CN114367679A - 激光打印***及方法 - Google Patents

激光打印***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114367679A
CN114367679A CN202111446806.XA CN202111446806A CN114367679A CN 114367679 A CN114367679 A CN 114367679A CN 202111446806 A CN202111446806 A CN 202111446806A CN 114367679 A CN114367679 A CN 114367679A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
printing
assembly
layer
laser
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.)
Granted
Application number
CN202111446806.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114367679B (zh
Inventor
俞红祥
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 Manufacturing Co.,Ltd.
Original Assignee
Hangzhou Zhengzeng Material Manufacturing 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 Zhengzeng Material Manufacturing Technology Co ltd filed Critical Hangzhou Zhengzeng Material Manufacturing Technology Co ltd
Priority to CN202111446806.XA priority Critical patent/CN114367679B/zh
Publication of CN114367679A publication Critical patent/CN114367679A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114367679B publication Critical patent/CN114367679B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/31—Calibration of process steps or apparatus settings, e.g. before or during manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/70—Gas flow means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/90—Means for process control, e.g. cameras or sensors
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)

Abstract

本发明涉及一种激光打印***及方法，第一铺粉组件设于打印组件的上方，第一铺粉组件设有第一铺粉口，供粉组件提供的粉体能够通过第一铺粉口铺设于打印组件。第二铺粉组件设于打印组件的上方，第二铺粉组件设有第二铺粉口，供粉组件提供的粉体能够通过第二铺粉口铺设于打印组件，且第二铺粉口的铺粉宽度小于第一铺粉口的铺粉宽度。激光发射组件用于发射激光以照射铺设于打印组件的粉体，以使粉体固化成型。视觉控制组件能够检测已经固化成型的打印层的边缘的平整度，并分别控制第一铺粉组件和第二铺粉组件铺设粉体。本发明提供的激光打印***及方法，解决了激光打印***在打印过程中容易与曲翘部位发生干涉的问题。

Description

激光打印***及方法
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种激光打印***及方法。
背景技术
激光粉末床融合制造技术是增材制造的重要技术类型之一。激光粉末床融合制造技术遵循逐层成型原理，即通过成型缸与可升降的打印基板构成成型腔，铺粉组件向成型腔开口铺设厚度均匀的金属粉末薄层，进而通过功率激光扫描照射、加热金属粉末薄层指定区域，使之热熔之后冷却固化成型，该操作步序随打印基板逐层下降反复进行，所得片状金属固化物逐层累积，即可生成金属激光打印模型。
