CN110605394A - 一种用于3d打印的双粉料混合打印*** - Google Patents

一种用于3d打印的双粉料混合打印*** Download PDF

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田宗军
王林
鲁晟
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Anhui Zhumeng 3d Intelligent Manufacturing Research Institute Co Ltd
Jiangsu Three Dimensional Intelligent Manufacturing Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种用于3D打印的双粉料混合打印***，针对现有3D打印***，在密封箱体（1）中成型缸（3）的两侧分设A粉料缸（4）与B粉料缸（5），配合分别对应各粉料缸设计的刮刀***，结合激光装置（2），实现两种粉料之间的交替3D打印，同时，在A粉料缸（4）、B粉料缸（5）分别与成型缸（3）之间的位置，再引入A料收集缸（6）、B料收集缸（7），通过刮刀***中刮刀（12）将相应粉料缸中粉料刮向成型缸（3）中后，能够将多余的粉料刮至相应的粉料收集缸中，实现了多余粉料的回收，使得各层次3D打印后的粉料不产生混杂，可用于二次使用，汲取两种粉料的优点，有效提升成型材料的金属性能。

Description

一种用于3D打印的双粉料混合打印***
技术领域
本发明涉及一种用于3D打印的双粉料混合打印***，属于3D打印***技术领域。
背景技术
3D打印技术是一种以数字模型文件为基础的快速成型技术，运用粉料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。眼下3D打印技术多数停留在单种粉料成型的工艺条件下，在打印过程中不同的粉料实用于不同工艺参数，尤其是金属粉料在特定的工艺参数下才能有效地实现烧结成型，混合后的金属粉料工艺参数极难找寻，然而不同材料具备不同的金属性能，现有3D打印装置未能实现不同材料的同时应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于3D打印的双粉料混合打印***，能够实现两种粉料之间的交替3D打印，同时3D打印后的粉料不产生混杂，可用于二次使用，能够汲取两种粉料的优点，有效提升成型材料的金属性能。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种用于3D打印的双粉料混合打印***，包括控制模块、密封箱体、激光装置、A刮刀***、B刮刀***、成型缸、A粉料缸、B粉料缸、A料收集缸、B料收集缸，以及分别设置于各个缸内的电控升降平台装置；
其中，各个缸的顶面敞开，各个缸分别以竖直姿态位于密封箱体的下方，A粉料缸、B料收集缸、成型缸、A料收集缸、B粉料缸依次沿直线排列分布、以其顶面敞开口竖直向上固定对接密封箱体的外底面，密封箱体底面上分别对应各个缸的顶面敞开口的位置、分别设置贯穿底面两侧的通孔，各通孔的口径分别与相对应位置所接缸的顶面敞开口的口径相适应，各个缸的顶面敞开口分别与密封箱体底面上相对应位置通孔相对接；各个缸内的电控升降平台装置分别与控制模块相连接，由控制模块分别控制各电控升降平台装置的平台在对应缸内上下移动；
密封箱体顶面在竖直方向上与成型缸位置相对应的位置、设置贯穿顶面两侧的通孔，激光装置位于密封箱体顶面上方，且激光装置的激光端对接密封箱体顶面上的通孔，控制模块与激光装置相连接、对其进行控制；
