CN110641016A - 一种粉末三维成形装置及方法 - Google Patents

一种粉末三维成形装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110641016A
CN110641016A CN201910871483.5A CN201910871483A CN110641016A CN 110641016 A CN110641016 A CN 110641016A CN 201910871483 A CN201910871483 A CN 201910871483A CN 110641016 A CN110641016 A CN 110641016A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
forming
layer
annular
forming groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910871483.5A
Other languages
English (en)
Inventor
俞红祥
应华
王康恒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Dedi Intelligent Technology Co Ltd
Original Assignee
Hangzhou Dedi Intelligent Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Dedi Intelligent Technology Co Ltd filed Critical Hangzhou Dedi Intelligent Technology Co Ltd
Priority to CN201910871483.5A priority Critical patent/CN110641016A/zh
Publication of CN110641016A publication Critical patent/CN110641016A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/214—Doctor blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/245—Platforms or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/255—Enclosures for the building material, e.g. powder containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明涉及一种粉末三维成形装置及方法，包括刚性基座，刚性基座上设有成形槽，刚性基座上还设有Z向直线模组，成形槽为环形成形槽，通过转台固定于刚性基座上，且环形成形槽中心与转台旋转中心重合，转台可驱动环形成形槽绕其中心自转；环形成形槽内有粉末三维成形体，粉末三维成形体与环形成形槽之间充满游离粉末；Z向直线模组的移动平台上设有悬臂支架，悬臂支架末端设有用于逐层构建粉末三维成形体的成形头组件，成形头组件可在Z向直线模组驱动下在环形成形槽内竖直移动并定位。本发明提供了一种无需逐层精确供粉、铺粉环节不产生余粉，选区成形部件可连续工作的高效率粉末三维成形装置及方法。

Description

一种粉末三维成形装置及方法
技术领域
本发明涉及三维打印领域，尤其是一种粉末三维成形装置及方法。
背景技术
粉末三维成形是增材制造技术领域重要门类之一，主要包括粉末直接喷射成形与铺粉选区成形两大类，其中前者成形速度高、可快速实现近净成形，而后者在制作高精度、微细结构特征零件方面具有独特优势，已被广泛用于高分子、金属、陶瓷等粉末的三维成形装备。铺粉选区成形装备的典型工作循环包括供粉、铺粉、选区成形、以及成形平台下降四个步骤，其中供粉是指通过落粉机构或储粉缸将单次铺粉所需粉末量输送到铺粉机构内；铺粉步骤则通过直线模组驱动刮板、粉辊等铺粉工具，将铺粉机构内的粉末均匀、平整的铺敷在成形缸平台上；选区成形步骤采用激光选区加热、喷嘴阵列选区喷射等方式，借助热熔、粘结等机制将成形缸平台指定区域的游离粉末固结成形；最后在成形缸平台下降阶段，升降机构驱动成形缸平台上的固化物与游离粉末整体下降单位层厚所对应高度，为下一循环做准备。通过重复执行上述步骤，三维成形体以逐层固结的方式在成形缸平台上逐步生成。