复杂金属工件打印成功率低的问题仍普遍存在，其中最频发的过程异常是成形中工件与铺粉组件刮擦甚至碰撞，导致工件与铺粉刮板损坏，严重时还会触发打印机故障报警，造成打印中断。诱发这类问题的根本原因在于：复杂金属工件的切片通常包含大量延展区域，即新打印层边缘超出已固化物的部分。由于缺少已固化物的机械约束、散热作用，新打印层边缘在融合后的冷却固化阶段，易发生收缩应力引发的曲翘变形，当曲翘变形幅度接近甚至凸出铺粉平面时，极易与移动状态的铺粉组件及粉堆发生干涉，尤其时曲翘开口与铺粉方向相对时，粉堆粉末还会侵入曲翘开口、进一步垫高曲翘开口，导致铺粉组件与曲翘部位发生自锁碰撞，进一步恶化干涉的严重程度。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种激光打印***及方法，以解决激光打印***在打印过程中容易与曲翘部位发生干涉的问题。
本发明提供一种激光打印***，激光打印***包括供粉组件、打印组件、第一铺粉组件、第二铺粉组件、激光发射组件和视觉控制组件。供粉组件用于提供粉体。打印组件用于承载待打印的粉体。第一铺粉组件设于打印组件的上方，第一铺粉组件设有第一铺粉口，供粉组件提供的粉体能够通过第一铺粉口铺设于打印组件。第二铺粉组件设于打印组件的上方，第二铺粉组件设有第二铺粉口，供粉组件提供的粉体能够通过第二铺粉口铺设于打印组件，且第二铺粉口的铺粉宽度小于第一铺粉口的铺粉宽度。激光发射组件用于发射激光以照射铺设于打印组件的粉体，以使粉体固化成型。视觉控制组件电连接第一铺粉组件和第二铺粉组件，视觉控制组件能够检测已经固化成型的打印层的边缘的平整度，并分别控制第一铺粉组件和第二铺粉组件铺设粉体。
于本发明的一实施例中，打印组件设有打印平面，打印平面用于承载粉体，打印平面的宽度方向与第一铺粉口的宽度方向相同，且第一铺粉口的铺粉宽度大于或等于打印平面的宽度；第二铺粉口的铺粉宽度小于打印平面的宽度。
于本发明的一实施例中，第一铺粉口的铺粉宽度为a，第二铺粉口的铺粉宽度为b，满足，a/20≤b≤a/5。如此设置，有利于进一步提高第二铺粉组件的铺粉灵活性。
于本发明的一实施例中，第一铺粉组件包括：第一移动储粉仓和直线移动模组，第一铺粉口设于第一移动储粉仓的底部，第一移动储粉仓可滑动地连接于直线移动模组，直线移动模组用于驱动第一移动储粉仓沿着直线移动。如此设置，有利于降低第一铺粉组件的装配难度，进而降低激光打印***的生产成本。
于本发明的一实施例中，第二铺粉组件包括：第二移动储粉仓和水平移动模组，第二铺粉口设于第二移动储粉仓的底部，第二移动储粉仓可活动地连接于水平移动模组，水平移动模组用于驱动第二移动储粉仓在水平面内移动。如此设置，有利于降低第二铺粉组件的装配难度，进而降低激光打印***的生产成本。
于本发明的一实施例中，水平移动模组包括垂直设置的第一滑轨和第二滑轨，第二滑轨可滑动地连接于第一滑轨，且第二滑轨能够沿着第一滑轨移动，第二移动储粉仓可滑动地连接于第二滑轨，且第二移动储粉仓能够沿着第二滑轨移动。
于本发明的一实施例中，第二移动储粉仓包括转动台、仓体、铺粉头和控制阀，仓体一端通过转动台可转动地连接于铺粉头，仓体另一端可拆卸地连接于水平移动模组，仓体用于储存粉体，铺粉头用于铺设粉体，第二铺粉口设于铺粉头的底部，控制阀设于仓体和铺粉头的连接通道处，以控制连接通道的通断。如此设置，有利于精确控制第二铺粉组件的铺粉过程。
于本发明的一实施例中，视觉控制组件包括视觉传感器和控制器，控制器分别电连接视觉传感器、第一铺粉组件和第二铺粉组件，视觉传感器能够检测已经固化成型的打印层的边缘平整度，并将数据传输至控制器，控制器通过视觉传感器检测到的数据分别控制第一铺粉组件和第二铺粉组件铺设粉体。
于本发明的一实施例中，打印组件包括打印板和壳体，壳体设有密封腔，打印板设于密封腔内，且打印板用于承载待打印的粉体；
激光打印***还包括氛围组件，氛围组件分别通过进气管道和出气管道连通密封腔，氛围组件通过进气管道向密封腔内输入惰性气体，并使密封腔内的原有气体通过出气管道回流至氛围单元。
本发明还提供一种激光打印方法，采用如以上任意一个实施例所述的激光打印***，该激光打印方法包括以下步骤：
第一铺粉组件在打印组件内铺设第一层粉体，激光发射组件发射激光并照射第一层粉体，以使第一层粉体固化成第一层打印层，
视觉控制组件检测第一层打印层的边缘平整度，
当第一层打印层边缘平整时，视觉控制组件控制第一铺粉组件继续铺设第二层粉体，且激光发射组件发射激光以照射第二层粉体，以使第二层粉体固化成第二层打印层，
当第一层打印层边缘不平整时，视觉控制组件控制第二铺粉组件避开第一层打印层边缘不平整的部分，并先在第一层打印层中部平整的部分铺设粉体，再从第一层打印层中部平整的部分朝向靠近第一层打印层边缘不平整的部分铺设粉体，直至铺设完第二层粉体，且激光发射组件发射激光以照射第二层粉体，以使第二层粉体固化成第二层打印层，
打印第三层打印层至打印第N层打印层的操作步骤参照打印第二层打印层的操作步骤，直至打印出整个3D打印模型。