A刮刀***的结构与B刮刀***的结构彼此相同，各刮刀***分布均包括安装模块、安装板、滑轨、电控滑座、刮刀；A刮刀***中的安装模块与B刮刀***中的安装模块设置于密封箱体内壁、对应各个缸所排列直线的其中一侧，各刮刀***中的安装板分别安装于对应安装模块上、面向各个缸的侧壁上；各刮刀***中的滑轨分别以水平姿态设置于对应安装板上、面向各个缸的侧壁上，且各个滑轨方向均与各个缸所排直线方向相平行；各刮刀***中的电控滑座分别活动设置于对应滑轨上，控制模块分别与各电控滑座相连接、分别对其进行控制，各电控滑座分别在控制模块控制下、在其所设滑轨上移动；A刮刀***中电控滑座在其所设滑轨上的起始位置、位于A粉料缸背向其余各缸的一侧，B刮刀***中电控滑座在其所设滑轨上的起始位置、位于B粉料缸背向其余各缸的一侧；各刮刀***中刮刀的基座分别对接对应电控滑座上，各刮刀的刀片与密封箱体内底面相平行、并保持预设间距间隙，各刮刀分别随所连电控滑座的移动而移动，且各刮刀的刀片移动路径所在直线与各缸所排列直线相平行，以及各刮刀的刀片所在直线与其移动路径相垂直，A刮刀***中刮刀的刀片移动区域覆盖A粉料缸、B料收集缸、成型缸、A料收集缸，B刮刀***中刮刀的刀片移动区域覆盖B料收集缸、成型缸、A料收集缸、B粉料缸。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括结构彼此相同的A吸附***和B吸附***，各吸附***分别均包括吸附装置、清除管路、XY双轴二维机床；各吸附***中的XY双轴二维机床分别设置于密封箱体内壁、对应各个缸所排列直线背向各刮刀***中安装模块的另一侧，所述控制模块分别与XY双轴二维机床相连接、对其进行控制，实现各XY双轴二维机床上移动端的移动控制；各吸附***的吸附装置均设置于所述密封箱体的外部，各吸附***中清除管路的其中一端分别对接对应吸附装置的吸入口，各清除管路的另一端分别穿过密封箱体顶面、置于密封箱体内部，定义各清除管路上位于密封箱体内部的端部为吸附口，各清除管路上的吸附口分别对接于对应XY双轴二维机床的移动端，各清除管路上的吸附口与密封箱体内底面保持预设间距间隙，且各清除管路上的吸附口随其所连XY双轴二维机床上移动端的移动而移动，A吸附***中清除管路上吸附口的移动区域覆盖A粉料缸、B料收集缸、成型缸、A料收集缸，B吸附***中清除管路上吸附口的移动区域覆盖B料收集缸、成型缸、A料收集缸、B粉料缸。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括吸气净化装置和至少一根吸气管道，所述密封箱体内壁上设置至少一个贯穿内外空间的排气孔，排气孔的数量与吸气管道的数量相等，且各根吸气管道分别与各个排气孔彼此一一对应；吸气净化装置置于密封箱体的外部，各根吸气管道上的其中一端对接于吸气净化装置上的进气口，各根吸气管道的另一端分别对接密封箱体上对应的排气孔，所述控制模块与吸气净化装置相连接、对其进行控制，吸气净化装置工作，经其所连各根吸气管道对密封箱体内部进行吸气操作。
本发明所述一种用于3D打印的双粉料混合打印***，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明所设计用于3D打印的双粉料混合打印***，针对现有3D打印***，在密封箱体中成型缸的两侧分设A粉料缸与B粉料缸，配合分别对应各粉料缸设计的刮刀***，结合激光装置，实现两种粉料之间的交替3D打印，同时，在A粉料缸、B粉料缸分别与成型缸之间的位置，再引入A料收集缸、B料收集缸，通过刮刀***中刮刀将相应粉料缸中粉料刮向成型缸中后，能够将多余的粉料刮至相应的粉料收集缸中，实现了多余粉料的回收，使得各层次3D打印后的粉料不产生混杂，可用于二次使用，汲取两种粉料的优点，有效提升成型材料的金属性能。
附图说明
图1是本发明设计一种用于3D打印的双粉料混合打印***的结构示意图一；
图2是本发明设计一种用于3D打印的双粉料混合打印***的结构示意图二；