另一方面，现有铺粉选区成形装备如SLS激光选区烧结3D打印机、SLM激光选区熔融3D打印机，尚普遍存在粉末利用率低、成形效率低、维护困难等问题，主要源于：第一，铺粉机构的粉末一般只铺敷单层，但供粉机构无法保证精确定量的单层供粉，使得供粉机构必须向铺粉机构过量供粉以确保铺粉成功率，从而导致相当数量的铺粉余粉直接进入回粉通道；第二，铺粉过程，激光扫描器、喷嘴阵列等高价值选区成形部件必须等待铺粉完成，不能发挥其高速扫描、高速喷射应有性能；第三，粉末在供粉、铺粉机构以及成形缸所构成的长链路内运行，易产生堆积、堵塞等问题，特别是成形缸平台的活塞密封结构在长期反复运动及高温环境下极易发生粉末泄露风险。此外，更换粉末种类时，还需拆卸清理整个储粉、供粉、铺粉回路，维护工作量大、操作不便。上述因素制约了现有铺粉选区成形装备的实际效能。目前，针对进一步提升粉末三维成形装备成形效率以及使用便利性的迫切需求，还缺少一种无需逐层精确供粉、铺粉环节不产生余粉，选区成形部件可连续工作的粉末三维成形方法。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种无需逐层精确供粉、铺粉环节不产生余粉，选区成形部件可连续工作的高效率粉末三维成形装置及方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种粉末三维成形装置，包括刚性基座，刚性基座上设有成形槽，刚性基座上还设有Z向直线模组，成形槽为环形成形槽，通过转台固定于刚性基座上，且环形成形槽中心与转台旋转中心重合，转台可驱动环形成形槽绕其中心自转；环形成形槽内有粉末三维成形体，粉末三维成形体与环形成形槽之间充满游离粉末；Z向直线模组的移动平台上设有悬臂支架，悬臂支架末端设有用于逐层构建粉末三维成形体的成形头组件，成形头组件可在Z向直线模组驱动下在环形成形槽内竖直移动并定位。
作为优选，成形头组件包括供粉器、刮板、近场热辐射元件、以及激光线扫描器，以环形成形槽旋转方向作参考，供粉器位于最后方，供粉器、刮板、近场热辐射元件、以及激光线扫描器以相对位置不变的方式依次设于悬臂支架上。所述刮板两侧边与环形成形槽的侧壁保持密封。
作为优选，成形控制器分别与转台、Z向直线模组以及成形头组件连接。
作为优选，环形成形槽圆周上均匀布置有两个以上的由Z向直线模组连接的成形头组件。
一种粉末三维成形方法，转台驱动环形成形槽连续转动时，供粉器向刮板后侧供粉并形成粉堆，粉堆通过刮板底边形成新铺粉层，新铺粉层随环形成形槽转动向前方扩展并通过近场热辐射元件以及激光线扫描器下方；新铺粉层通过近场热辐射元件下方时，被近场热辐射元件预热，预热后的新铺粉层随环形成形槽转动，继续通过激光线扫描器下方，被激光线扫描器投射的激光线扫描图案照射，进而生成线状固结物，线状固结物逐行密集排列形成面状固结物；环形成形槽连续转过一圈，新铺粉层扩展至刮板后侧，形成完整的环状新铺粉层，本层铺粉结束；Z向直线模组驱动成形头组件向上移动单位层厚以进行下一层铺粉，环形成形槽继续转动，直至面状固结物扩展至激光线扫描器下方，本层激光线扫描固结结束。
更具体的：开始粉末三维成形前，先清空环形成形槽并向供粉器内加注三维成形所需粉末材料。成形控制器发出关闭指令至近场热辐射元件与激光线扫描器，以关闭近场热辐射与激光扫描功能；成形控制器发出位移指令至Z向直线模组，控制Z向直线模组驱动成形头组件向下移动，直至成形头组件的刮板与环形成形槽底面缝隙为单位层厚，而后Z向直线模组进入定位状态；成形控制器发出旋转指令至转台，控制转台驱动环形成形槽旋转定位至0°角位置；环形成形槽定位后，成形控制器发出供粉指令至供粉器，控制供粉器向其下方即刮板后方的环形成形槽底面区域洒落定量粉末以形成粉堆。
进行首层粉末成形时，成形控制器发出旋转指令至转台，控制转台驱动环形成形槽迎着刮板方向转动，刮板后方的粉堆经刮板作用，在刮板前方的环形成形槽底面生成单位层厚粉末层，且该粉末层随转台转动不断沿环形成形槽底面扩张；成形控制器发出加热指令至近场热辐射元件，控制近场热辐射元件预热通过其下方的粉末层；成形控制器发出激光扫描命令至激光线扫描器，控制激光线扫描器根据转台实时角度，将相应角位置的激光线扫描图案照射到通过其下方且已被预热的粉末层上，以生成线状烧结固化物或线状熔融固化物；转台驱动环形成形槽转动1圈，刮板所生成的单位层厚粉末层铺满整个环形成形槽底部，激光线扫描器生成的单层固结物，从激光线扫描器下方沿环形成形槽旋转方向延伸到刮板下方；成形控制器发出位移指令至Z向直线模组，控制Z像直线模组驱动成形头组件向上移动单位层厚对应高度，转台继续转动刮板与激光线扫描器之间的夹角，首层粉末固结完成，所生成的首层固结物完整的附着在环形成形槽底面，并且第二层粉末铺敷到激光线扫描器下方。