本发明提供的激光打印***及方法，首先，第一铺粉组件在打印组件内铺设第一层粉体，激光发射组件发射激光并照射第一层粉体，以使第一层粉体固化成第一层打印层。之后，视觉控制组件检测第一层打印层的边缘平整度。当第一层打印层边缘平整时，视觉控制组件控制第一铺粉组件继续铺设第二层粉体，且激光发射组件发射激光以照射第二层粉体，以使第二层粉体固化成第二层打印层。当第一层打印层边缘不平整时，由于第二铺粉口的铺粉宽度小于第一铺粉口的铺粉宽度，因此，视觉控制组件控制第二铺粉组件避开第一层打印层边缘不平整的部分，并先从第一层打印层中部平整的部分铺设粉体，再从第一层打印层边缘不平整部分的内侧开始铺设粉体，直至铺设完第二层粉体，且激光发射组件发射激光以照射第二层粉体，以使第二层粉体固化成第二层打印层。以此类推，打印第三层打印层至打印第N层打印层的操作步骤参照打印第二层打印层的操作步骤，直至打印出整个3D打印模型。通过设置第二铺粉口的铺粉宽度小于第一铺粉口的铺粉宽度，如此，第二铺粉组件在铺粉的过程中能够有效避开第一层打印层边缘不平整的部分，从而避免了曲翘与移动状态的铺粉组件及粉堆发生干涉，进而导致打印失败的问题。
附图说明
图1为本发明一实施例的激光打印***的结构示意图；
图2为本发明一实施例的激光打印***的局部结构示意图；
图3为本发明一实施例的第二铺粉组件的结构示意图；
图4为本发明一实施例的第二移动储粉仓的结构示意图；
图5为本发明一实施例的激光打印***的电路连接图；
图6为本发明一实施例的激光打印***的打印状态图一；
图7为本发明一实施例的激光打印***的打印状态图二；
图8为本发明一实施例的激光打印***的打印具有曲翘部位时的打印状态图一；
图9为本发明一实施例的激光打印***的打印具有曲翘部位时的打印状态图二；
图10为本发明一实施例的激光打印***的打印具有曲翘部位时的打印状态图三；
图11为本发明一实施例的激光打印***的打印具有曲翘部位时的打印状态图四；
图12为本发明一实施例的激光打印***的打印具有曲翘部位时的打印状态图五；
图13为本发明一实施例的激光打印***的打印具有曲翘部位时的打印状态图六；
图14为本发明一实施例的激光打印***的打印具有曲翘部位时的打印状态图七；
图15为本发明一实施例的激光打印***的打印具有曲翘部位时的打印状态图八。
附图标记：100、供粉组件；110、粉体；101、曲翘；111、第一层打印层；112、第二层打印层；200、打印组件；210、打印平面；220、打印板；230、壳体；231、密封腔；300、第一铺粉组件；310、第一铺粉口；320、第一移动储粉仓；330、直线移动模组；331、第一驱动电机；332、第一轨道；400、第二铺粉组件；410、第二铺粉口；420、第二移动储粉仓；421、仓体；422、铺粉头；423、控制阀；424、转动台；430、水平移动模组；431、第一滑轨；432、第二滑轨；500、激光发射组件；600、视觉控制组件；601、视觉传感器；602、控制器；700、氛围组件；701、进气管道；702、出气管道；800、支撑架；900、升降床；901、回粉组件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
激光粉末床融合制造技术是增材制造的重要技术类型之一。激光粉末床融合制造技术遵循逐层成型原理，即通过成型缸与可升降的打印基板构成成型腔，铺粉组件向成型腔开口铺设厚度均匀的金属粉末薄层，进而通过功率激光扫描照射以及加热金属粉末薄层指定区域，使金属粉末薄层热熔之后冷却固化成型，该操作步序随打印基板逐层下降反复进行，所得片状金属固化物逐层累积，即可生成金属激光打印模型。
复杂金属工件打印成功率低的问题仍普遍存在，其中最频发的过程异常是成形中工件与铺粉组件刮擦甚至碰撞，导致工件与铺粉刮板损坏，严重时还会触发打印机故障报警，造成打印中断。诱发这类问题的根本原因在于：复杂金属工件的切片通常包含大量延展区域，即新打印层边缘超出已固化物的部分。由于缺少已固化物的机械约束、散热作用，新打印层边缘在融合后的冷却固化阶段，易发生收缩应力引发的曲翘101变形，当曲翘101变形幅度接近甚至凸出铺粉平面时，极易与移动状态的铺粉组件及粉堆发生干涉，尤其时曲翘101开口与铺粉方向相对时，粉堆粉末还会侵入曲翘101开口、进一步垫高曲翘101开口，导致铺粉组件与曲翘101部位发生自锁碰撞，进一步恶化干涉的严重程度。
请参阅图1，为了解决激光打印***在打印过程中容易与曲翘101部位发生干涉的问题，本发明提供一种激光打印***，激光打印***包括供粉组件100、打印组件200、第一铺粉组件300、第二铺粉组件400、激光发射组件500和视觉控制组件600。供粉组件100用于提供粉体110。打印组件200用于承载待打印的粉体110。第一铺粉组件300设于打印组件200的上方，第一铺粉组件300设有第一铺粉口310，供粉组件100提供的粉体110能够通过第一铺粉口310铺设于打印组件200。第二铺粉组件400设于打印组件200的上方，第二铺粉组件400设有第二铺粉口410，供粉组件100提供的粉体110能够通过第二铺粉口410铺设于打印组件200，且第二铺粉口410的铺粉宽度小于第一铺粉口310的铺粉宽度。激光发射组件500用于发射激光以照射铺设于打印组件200的粉体110，以使粉体110固化成型。视觉控制组件600电连接第一铺粉组件300和第二铺粉组件400，视觉控制组件600能够检测已经固化成型的打印层的边缘的平整度，并分别控制第一铺粉组件300和第二铺粉组件400铺设粉体110。