图3是本发明设计一种用于3D打印的双粉料混合打印***的结构示意图三。
其中，0. 控制模块，1. 密封箱体，2. 激光装置，3. 成型缸，4. A粉料缸，5. B粉料缸，6. A料收集缸，7. B料收集缸，8. 安装模块，9. 安装板，10. 滑轨，11. 电控滑座，12. 刮刀，13. 吸附装置，14. 清除管路，15. XY双轴二维机床，16. 吸附口，17. 吸气净化装置，18. 吸气管道。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明设计了一种用于3D打印的双粉料混合打印***，实际应用当中，具体包括控制模块0、密封箱体1、激光装置2、A刮刀***、B刮刀***、A吸附***、B吸附***、吸气净化装置17、至少一根吸气管道18、成型缸3、A粉料缸4、B粉料缸5、A料收集缸6、B料收集缸7，以及分别设置于各个缸内的电控升降平台装置。
其中，如图1至图3所示，各个缸的顶面敞开，各个缸分别以竖直姿态位于密封箱体1的下方，A粉料缸4、B料收集缸7、成型缸3、A料收集缸6、B粉料缸5依次沿直线排列分布、以其顶面敞开口竖直向上固定对接密封箱体1的外底面，密封箱体1底面上分别对应各个缸的顶面敞开口的位置、分别设置贯穿底面两侧的通孔，各通孔的口径分别与相对应位置所接缸的顶面敞开口的口径相适应，各个缸的顶面敞开口分别与密封箱体1底面上相对应位置通孔相对接；各个缸内的电控升降平台装置分别与控制模块0相连接，由控制模块0分别控制各电控升降平台装置的平台在对应缸内上下移动。
密封箱体1顶面在竖直方向上与成型缸3位置相对应的位置、设置贯穿顶面两侧的通孔，激光装置2位于密封箱体1顶面上方，且激光装置2的激光端对接密封箱体1顶面上的通孔，控制模块0与激光装置2相连接、对其进行控制。
如图1至图3所示，A刮刀***的结构与B刮刀***的结构彼此相同，各刮刀***分布均包括安装模块8、安装板9、滑轨10、电控滑座11、刮刀12；A刮刀***中的安装模块8与B刮刀***中的安装模块8设置于密封箱体1内壁、对应各个缸所排列直线的其中一侧，各刮刀***中的安装板9分别安装于对应安装模块8上、面向各个缸的侧壁上；各刮刀***中的滑轨10分别以水平姿态设置于对应安装板9上、面向各个缸的侧壁上，且各个滑轨10方向均与各个缸所排直线方向相平行；各刮刀***中的电控滑座11分别活动设置于对应滑轨10上，控制模块0分别与各电控滑座11相连接、分别对其进行控制，各电控滑座11分别在控制模块0控制下、在其所设滑轨10上移动；A刮刀***中电控滑座11在其所设滑轨10上的起始位置、位于A粉料缸4背向其余各缸的一侧，B刮刀***中电控滑座11在其所设滑轨10上的起始位置、位于B粉料缸5背向其余各缸的一侧；各刮刀***中刮刀12的基座分别对接对应电控滑座11上，各刮刀12的刀片与密封箱体1内底面相平行、并保持预设间距间隙，各刮刀12分别随所连电控滑座11的移动而移动，且各刮刀12的刀片移动路径所在直线与各缸所排列直线相平行，以及各刮刀12的刀片所在直线与其移动路径相垂直，A刮刀***中刮刀12的刀片移动区域覆盖A粉料缸4、B料收集缸7、成型缸3、A料收集缸6，B刮刀***中刮刀12的刀片移动区域覆盖B料收集缸7、成型缸3、A料收集缸6、B粉料缸5。
如图1至图3所示，A吸附***的结构和B吸附***的结构彼此相同，各吸附***分别均包括吸附装置13、清除管路14、XY双轴二维机床15；各吸附***中的XY双轴二维机床15分别设置于密封箱体1内壁、对应各个缸所排列直线背向各刮刀***中安装模块8的另一侧，所述控制模块0分别与XY双轴二维机床15相连接、对其进行控制，实现各XY双轴二维机床15上移动端的移动控制；各吸附***的吸附装置13均设置于所述密封箱体1的外部，各吸附***中清除管路14的其中一端分别对接对应吸附装置13的吸入口，各清