进行后续层粉末成形时，成形控制器发出旋转指令至转台，控制转台驱动环形成形槽迎刮板方向转动，刮板后方的粉堆经刮板作用在上一层粉末平面上叠加单位层厚的当前层粉末；成形控制器发出加热指令至近场热辐射元件，控制近场热辐射元件预热通过其下方的当前层粉末；成形控制器发出激光扫描命令至激光线扫描器，控制激光线扫描器根据转台实时角度，将相应角位置的激光线扫描图案照射到通过其下方且已被预热的粉末层上，以生成线状烧结固化物或线状熔融固化物；转台驱动环形成形槽转动1圈，刮板新铺敷的当前层粉末完整覆盖上一层粉末平面，激光线扫描器生成的当前层固结物，从激光线扫描器下方沿环形成形槽旋转方向延伸到刮板下方；成形控制器发出位移指令至Z向直线模组，控制Z向直线模组驱动成形头组件向上移动单位层厚，转台继续转动刮板与激光线扫描器之间的夹角，当前层粉末固结完成，所生成的当前层固结物完整的附着在上一层固结物上，且下一层粉末铺敷到激光线扫描器下方；上述刮板铺粉、近场热辐射预热、激光线扫描固结过程逐层顺序实施，所生成单层固结物逐层叠加，直至构成完整的粉末固结三维成形体。
本发明的刮板铺粉时刮板保持静止，转台驱动环形成形槽转动使得刮板相对环形成形槽圆周旋转，刮板相对环形成形槽旋转1圈，刮板即可利用其后方的粉堆完成单层粉末铺敷；将刮板垂直提升单位层厚所对应高度，刮板后方的粉堆即可用于下一层铺粉，因此供粉器只需确保刮板后方粉堆的粉末量超过单层铺粉所需即可，而无需每层铺粉时向刮板后方精确、定量供应单层粉末量；本发明的刮板完成单层铺粉后，不产生直接进入粉末回收通道的余粉。
本发明的激光线扫描器可根据图案数据生成线形扫描图案，转台驱动环形成形槽转动使得激光线扫描器相对环形成形槽圆周旋转，激光线扫描器相对环形成形槽旋转1圈，激光线扫描器即完成对环形成形槽内的单层粉末的逐行线扫描；本发明激光线扫描器的逐行线扫描与刮板铺粉同步进行，当刮板铺敷的粉末层通过激光线扫描器下方时，激光线扫描器即可对其下方的粉末实施线扫描，而无需等待刮板完成整个单层粉末的铺敷；本发明的环形成形槽转动时，刮板、近场热辐射元件与激光线扫描器连续工作，环形成形槽每转过1圈，刮板铺粉、粉末预热与激光线扫描固结同步完成1层。
本发明的环形成形槽结构简单、槽内无动力机构，粉末三维成形后，环形成形槽可从成形装备上快速移除；本发明的环形成形槽除顶部开口外再无其它开口，粉末不会泄露到外部；本发明的成形头组件即供粉器、刮板、近场热辐射元件以及激光线扫描器在环形成形槽内工作时，环形成型槽每转过1圈，Z向直线模组驱动成形头组件提升单位层厚对应高度，成形头组件完成全部层铺粉、粉末预热以及激光线扫描固结后，所得粉末三维成形体与未固结游离粉末充满成形头组件下方的环形成形槽空腔。
本发明的高效率粉末三维成形装置及方法，环形成形槽结构简单、清理方便、粉末***露，供粉器无需精确定量单层供粉，铺粉、粉末预热与激光线扫描固结过程可随环形成形槽转动而持续不间断进行，且每层铺粉完成后不产生进入粉末回收通道的余粉；本发明的高效率粉末三维成形方法方案合理、结构简单、成型效率高，易于在高性能粉末三维成形装置中推广应用。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图；
图2是本发明的总体结构局部剖面示意图；
图3为成形头组件的工作示意图；
图4为成形头组件的安装结构示意图；
图5为成形头组件结构示意图；
图6为成形头组件剖视图；
图7为本发明的单层铺粉与激光线扫描固结示意图；
图8为本发明的控制信号连接图；
附图标记说明：刚性基座1，转台2，环形成形槽3，Z向直线模组4，悬臂支架5，成形头组件6，供粉器601，刮板602，近场热辐射元件603，激光线扫描器604，粉末三维成形体7，游离粉末8，粉堆9，新粉末层10，新铺粉层11，线状固结物12，面状固结物13，成形控制器20。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例：
一种高效率粉末三维成形装置，如图1、2，刚性基座1上有转台2，转台2的旋转平台上有环形成形槽3，且环形成形槽3中心与转台2旋转中心重合，转台2可驱动环形成形槽3绕其中心自转；刚性基座1上竖直固定Z向直线模组4，Z向直线模组4的移动平台上有悬臂支架5，悬臂支架5末端有成形头组件6，成形头组件6可在Z向直线模组4驱动下，在环形成形槽3内竖直移动并定位；环形成形槽3内有粉末三维成形体7，粉末三维成形体7与环形成形槽3之间充满游离粉末8；环形成形槽3旋转时，成形头组件6后侧有粉堆9，成形头组件6可利用粉堆9，在三维成形体7上表面铺敷单位层厚的新粉末层10，成形头组件6可预热其下方的新粉末层10，并对预热后的新粉末层10进行激光扫描固结，以逐层构建粉末三维成形体7。
如图3-6，成形头组件6包括供粉器601、刮板602、近场热辐射元件603、以及激光线扫描器604四部分，四部分共同安装在悬臂支架5上并保持相对位置不变；以环形成形槽3旋转方向为参考，供粉器601位于旋转方向最后方，刮板602次之，近场热辐射元件603再次之，激光线扫描器604位于旋转方向最前方；供粉器601可将粉末堆积在刮板602后侧；刮板602两侧边与环形成形槽3的侧壁保持密封，刮板602底边与环形成形槽3底面或上一层粉末平面间的缝隙通过Z向直线模组4调节；近场热辐射元件603可对其下方的粉末层进行辐射预热；激光线扫描器604可将激光线扫描图案投射到其下方的粉末层上。