首先，第一铺粉组件300在打印组件200内铺设第一层粉体110，激光发射组件500发射激光并照射第一层粉体110，以使第一层粉体110固化成第一层打印层111。之后，视觉控制组件600检测第一层打印层111的边缘平整度。当第一层打印层111边缘平整时，视觉控制组件600控制第一铺粉组件300继续铺设第二层粉体110，且激光发射组件500发射激光以照射第二层粉体110，以使第二层粉体110固化成第二层打印层112。当第一层打印层111边缘不平整时，由于第二铺粉口410的铺粉宽度小于第一铺粉口310的铺粉宽度，因此，视觉控制组件600控制第二铺粉组件400避开第一层打印层111边缘不平整的部分，并先从第一层打印层111中部平整的部分铺设粉体110，再从第一层打印层111边缘不平整部分的内侧开始铺设粉体110，直至铺设完第二层粉体110，且激光发射组件500发射激光以照射第二层粉体110，以使第二层粉体110固化成第二层打印层112。以此类推，打印第三层打印层至打印第N层打印层的操作步骤参照打印第二层打印层112的操作步骤，直至打印出整个3D打印模型。通过设置第二铺粉口410的铺粉宽度小于第一铺粉口310的铺粉宽度，如此，第二铺粉组件400在铺粉的过程中能够有效避开第一层打印层111边缘不平整的部分，从而避免了曲翘101与移动状态的铺粉组件及粉堆发生干涉，进而导致打印失败的问题。
在一实施例中，如图1和图2所示，打印组件200设有打印平面210，打印平面210用于承载粉体110，打印平面210的宽度方向与第一铺粉口310的宽度方向相同，且第一铺粉口310的铺粉宽度大于或等于打印平面210的宽度。如此，第一铺粉组件300通过第一铺粉口310的一次铺粉便可覆盖整个打印平面210，从而大大提高了第一铺粉组件300的铺粉效率。并且，第二铺粉口410的铺粉宽度小于打印平面210的宽度。如此，便于灵活设置第二铺粉组件400的铺粉方向，有利于第二铺粉组件400避开第一层打印层111边缘的不平整部位。
为了进一步提高第二铺粉组件400的铺粉灵活性，在一实施例中，如图1-图4所示，第一铺粉口310的铺粉宽度为a，第二铺粉口410的铺粉宽度为b，满足，a/20≤b≤a/5。但不限于此，在其他实施例中，第二铺粉口410的铺粉宽度b还可以小于a/20，如此，能够进一步提高第二铺粉组件400的铺粉精度，从而提高整个激光打印***的打印精度。
为了降低第一铺粉组件300的装配难度，进而降低激光打印***的生产成本。在一实施例中，如图2所示，第一铺粉组件300包括第一移动储粉仓320和直线移动模组330，第一铺粉口310设于第一移动储粉仓320的底部，第一移动储粉仓320可滑动地连接于直线移动模组330，直线移动模组330用于驱动第一移动储粉仓320沿着直线移动。具体地，直线移动模组330包括第一驱动电机331和两根平行设置的第一轨道332，第一移动储粉仓320的两端分别连接于相对设置的第一轨道332，第一驱动电机331驱动第一移动储粉仓320沿着第一轨道332的长度方向移动。
为了降低第二铺粉组件400的装配难度，进而降低激光打印***的生产成本。在一实施例中，如图3和图4所示，第二铺粉组件400包括第二移动储粉仓420和水平移动模组430，第二铺粉口410设于第二移动储粉仓420的底部，第二移动储粉仓420可活动地连接于水平移动模组430，水平移动模组430用于驱动第二移动储粉仓420在水平面内移动。具体地，在一实施例中，水平移动模组430包括垂直设置的第一滑轨431和第二滑轨432，第二滑轨432可滑动地连接于第一滑轨431，且第二滑轨432能够沿着第一滑轨431移动，第二移动储粉仓420可滑动地连接于第二滑轨432，且第二移动储粉仓420能够沿着第二滑轨432移动。
为了精确控制第二铺粉组件400的铺粉过程，在一实施例中，如图3和图4所示，第二移动储粉仓420包括转动台424、仓体421、铺粉头422和控制阀423，仓体421一端通过转动台424可转动地连接于铺粉头422，仓体421另一端可拆卸地连接于水平移动模组430，仓体421用于储存粉体110，铺粉头422用于铺设粉体110，第二铺粉口410设于铺粉头422的底部。铺粉头422在铺粉过程中，控制器602通过控制转动台424驱动铺粉头422转动，以使铺粉头422始终沿着铺粉方向前进。控制阀423设于仓体421和铺粉头422的连接通道(图未示)处，以控制连接通道的通断。需要说明的是，铺粉头422底部边缘区域倒有圆角，如此，进一步避免铺粉头422的底部与曲翘101部位发生干涉，从而进一步提高了激光打印***的打印成功率。
在一实施例中，如图1和图5所示，视觉控制组件600包括视觉传感器601和控制器602，控制器602分别电连接视觉传感器601、第一铺粉组件300和第二铺粉组件400，视觉传感器601能够检测已经固化成型的打印层的边缘平整度，并将数据传输至控制器602，控制器602通过视觉传感器601检测到的数据分别控制第一铺粉组件300和第二铺粉组件400铺设粉体110。当然，控制器602还可以分别电连接供粉组件100、第一铺粉组件300、第二铺粉组件400和激光发射组件500。
