[發(fā)明專利]一種用于制造三維物體的裝置和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410298470.0
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104028757A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐璟;周智陽
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南華曙高科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/115;B29C67/00;B28B1/24
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造三維物體的裝置和方法。

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及一種用于制造三維物體的裝置和方法，更具體的，是一種通過激光作用將粉末材料逐層的、選擇性的固結(jié)疊加并形成三維物體的裝置和方法。

這種方法通常的的步驟為：通過一個粉末輸送系統(tǒng)和一個鋪粉系統(tǒng)將粉末鋪送到一個用于承載三維物體的缸體（成形缸）平面，激光根據(jù)三維物體的在各截面相應(yīng)的位置信息進行相應(yīng)的固結(jié)，一層截面固結(jié)完成后，缸體下降一定高度，進行新一輪的固結(jié)，如此往復(fù)經(jīng)若干層固結(jié)后最終得到三維物體。

在現(xiàn)有的該類裝置中，粉末的輸送方式可以自上向下，如可將粉末裝入漏斗，漏斗下方用滾筒封住，其中一側(cè)完全封住，另一側(cè)留出一定間隙用于出粉和控制出粉量，粉末在重力和滾筒摩擦力的作用下，沿著一定方向滾落，鋪粉系統(tǒng)將滾落的粉末鋪送至工作平面形成粉床。

粉末輸送的方式也可以自下而上，如通過一個裝有粉末的缸體（供粉缸）往復(fù)向上運動一定距離，向上輸送一定量的粉末，鋪粉系統(tǒng)將輸送的粉末鋪送至工作平面形成粉床。

以上兩種粉末輸送方式是在無壓力或微壓力下完成，因此粉床上粉末仍呈松散堆積狀態(tài)，其密度為理論密度（粉末的形貌均為球狀、粒徑分布趨于正態(tài)分布）的70%左右。粉床密度對固結(jié)過程有如下影響：粉床密度越小，粉末顆粒與顆粒之間間隙越大，固結(jié)過程中三維物體的收縮率越大，致密性越差，最終影響其三維物體的尺寸精度和機械性能。同時，粉床密度越大，其有效導(dǎo)熱系數(shù)也就越高，越有利于得到高質(zhì)量的三維物體制件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種用于制造三維物體的裝置和方法，提高用于構(gòu)建三維物體的待固結(jié)粉末的堆積密度。通過一加壓系統(tǒng)壓縮粉床內(nèi)粉末材料，減小其顆粒間空隙，使粉末堆積更加緊實，從而減小固結(jié)過程中發(fā)生的尺寸收縮，提高其致密性，獲得更高質(zhì)量的三維制件。

該目的可通過這樣一種裝置實現(xiàn)，其裝置通過激光作用將粉末材料逐層地固結(jié)在物體各橫截面相應(yīng)的位置，該裝置包括一用于承載已固結(jié)三維物體的成形缸體，該缸體可以提供粉末固結(jié)的工作平面。該裝置還包括一個加壓系統(tǒng)，用于壓縮已鋪好在表面的粉末材料，減小其粉末顆粒與顆粒之間的空隙。

按本發(fā)明所述的制造三維物體的裝置，其加壓系統(tǒng)包括一個固定組件和一個施壓組件。其中固定組件包括固定板和驅(qū)動機構(gòu)，固定板在加壓過程中位置固定，并與粉末發(fā)生擠壓作用；驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動固定板運動。施壓組件包括一組驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動成形缸作用于粉末材料進行壓縮。壓縮過程完成后，施壓組件返回原位置，完成對粉末一定位移量的壓縮。

按本發(fā)明所述的制造三維物體的裝置，加壓系統(tǒng)還可以為一氣動控制裝置，通過控制氣動控制裝置的壓強，實現(xiàn)對粉末以恒定壓力進行壓縮。

按本發(fā)明所述的制造三維物體的裝置，其加壓系統(tǒng)還有一個鎖定機構(gòu)，當(dāng)固定板運動到指定位置時自行鎖定，確保加壓過程中不發(fā)生位移偏轉(zhuǎn)。

此外，本發(fā)明的目的也通過用于制造三維物體的方法實現(xiàn)，所述方法包括：a）將制造三維物體的粉末材料鋪在底板或者已經(jīng)固結(jié)的層上；b）通過激光作用將粉末材料固結(jié)在三維物體在該橫截面相應(yīng)的位置上；通過一加壓系統(tǒng)對鋪在底板或者已固結(jié)層上的粉末材料在一定量的壓縮，提高粉末堆積致密度，然后再實行b）步驟。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，通過可對待固結(jié)的粉末材料進行壓縮，減小其顆粒間隙，提高堆積密度，進而減小固結(jié)過程中三維制件的尺寸收縮，提高其致密度，最終獲得更高質(zhì)量的三維制件。

本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，每次壓縮過程的壓縮量或壓力大小都是可控的，這有利于獲得精度更好的三維制件。

附圖說明

圖1為依據(jù)本發(fā)明的一種激光燒結(jié)裝置；

圖2為本發(fā)明的一種固定組件結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明的一種施壓組件結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明的另一種加壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明用于制造三維物體的方法流程圖。

具體實施方式

實施例1：