除管路14的另一端分别穿过密封箱体1顶面、置于密封箱体1内部，定义各清除管路14上位于密封箱体1内部的端部为吸附口16，各清除管路14上的吸附口16分别对接于对应XY双轴二维机床15的移动端，各清除管路14上的吸附口16与密封箱体1内底面保持预设间距间隙，且各清除管路14上的吸附口16随其所连XY双轴二维机床15上移动端的移动而移动，A吸附***中清除管路14上吸附口16的移动区域覆盖A粉料缸4、B料收集缸7、成型缸3、A料收集缸6，B吸附***中清除管路14上吸附口16的移动区域覆盖B料收集缸7、成型缸3、A料收集缸6、B粉料缸5。
如图1至图3所示，密封箱体1内壁上设置至少一个贯穿内外空间的排气孔，排气孔的数量与吸气管道18的数量相等，且各根吸气管道18分别与各个排气孔彼此一一对应；吸气净化装置17置于密封箱体1的外部，各根吸气管道18上的其中一端对接于吸气净化装置17上的进气口，各根吸气管道18的另一端分别对接密封箱体1上对应的排气孔，所述控制模块0与吸气净化装置17相连接、对其进行控制，吸气净化装置17工作，经其所连各根吸气管道18对密封箱体1内部进行吸气操作。
将上述所设计用于3D打印的双粉料混合打印***，应用于实际当中，3D打印过程即粉料铺设一层，然后对铺设的粉料按预设打印方案、进行选择性烧结，实现粉料的固化，即实现3D打印过程中的单层打印，所以3D打印的整个过程就是一直在不断重复这个层层叠加的选择性烧结过程，每层的操作彼此相同，接下来以单层的操作进行说明。
诸如某一层是针对A粉料缸4中的粉料进行铺设、烧结，则首先控制成型缸3中的电控升降平台装置工作，使得成型缸3中的平台下降、与密封箱体1内底面保持预设高度差，这里的高度差即3D打印过程中单层粉料的铺设高度，同时，控制B料收集缸7中电控升降平台装置的平台表面、与密封箱体1内底面保持平齐，控制A料收集缸6中电控升降平台装置的平台表面下降、低于密封箱体1内底面预设高度；以及控制A粉料缸4电控升降平台装置的平台表面上升，使得该平台表面的A粉料高出密封箱体1内底面预设高度；然后由控制模块0针对A刮刀***进行控制，控制A刮刀***中电控滑座11在其所设滑轨10上、由其起始位置开始移动，由于刮刀12的刀片移动路径所在直线与各缸所排列直线相平行，以及刮刀12的刀片所在直线与其移动路径相垂直，且A刮刀***中刮刀12的刀片移动区域覆盖A粉料缸4、B料收集缸7、成型缸3、A料收集缸6，则A刮刀***中刮刀12随其所连电控滑座11移动，针对A粉料缸4中平台表面的A粉料进行推送，先将A粉料推送至成型缸3中平台的表面，即实现A粉料的铺设，多余的A粉料在A刮刀***中刮刀12的继续推送下，被推入A料收集缸6中，完成多余A粉料的收集，再由控制模块0针对A刮刀***进行控制，使得其刮刀12回到其所设滑轨10的起始位置；然后控制模块0控制激光装置2工作，对成型缸3中平台上所铺设的A粉料，按3D打印设计进行选择性烧结，完成此层A粉料的铺设与烧结。
同样当某一层是针对B粉料缸5中的粉料进行铺设、烧结，则首先控制成型缸3中的电控升降平台装置工作，使得成型缸3中的平台下降、与密封箱体1内底面保持预设高度差，这里的高度差即3D打印过程中单层粉料的铺设高度，同时，控制A料收集缸6中电控升降平台装置的平台表面、与密封箱体1内底面保持平齐，控制B料收集缸7中电控升降平台装置的平台表面下降、低于密封箱体1内底面预设高度；以及控制B粉料缸5电控升降平台装置的平台表面上升，使得该平台表面的B粉料高出密封箱体1内底面预设高度；然后由控制模块0针对B刮刀***进行控制，控制B刮刀***中电控滑座11在其所设滑轨10上、由其起始位置开始移动，由于刮刀12的刀片移动路径所在直线与各缸所排列直线相平行，以及刮刀12的刀片所在直线与其移动路径相垂直，且B刮刀***中刮刀12的刀片移动区域覆盖B料收集缸7、成型缸3、A料收集缸6、B粉料缸5，则B刮刀***中刮刀12随其所连电控滑座11移动，针对B粉料缸5中平台表面的B粉料进行推送，先将B粉料推送至成型缸3中平台的表面，即实现B粉料的铺设，多余的B粉料在B刮刀***中刮刀12的继续推送下，被推入B料收集缸7中，完成多余B粉料的收集，再由控制模块0针对B刮刀***进行控制，使得其刮刀12回到其所设滑轨10的起始位置；然后控制模块0控制激光装置2工作，对成型缸3中平台上所铺设的B粉料，按3D打印设计进行选择性烧结，完成此层B粉料的铺设与烧结。