进一步地，在一实施例中，如图1所示，激光打印***还包括支撑架800，打印组件200包括打印板220和壳体230，其中，打印板220用于承载待打印的粉体110。壳体230设于支撑架800的上方，壳体230设有密封腔231，打印板220、供粉组件100、第一铺粉组件300和第二铺粉组件400均设于密封腔231内。视觉控制组件600和激光发射组件500均设于壳体230的上端，且供粉组件100分别连通设于密封腔231内的第一铺粉组件300和第二铺粉组件400，激光发射组件500用于发射激光的头部伸入密封腔231内。壳体230的下方还设有升降床900和回粉组件901，升降床900连接打印板220，以带动打印板220沿着竖直方向升降移动，当激光打印***打印完成一个打印层时，升降床900带动打印板220下降一个打印层的高度，为下一次打印做好准备。当打印板220上有多余的粉体110时，第一铺粉组件300或者第二铺粉组件400可将多余的粉体110送入回粉组件901。
通常，粉体110为金属粉末，为了防止打印过程中，金属粉末发生氧化，从而提高激光打印***的打印成功率。在一实施例中，如图1所示，激光打印***还包括氛围组件700。氛围组件700分别通过进气管道701和出气管道702连通密封腔231，氛围组件700通过进气管道701向密封腔231内输入惰性气体，并使密封腔231内的原有气体通过出气管道702回流至氛围单元。通常，氛围单元提供的惰性气体可以是氮气、氦气或者二氧化碳等非氧化性气体。
请参阅图6-图15，本发明还提供一种激光打印方法，采用如以上任意一个实施例所述的激光打印***，该激光打印方法包括以下步骤：第一铺粉组件300在打印组件200内铺设第一层粉体110，激光发射组件500发射激光并照射第一层粉体110，以使第一层粉体110固化成第一层打印层111。视觉控制组件600检测第一层打印层111的边缘平整度。当第一层打印层111边缘平整时，视觉控制组件600控制第一铺粉组件300继续铺设第二层粉体110，且激光发射组件500发射激光以照射第二层粉体110，以使第二层粉体110固化成第二层打印层112。当第一层打印层111边缘不平整时，视觉控制组件600控制第二铺粉组件400避开第一层打印层111边缘不平整的部分，并先在第一层打印层111中部平整的部分铺设粉体110，再从第一层打印层111中部平整的部分朝向靠近第一层打印层111边缘不平整的部分铺设粉体110，直至铺设完第二层粉体110。且激光发射组件500发射激光以照射第二层粉体110，以使第二层粉体110固化成第二层打印层112。打印第三层打印层至打印第N层打印层的操作步骤参照打印第二层打印层112的操作步骤，直至打印出整个3D打印模型。
进一步地，如图6-图15所示，激光打印方法包括以下步骤，
S001，启动氛围单元，设定氛围单元的循环过滤风速并检测密封腔231内的氧浓度，直至密封腔231内的氧浓度降低至预设范围内，之后，向供粉组件100内添加金属粉末；
S002，控制器602发出指令控制升降台、第一铺粉组件300和第二铺粉组件400返回零位，而后，控制器602控制升降台驱动打印板220下降单个打印层的厚度所对应高度；
S003，控制器602加载3D打印模型的切片数据包，并令当前打印层为第一层打印层111，且控制器602选择第一铺粉组件300进行铺粉；
S004，控制器602控制控制第一铺粉组件300对打印平面210实施铺粉，且控制器602控制第一铺粉组件300将剩余粉末推入回粉组件901内；
S005，控制器602发送第一层打印层111的切片数据至激光发射组件500，控制器602控制激光发射组件500根据切片数据定义的激光功率、光斑大小、线速度以及扫描路径等参数扫描第一层打印层111所在的粉体110并得到固化成型的第一层打印层111；
S006，控制器602读取视觉传感器601检测的数据，并与切片数据比对结果互相校核，以判断当前第一层打印层111是否发生曲翘101，若发生曲翘101则选择第二铺粉组件400进行下一次铺粉，若不发生曲翘101则选择第一铺粉组件300进行下一次铺粉；
S007，控制器602发出下降指令至升降床900，控制升降床900驱动打印板220下降单个打印层的厚度所对应高度，并令当前打印层为第二层打印层112；
S008，控制器602判断当前打印层的层号是否超过已加载切片数据包的最大层号，如果是则表示3D打印模型已经全部打印完成，即终止打印流程，否则返回步骤S004。
以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种激光打印***，其特征在于，包括：
供粉组件(100)，用于提供粉体(110)；
打印组件(200)，用于承载待打印的粉体(110)；