如图8，成形控制器20与转台2连接，成形控制器20与Z向直线模组4连接，成形控制器20与供粉器601连接，成形控制器20与近场热辐射元件603连接，成形控制器20与激光线扫描器604连接；成形控制器20发出电信号至转台2，以控制转台2驱动环形成形槽3转动；成形控制器20发出电信号至Z向直线模组4，以控制Z向直线模组4驱动成形头组件6(供粉器601、刮板602、近场热辐射元件603、激光线扫描器604)在环形成形槽3内竖直移动并定位；成形控制器20发出电信号至供粉器601，以控制供粉器601向刮板602后侧供粉；成形控制器20发出电信号至近场热辐射元件603，以控制近场热辐射元件603对其下方的铺粉层进行辐射预热；成形控制器20发出电信号至激光线扫描器604，以控制激光线扫描器604根据环形成形槽3的实时角位置，将固结图案相应角位置的线状图案，投射到下方被近场热辐射元件603预热后的铺粉层上。
一种高效率粉末三维成形方法，如图7，转台2驱动环形成形槽3连续转动时，供粉器601向刮板602后侧供粉并形成粉堆9，粉堆9通过刮板602底边形成新铺粉层11，新铺粉层11随环形成形槽3转动向前方扩展并通过近场热辐射元件603以及激光线扫描器604下方；新铺粉层11通过近场热辐射元件603下方时，被近场热辐射元件603预热，预热后的新铺粉层11随环形成形槽3转动，继续通过激光线扫描器604下方，被激光线扫描器604投射的激光线扫描图案照射，进而生成线状固结物12，线状固结物12逐行密集排列形成面状固结物13；环形成形槽3连续转过1圈，新铺粉层11扩展至刮板602后侧，形成完整的环状新铺粉层，本层铺粉结束；Z向直线模组4驱动成形头组件6向上移动单位层厚以进行下一层铺粉，环形成形槽3继续转动，直至面状固结物13扩展至激光线扫描器604下方，本层激光线扫描固结结束。
本发明中，除本实施例的单Z向直线模组与单成形头组件形式，也可在环形成形槽圆周上均匀布置n组Z向直线模组与成形头组件，以进一步提升粉末三维成形效率；相应的，第1组到第n组成形头组件依次负责第1层至第n层的供粉、铺粉、粉末预热及激光线扫描固结，第1组到第n组Z向直线模组每过360°/n提升单位层厚对应高度；环形成形槽每转过1圈，第1组到第n组成形头组件共计完成n层粉末三维成形，第1组到第n组Z向直线模组累积提升n倍单位层厚对应高度。
本发明中，刮板铺敷的新粉末层立即进入近场热辐射元件加热区域预热，新粉末层预热时的传热路径短、加热均匀、温度控制精度高、能耗低；本发明的近场热辐射元件与激光线扫描器布局紧凑，新粉末层预热后立即进入激光线扫描器工作区域，以进行激光线扫描固结，预热后的新粉末层散热路径短、散热空间小，预热温度衰减慢，激光线扫描固结效果好。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种粉末三维成形装置，包括刚性基座(1)，刚性基座(1)上设有成形槽，刚性基座(1)上还设有Z向直线模组(4)，其特征是：成形槽为环形成形槽(3)，通过转台(2)固定于刚性基座(1)上，且环形成形槽(3)中心与转台(2)旋转中心重合，转台(2)可驱动环形成形槽(3)绕其中心自转；环形成形槽(3)内有粉末三维成形体(7)，粉末三维成形体(7)与环形成形槽(3)之间充满游离粉末(8)；Z向直线模组(4)的移动平台上设有悬臂支架(5)，悬臂支架(5)末端设有用于逐层构建粉末三维成形体(7)的成形头组件(6)，成形头组件(6)可在Z向直线模组(4)驱动下在环形成形槽(3)内竖直移动并定位。
2.根据权利要求1所述的粉末三维成形装置，其特征是：成形头组件(6)包括供粉器(601)、刮板(602)、近场热辐射元件(603)、以及激光线扫描器(604)，以环形成形槽(3)旋转方向作参考，供粉器(601)位于最后方，供粉器(601)、刮板(602)、近场热辐射元件(603)、以及激光线扫描器(604)以相对位置不变的方式依次设于悬臂支架(5)上。
3.根据权利要求2所述的粉末三维成形装置，其特征是：所述刮板(602)两侧边与环形成形槽(3)的侧壁保持密封。
4.根据权利要求1、2或3所述的粉末三维成形装置，其特征是：成形控制器(20)分别与转台(2)、Z向直线模组(4)以及成形头组件(6)连接。
5.根据权利要求1、2或3所述的粉末三维成形装置，其特征是：环形成形槽(3)圆周上均匀布置有两个以上的由Z向直线模组(4)连接的成形头组件(6)。
6.根据权利要求4所述的粉末三维成形装置，其特征是：环形成形槽(3)圆周上均匀布置有两个以上的由Z向直线模组(4)连接的成形头组件(6)。
