有复合材料或功能梯度的三维实体，若是，结束，若否，转步骤S2。
本发明公开的打印机成型缸的使用方法，首先，复位漏粉环3，使得待盛载粉末的粉末回收盒4的开口正对孔洞101，接着，将中空活塞2下降一个层厚的距离；然后，在中央基板5上铺设粉末，并刮平；接着，采用激光束按照预设的路径对粉末进行烧结；然后，在粉末烧结完成后，将中央基板5相对中空活塞2转动第四预设的圈数，使已烧结的粉末的相对位置不发生变化，且将铺设在中央基板5上的未被烧结的多余的粉末通过离心力甩到漏粉环3上，并通过滑道102落入对应的粉末回收盒4中；然后，将漏粉环3绕中心轴线旋转第一预设角度，使盛载另一种粉末的粉末回收盒4的开口正对孔洞101，重复上述步骤，直到得到拥有复合材料或功能梯度的三维实体。本发明公开的打印机成型缸，实现了不同粉末的分别收集，避免了不同粉末间的混合污染造成的粉末浪费，使得成本增加的问题。
在本发明中的“第一”、“第二”等均为描述上进行区别，没有其他的特殊含义。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和创造性特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种打印机成型缸，包括缸体(1)，其特征在于，还包括：
中空活塞(2)，所述中空活塞(2)安装在所述缸体(1)内，且所述中空活塞与所述缸体密封可滑动连接；
漏粉环(3)，所述漏粉环(3)安装在所述中空活塞(2)内，所述漏粉环(3)每次能够旋转第一预设角度，且所述漏粉环(3)上均布第二预设个孔洞(101)，所述漏粉环(3)上还均布有第二预设个滑道(102)，所述滑道(102)连接相邻的所述孔洞(101)，能够使落在所述滑道(102)上的粉末滑到所述孔洞(101)内；
粉末回收盒(4)，所述粉末回收盒(4)的组数为第二预设组，每组所述粉末回收盒(4)的个数为第三预设个，所述粉末回收盒(4)均布在所述漏粉环(3)的正下方，所述粉末回收盒(4)的开口不小于所述孔洞(101)的大小；
中央基板(5)，所述中央基板(5)安装在所述中空活塞(2)内，所述中央基板(5)能够相对所述中空活塞(2)转动第四预设的圈数，且将铺设在所述中央基板(5)上的未被烧结的多余的粉末通过离心力甩到所述漏粉环(3)上，并通过所述滑道(102)落入对应的所述粉末回收盒(4)中。
2.根据权利要求1所述的打印机成型缸，其特征在于，还包括驱动装置(6)；
所述驱动装置(6)安装在所述中空活塞(2)内，且所述驱动装置(6)能够带动所述中央基板(5)转动。
3.根据权利要求2所述的打印机成型缸，其特征在于，所述驱动装置(6)为伺服电机。
4.根据权利要求1所述的打印机成型缸，其特征在于，所述粉末回收盒(4)围成的圆的中心轴线与所述中央基板(5)的中心轴线及所述漏粉环(3)的中心轴线重合。
5.根据权利要求1所述的打印机成型缸，其特征在于，所述滑道(102)为人字形滑道。
6.根据权利要求1所述的打印机成型缸，其特征在于，所述孔洞(101)的个数为4个，所述滑道(102)的个数为4个，所述粉末回收盒(4)的组数为4组，每组所述粉末回收盒(4)的个数为4个，所述漏粉环(3)每次旋转的角度为22.5°。
7.根据权利要求1所述的打印机成型缸，其特征在于，还包括密封圈(7)；
所述密封圈(7)设置在所述中空活塞(2)的外壁上，且所述密封圈(7)能够与所述缸体(1)的内壁紧密贴合。
8.根据权利要求7所述的打印机成型缸，其特征在于，所述密封圈(7)的个数为3个。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的打印机成型缸，其特征在于，所述粉末回收盒(4)为快拆盒。
10.一种打印机成型缸的使用方法，其特征在于，使用如权利要求1-9中任意一项所述的打印机成型缸，包括以下步骤：
步骤A：复位所述漏粉环(3)，使得待盛载粉末的所述粉末回收盒(4)的开口正对所述孔洞(101)；
步骤B：将所述中空活塞(2)下降一个层厚的距离；
步骤C：在所述中央基板(5)上铺设所述粉末，并刮平；
步骤D：采用激光束按照预设的路径对所述粉末进行烧结；
步骤E：在所述粉末烧结完成后，将所述中央基板(5)相对所述中空活塞(2)转动第四预设的圈数，使已烧结的所述粉末的相对位置不发生变化，且将铺设在所述中央基板(5)上的未被烧结的多余的粉末通过离心力甩到所述漏粉环(3)上，并通过所述滑道(102)落入对应的粉末回收盒(4)中；
步骤F：将所述漏粉环(3)绕中心轴线旋转第一预设角度，使盛载另一种粉末的粉末回收盒(4)的开口正对所述孔洞(101)；
步骤G：判断是否得到拥有复合材料或功能梯度的三维实体，若是，结束，若否，转步骤B。
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