上述设计用于3D打印的双粉料混合打印***，在实际选择性烧结过程当中，控制模块0还可以对A吸附***、B吸附***分别进行控制，诸如需要对密封箱体1中、A刮刀***中刮刀12刀片移动区域进行吸附处理时，先控制A吸附***中吸附装置13工作，由其所连清除管路14产生吸力，接着控制模块0控制A吸附***中XY双轴二维机床15工作，使得XY双轴二维机床15移动端针对所连清除管路14的吸附口16在A刮刀***中刮刀12刀片移动区域中进行移动，即实现了对该区域中粉料的吸附，经清除管路14吸至对应吸附装置13中；同样若需要对密封箱体1中、B刮刀***中刮刀12刀片移动区域进行吸附处理时，则针对B刮刀***同样执行上述操作，即完成对B刮刀***中刮刀12刀片移动区域中粉料的吸附，并经清除管路14吸至对应吸附装置13中。
在实际应用当中，还可以控制所设计吸气净化装置17工作，对其所连各根吸气管道18分别产生吸力，由于各根吸气管道18的另一端分别对接密封箱体1上对应的排气孔，即可经过各根吸气管道18针对密封箱体1中的浑浊空气进行吸气、至吸气净化装置17中，实现对密封箱体1内部的吸气操作，保持密封箱体1的清晰的可见度，保证3D打印过程中成品的打印工作效率。
上述技术方案所设计用于3D打印的双粉料混合打印***，针对现有3D打印***，在密封箱体1中成型缸3的两侧分设A粉料缸4与B粉料缸5，配合分别对应各粉料缸设计的刮刀***，结合激光装置2，实现两种粉料之间的交替3D打印，同时，在A粉料缸4、B粉料缸5分别与成型缸3之间的位置，再引入A料收集缸6、B料收集缸7，通过刮刀***中刮刀12将相应粉料缸中粉料刮向成型缸3中后，能够将多余的粉料刮至相应的粉料收集缸中，实现了多余粉料的回收，使得各层次3D打印后的粉料不产生混杂，可用于二次使用，汲取两种粉料的优点，有效提升成型材料的金属性能。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (3)

1.一种用于3D打印的双粉料混合打印***，其特征在于：包括控制模块（0）、密封箱体（1）、激光装置（2）、A刮刀***、B刮刀***、成型缸（3）、A粉料缸（4）、B粉料缸（5）、A料收集缸（6）、B料收集缸（7），以及分别设置于各个缸内的电控升降平台装置；
其中，各个缸的顶面敞开，各个缸分别以竖直姿态位于密封箱体（1）的下方，A粉料缸（4）、B料收集缸（7）、成型缸（3）、A料收集缸（6）、B粉料缸（5）依次沿直线排列分布、以其顶面敞开口竖直向上固定对接密封箱体（1）的外底面，密封箱体（1）底面上分别对应各个缸的顶面敞开口的位置、分别设置贯穿底面两侧的通孔，各通孔的口径分别与相对应位置所接缸的顶面敞开口的口径相适应，各个缸的顶面敞开口分别与密封箱体（1）底面上相对应位置通孔相对接；各个缸内的电控升降平台装置分别与控制模块（0）相连接，由控制模块（0）分别控制各电控升降平台装置的平台在对应缸内上下移动；
密封箱体（1）顶面在竖直方向上与成型缸（3）位置相对应的位置、设置贯穿顶面两侧的通孔，激光装置（2）位于密封箱体（1）顶面上方，且激光装置（2）的激光端对接密封箱体（1）顶面上的通孔，控制模块（0）与激光装置（2）相连接、对其进行控制；