第一铺粉组件(300)，设于所述打印组件(200)的上方，所述第一铺粉组件(300)设有第一铺粉口(310)，所述供粉组件(100)提供的粉体(110)能够通过所述第一铺粉口(310)铺设于所述打印组件(200)；
第二铺粉组件(400)，设于所述打印组件(200)的上方，所述第二铺粉组件(400)设有第二铺粉口(410)，所述供粉组件(100)提供的粉体(110)能够通过所述第二铺粉口(410)铺设于所述打印组件(200)，且所述第二铺粉口(410)的铺粉宽度小于所述第一铺粉口(310)的铺粉宽度；
激光发射组件(500)，用于发射激光以照射铺设于所述打印组件(200)的粉体(110)，以使所述粉体(110)固化成型；以及
视觉控制组件(600)，电连接所述第一铺粉组件(300)和所述第二铺粉组件(400)，所述视觉控制组件(600)能够检测已经固化成型的打印层的边缘的平整度，并分别控制所述第一铺粉组件(300)和所述第二铺粉组件(400)铺设粉体(110)。
2.根据权利要求1所述的激光打印***，其特征在于，所述打印组件(200)设有打印平面(210)，所述打印平面(210)用于承载粉体(110)，所述打印平面(210)的宽度方向与所述第一铺粉口(310)的宽度方向相同，且所述第一铺粉口(310)的铺粉宽度大于或等于所述打印平面(210)的宽度；所述第二铺粉口(410)的铺粉宽度小于所述打印平面(210)的宽度。
3.根据权利要求1所述的激光打印***，其特征在于，所述第一铺粉口(310)的铺粉宽度为a，所述第二铺粉口(410)的铺粉宽度为b，满足，a/20≤b≤a/5。
4.根据权利要求1所述的激光打印***，其特征在于，所述第一铺粉组件(300)包括：第一移动储粉仓(320)和直线移动模组(330)，所述第一铺粉口(310)设于所述第一移动储粉仓(320)的底部，所述第一移动储粉仓(320)可滑动地连接于所述直线移动模组(330)，所述直线移动模组(330)用于驱动所述第一移动储粉仓(320)沿着直线移动。
5.根据权利要求1所述的激光打印***，其特征在于，所述第二铺粉组件(400)包括：第二移动储粉仓(420)和水平移动模组(430)，所述第二铺粉口(410)设于所述第二移动储粉仓(420)的底部，所述第二移动储粉仓(420)可活动地连接于所述水平移动模组(430)，所述水平移动模组(430)用于驱动所述第二移动储粉仓(420)在水平面内移动。
6.根据权利要求5所述的激光打印***，其特征在于，所述水平移动模组(430)包括垂直设置的第一滑轨(431)和第二滑轨(432)，所述第二滑轨(432)可滑动地连接于所述第一滑轨(431)，且所述第二滑轨(432)能够沿着第一滑轨(431)移动，所述第二移动储粉仓(420)可滑动地连接于所述第二滑轨(432)，且所述第二移动储粉仓(420)能够沿着第二滑轨(432)移动。
7.根据权利要求5所述的激光打印***，其特征在于，所述第二移动储粉仓(420)包括转动台(424)、仓体(421)、铺粉头(422)和控制阀(423)，所述仓体(421)一端通过所述转动台(424)可转动地连接于所述铺粉头(422)，所述仓体(421)另一端可拆卸地连接于所述水平移动模组(430)，
所述仓体(421)用于储存粉体(110)，所述铺粉头(422)用于铺设粉体(110)，所述第二铺粉口(410)设于所述铺粉头(422)的底部，所述控制阀(423)设于所述仓体(421)和所述铺粉头(422)的连接通道处，以控制所述连接通道的通断。
8.根据权利要求1所述的激光打印***，其特征在于，所述视觉控制组件(600)包括视觉传感器(601)和控制器(602)，所述控制器(602)分别电连接所述视觉传感器(601)、所述第一铺粉组件(300)和所述第二铺粉组件(400)，所述视觉传感器(601)能够检测已经固化成型的打印层的边缘平整度，并将数据传输至所述控制器(602)，所述控制器(602)通过所述视觉传感器(601)检测到的数据分别控制所述第一铺粉组件(300)和所述第二铺粉组件(400)铺设粉体(110)。
9.根据权利要求1所述的激光打印***，其特征在于，所述打印组件(200)包括打印板(220)和壳体(230)，所述壳体(230)设有密封腔(231)，所述打印板(220)设于所述密封腔(231)内，且所述打印板(220)用于承载待打印的粉体(110)；
所述激光打印***还包括氛围组件(700)，所述氛围组件(700)分别通过进气管道(701)和出气管道(702)连通所述密封腔(231)，所述氛围组件(700)通过所述进气管道(701)向所述密封腔(231)内输入惰性气体，并使所述密封腔(231)内的原有气体通过所述出气管道(702)回流至所述氛围单元。
10.一种激光打印方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任意一项所述的激光打印***，该激光打印方法包括以下步骤：
所述第一铺粉组件(300)在所述打印组件(200)内铺设第一层粉体(110)，所述激光发射组件(500)发射激光并照射所述第一层粉体(110)，以使所述第一层粉体(110)固化成第一层打印层(111)，