7.一种利用权利要求2所述装置的粉末三维成形方法，包括以下步骤：转台(2)驱动环形成形槽(3)连续转动时，供粉器(601)向刮板(602)后侧供粉并形成粉堆(9)，粉堆(9)通过刮板(602)底边形成新铺粉层(11)，新铺粉层(11)随环形成形槽(3)转动向前方扩展并通过近场热辐射元件(603)以及激光线扫描器(604)下方；新铺粉层(11)通过近场热辐射元件(603)下方时，被近场热辐射元件(603)预热，预热后的新铺粉层(11)随环形成形槽(3)转动，继续通过激光线扫描器(604)下方，被激光线扫描器(604)投射的激光线扫描图案照射，进而生成线状固结物(12)，线状固结物(12)逐行密集排列形成面状固结物(13)；环形成形槽(3)连续转过一圈，新铺粉层(11)扩展至刮板(602)后侧，形成完整的环状新铺粉层，本层铺粉结束；Z向直线模组(4)驱动成形头组件(6)向上移动单位层厚以进行下一层铺粉，环形成形槽(3)继续转动，直至面状固结物(13)扩展至激光线扫描器(604)下方，本层激光线扫描固结结束。
CN201910871483.5A 2019-09-16 2019-09-16 一种粉末三维成形装置及方法 Pending CN110641016A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910871483.5A CN110641016A (zh) 2019-09-16 2019-09-16 一种粉末三维成形装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910871483.5A CN110641016A (zh) 2019-09-16 2019-09-16 一种粉末三维成形装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110641016A true CN110641016A (zh) 2020-01-03

Family

ID=69010492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910871483.5A Pending CN110641016A (zh) 2019-09-16 2019-09-16 一种粉末三维成形装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110641016A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112008077A (zh) * 2020-08-04 2020-12-01 西安铂力特增材技术股份有限公司 一种节约金属粉末的大尺寸slm设备
CN112123765A (zh) * 2020-09-10 2020-12-25 杭州德迪智能科技有限公司 定量供粉***、成型设备及定量供粉方法
CN115533127A (zh) * 2022-10-21 2022-12-30 航发优材(镇江)增材制造有限公司 一种环形机匣类制件激光选区熔化增材制造装置
CN117325454A (zh) * 2023-11-29 2024-01-02 杭州云栖交叉技术研究院 一种旋转制造***的成型组件

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150283612A1 (en) * 2014-04-04 2015-10-08 Matsuura Machinery Corporation Three-Dimensional Molding Equipment and Method for Manufacturing Three-Dimensional Shaped Molding Object
CN106564187A (zh) * 2016-11-10 2017-04-19 湖南华曙高科技有限责任公司 一种制造三维物体的方法和设备
US20170232518A1 (en) * 2014-08-11 2017-08-17 Soochow University Synchronous powder-feeding space laser machining and three-dimensional forming method and device
CN107900343A (zh) * 2018-01-11 2018-04-13 孟恬静 一种环形激光选区熔化成形设备及其成形方法
CN109109315A (zh) * 2018-10-25 2019-01-01 中国科学技术大学 一种选区激光烧结的供给粉末的逐层铺粉压实的方法及装置