A刮刀***的结构与B刮刀***的结构彼此相同，各刮刀***分布均包括安装模块（8）、安装板（9）、滑轨（10）、电控滑座（11）、刮刀（12）；A刮刀***中的安装模块（8）与B刮刀***中的安装模块（8）设置于密封箱体（1）内壁、对应各个缸所排列直线的其中一侧，各刮刀***中的安装板（9）分别安装于对应安装模块（8）上、面向各个缸的侧壁上；各刮刀***中的滑轨（10）分别以水平姿态设置于对应安装板（9）上、面向各个缸的侧壁上，且各个滑轨（10）方向均与各个缸所排直线方向相平行；各刮刀***中的电控滑座（11）分别活动设置于对应滑轨（10）上，控制模块（0）分别与各电控滑座（11）相连接、分别对其进行控制，各电控滑座（11）分别在控制模块（0）控制下、在其所设滑轨（10）上移动；A刮刀***中电控滑座（11）在其所设滑轨（10）上的起始位置、位于A粉料缸（4）背向其余各缸的一侧，B刮刀***中电控滑座（11）在其所设滑轨（10）上的起始位置、位于B粉料缸（5）背向其余各缸的一侧；各刮刀***中刮刀（12）的基座分别对接对应电控滑座（11）上，各刮刀（12）的刀片与密封箱体（1）内底面相平行、并保持预设间距间隙，各刮刀（12）分别随所连电控滑座（11）的移动而移动，且各刮刀（12）的刀片移动路径所在直线与各缸所排列直线相平行，以及各刮刀（12）的刀片所在直线与其移动路径相垂直，A刮刀***中刮刀（12）的刀片移动区域覆盖A粉料缸（4）、B料收集缸（7）、成型缸（3）、A料收集缸（6），B刮刀***中刮刀（12）的刀片移动区域覆盖B料收集缸（7）、成型缸（3）、A料收集缸（6）、B粉料缸（5）。
2.根据权利要求1所述一种用于3D打印的双粉料混合打印***，其特征在于：还包括结构彼此相同的A吸附***和B吸附***，各吸附***分别均包括吸附装置（13）、清除管路（14）、XY双轴二维机床（15）；各吸附***中的XY双轴二维机床（15）分别设置于密封箱体（1）内壁、对应各个缸所排列直线背向各刮刀***中安装模块（8）的另一侧，所述控制模块（0）分别与XY双轴二维机床（15）相连接、对其进行控制，实现各XY双轴二维机床（15）上移动端的移动控制；各吸附***的吸附装置（13）均设置于所述密封箱体（1）的外部，各吸附***中清除管路（14）的其中一端分别对接对应吸附装置（13）的吸入口，各清除管路（14）的另一端分别穿过密封箱体（1）顶面、置于密封箱体（1）内部，定义各清除管路（14）上位于密封箱体（1）内部的端部为吸附口（16），各清除管路（14）上的吸附口（16）分别对接于对应XY双轴二维机床（15）的移动端，各清除管路（14）上的吸附口（16）与密封箱体（1）内底面保持预设间距间隙，且各清除管路（14）上的吸附口（16）随其所连XY双轴二维机床（15）上移动端的移动而移动，A吸附***中清除管路（14）上吸附口（16）的移动区域覆盖A粉料缸（4）、B料收集缸（7）、成型缸（3）、A料收集缸（6），B吸附***中清除管路（14）上吸附口（16）的移动区域覆盖B料收集缸（7）、成型缸（3）、A料收集缸（6）、B粉料缸（5）。
3.根据权利要求1或2所述一种用于3D打印的双粉料混合打印***，其特征在于：还包括吸气净化装置（17）和至少一根吸气管道（18），所述密封箱体（1）内壁上设置至少一个贯穿内外空间的排气孔，排气孔的数量与吸气管道（18）的数量相等，且各根吸气管道（18）分别与各个排气孔彼此一一对应；吸气净化装置（17）置于密封箱体（1）的外部，各根吸气管道（18）上的其中一端对接于吸气净化装置（17）上的进气口，各根吸气管道（18）的另一端分别对接密封箱体（1）上对应的排气孔，所述控制模块（0）与吸气净化装置（17）相连接、对其进行控制，吸气净化装置（17）工作，经其所连各根吸气管道（18）对密封箱体（1）内部进行吸气操作。
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