所述视觉控制组件(600)检测第一层打印层(111)的边缘平整度，
当第一层打印层(111)边缘平整时，所述视觉控制组件(600)控制所述第一铺粉组件(300)继续铺设第二层粉体(110)，且所述激光发射组件(500)发射激光以照射所述第二层粉体(110)，以使所述第二层粉体(110)固化成第二层打印层(112)，
当第一层打印层(111)边缘不平整时，所述视觉控制组件(600)控制所述第二铺粉组件(400)避开第一层打印层(111)边缘不平整的部分，并先在第一层打印层(111)中部平整的部分铺设粉体(110)，再从第一层打印层(111)中部平整的部分朝向靠近第一层打印层(111)边缘不平整的部分铺设粉体(110)，直至铺设完第二层粉体(110)，且所述激光发射组件(500)发射激光以照射所述第二层粉体(110)，以使所述第二层粉体(110)固化成第二层打印层(112)，
打印第三层打印层至打印第N层打印层的操作步骤参照打印第二层打印层(112)的操作步骤，直至打印出整个3D打印模型。
CN202111446806.XA 2021-11-30 2021-11-30 激光打印***及方法 Active CN114367679B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111446806.XA CN114367679B (zh) 2021-11-30 2021-11-30 激光打印***及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111446806.XA CN114367679B (zh) 2021-11-30 2021-11-30 激光打印***及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114367679A true CN114367679A (zh) 2022-04-19
CN114367679B CN114367679B (zh) 2023-10-31

Family

ID=81139284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111446806.XA Active CN114367679B (zh) 2021-11-30 2021-11-30 激光打印***及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114367679B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106735216A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 华中科技大学 一种金属零件的增减材复合制造装备及方法
CN107855525A (zh) * 2017-12-12 2018-03-30 湖北工业大学 一种激光粉末快速烧结铺粉装置
JP2020128584A (ja) * 2019-02-12 2020-08-27 トヨタ自動車株式会社 積層造形方法
CN112496352A (zh) * 2021-02-07 2021-03-16 西安赛隆金属材料有限责任公司 一种粉床电子束增材制造设备及方法
CN112643055A (zh) * 2020-12-16 2021-04-13 重庆机电增材制造有限公司 一种零件翘曲变形矫正装置
CN213916108U (zh) * 2020-09-28 2021-08-10 武汉阿尔法激光有限公司 双向铺粉装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106735216A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 华中科技大学 一种金属零件的增减材复合制造装备及方法
CN107855525A (zh) * 2017-12-12 2018-03-30 湖北工业大学 一种激光粉末快速烧结铺粉装置
JP2020128584A (ja) * 2019-02-12 2020-08-27 トヨタ自動車株式会社 積層造形方法
CN213916108U (zh) * 2020-09-28 2021-08-10 武汉阿尔法激光有限公司 双向铺粉装置
CN112643055A (zh) * 2020-12-16 2021-04-13 重庆机电增材制造有限公司 一种零件翘曲变形矫正装置
CN112496352A (zh) * 2021-02-07 2021-03-16 西安赛隆金属材料有限责任公司 一种粉床电子束增材制造设备及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114367679B (zh) 2023-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10648844B2 (en) Gas flow characterization in additive manufacturing