CN210880917U (zh) * 2019-09-16 2020-06-30 杭州德迪智能科技有限公司 粉末三维成形装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150283612A1 (en) * 2014-04-04 2015-10-08 Matsuura Machinery Corporation Three-Dimensional Molding Equipment and Method for Manufacturing Three-Dimensional Shaped Molding Object
US20170232518A1 (en) * 2014-08-11 2017-08-17 Soochow University Synchronous powder-feeding space laser machining and three-dimensional forming method and device
CN106564187A (zh) * 2016-11-10 2017-04-19 湖南华曙高科技有限责任公司 一种制造三维物体的方法和设备
CN107900343A (zh) * 2018-01-11 2018-04-13 孟恬静 一种环形激光选区熔化成形设备及其成形方法
CN109109315A (zh) * 2018-10-25 2019-01-01 中国科学技术大学 一种选区激光烧结的供给粉末的逐层铺粉压实的方法及装置
CN210880917U (zh) * 2019-09-16 2020-06-30 杭州德迪智能科技有限公司 粉末三维成形装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112008077A (zh) * 2020-08-04 2020-12-01 西安铂力特增材技术股份有限公司 一种节约金属粉末的大尺寸slm设备
CN112123765A (zh) * 2020-09-10 2020-12-25 杭州德迪智能科技有限公司 定量供粉***、成型设备及定量供粉方法
CN112123765B (zh) * 2020-09-10 2022-08-09 杭州德迪智能科技有限公司 定量供粉***、成型设备及定量供粉方法
CN115533127A (zh) * 2022-10-21 2022-12-30 航发优材(镇江)增材制造有限公司 一种环形机匣类制件激光选区熔化增材制造装置
CN117325454A (zh) * 2023-11-29 2024-01-02 杭州云栖交叉技术研究院 一种旋转制造***的成型组件

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110641016A (zh) 一种粉末三维成形装置及方法
CN202448496U (zh) 压电式三维打印成型***
CN108943323B (zh) 一种陶瓷3d打印机
CN102602146B (zh) 压电式三维打印成型***及其成型方法
CN205097566U (zh) 一种激光3d打印机
CN108687347B (zh) 一种slm3d打印机
CN106735220A (zh) 一种多材料激光选区熔化成型装置与方法
CN213257100U (zh) 一种用于3d打印设备的铺粉装置
CN110666166B (zh) 一种多激光高精度的3d打印机及其打印方法
CN203635914U (zh) 一种激光选区熔化slm设备双向铺粉装置
CN103978684A (zh) 一种实现温度控制的高分子材料的3d打印方法
CN203817391U (zh) 一种激光3d打印设备
CN103658646A (zh) 一种激光选区熔化slm设备双向铺粉装置及铺粉方法
CN110722791A (zh) 一种提高熔融沉积增材制造层间紧实性能的装置及结构设计
CN106346779A (zh) 一种激光烧结3d打印机
CN206415603U (zh) 一种多材料激光选区熔化成型装置
CN210880917U (zh) 粉末三维成形装置
CN111482602B (zh) 防堵塞喷头的基于光固化剂喷射的3d打印装置及方法
CN103978212A (zh) 一种多腔体激光3d打印设备
CN107855525B (zh) 一种激光粉末快速烧结铺粉装置
CN113211593B (zh) 一种粉末印刷烧结激光复合加工的增材制造方法
KR20160141144A (ko) 3차원 레이저 소결 프린터 장치
CN203695959U (zh) 一种选区激光烧结成型3d打印设备
CN105328192A (zh) 三维打印机打印头
CN204470603U (zh) 一种粉缸功能互换快速成型装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200103