US7790096B2 (en) Thermal management system for a removable build chamber for use with a laser sintering system
JP4805704B2 (ja) 高速試作および製造装置における取外し可能な構築チャンバの位置決め
CN111406234B (zh) 用于构建表面映射的设备和方法
KR20180042306A (ko) 적층 제조 시스템을 위한 프린트헤드 모듈들의 어레이
JP4857056B2 (ja) 粉末焼結積層造形装置及び粉末焼結積層造形方法
CN104493491A (zh) 一种单缸式激光选区熔化与铣削复合加工的设备与方法
CN106964900A (zh) 一种应用于金属增材制造的叠层制造设备与方法
US20190134891A1 (en) Dmlm build platform and surface flattening
TWI794654B (zh) 層疊造形裝置
KR20180021185A (ko) 3차원 형상 조형물의 제조 방법 및 3차원 형상 조형물
CN114367679A (zh) 激光打印***及方法
CN113370532A (zh) 一种熔融层积成型3d打印的温度控制***及方法
CN111545747A (zh) 由温度变化导致的构建失败减少的用于增材制造部件的方法
JP4141379B2 (ja) 三次元物体の造形方法および造形装置
CN112692280B (zh) 层叠造型装置
WO2021044747A1 (ja) Ａｍ装置
KR101922793B1 (ko) 3차원 프린터
CN206689611U (zh) 一种应用于金属增材制造的叠层制造设备
CN114144270A (zh) Am装置
KR20190036842A (ko) 삼차원 프린터
US20230182389A1 (en) Method for an apparatus for the layerwise manufacture of 3d objects from particulate material
CN114378308A (zh) 激光打印方法及***
TW201716215A (zh) 積層製造方法
KR20190036854A (ko) 삼차원 프린터

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: 321000 Building A, No. 706, Huancheng North Road, Xinshi Street, Wucheng District, Jinhua City, Zhejiang Province

Patentee after: Zhejiang Positive Additive Manufacturing Co.,Ltd.

Address before: 311200 room 101-022, building 5, south bank, phase II, Xianghu Financial Town, Xianghu National Tourism Resort, Xiaoshan District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Patentee before: Hangzhou zhengzeng material manufacturing technology Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240612

Address after: Room 3372, 3rd Floor, Building A, No. 482 Qianmo Road, Xixing Street, Binjiang District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 310051

Patentee after: Hangzhou Dedi Intelligent Manufacturing Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 321000 Building A, No. 706, Huancheng North Road, Xinshi Street, Wucheng District, Jinhua City, Zhejiang Province

Patentee before: Zhejiang Positive Additive Manufacturing Co.,Ltd.

Country or region before: China