[實用新型]一種激光3D打印設備

有效

• 申請號: 201420287352.5
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN203817391U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 王曉斌;陳天培;吳曉堅;呂祺盛
• 申請（專利權）人: 廣東奧基德信機電有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B29C67/00;B28B1/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于增材制造領域，特別是涉及一種基于掃描振鏡利用激光將粉末逐層熔化/融化堆積成型的激光3D打印設備以及3D打印成型方法。?

背景技術

激光3D打印作為一種增材制造技術，具有較高的打印精度和打印速度，材料適用范圍廣，適用于多種金屬或非金屬材料的加工成型，近年來發展迅速。與擠出成型的3D打印方式不同，激光3D打印是一種基于掃描振鏡利用激光將平鋪好的粉末逐層熔化/融化，然后固化堆積成型的3D打印成型方法。其原理是先由CAD三維造型軟件設計出所需零件的計算機三維實體模型，然后按工藝要求將其按一定厚度分解成一系列二維截面，即把原來的三維立體信息變成二維平面信息，激光通過掃描振鏡掃描待成型粉末，一層熔化/融化成型固化后，再在上面覆蓋一層粉末，逐層掃描熔化/融化疊加，最終形成了所需要的原型或零件，適合于制造高精度和表面光潔度的零部件。?

為確保成型精度，減少或消除因為粉末加工前后溫差過大造成的熱應力，在激光掃描將粉末熔化的前后，需要將粉末預熱到較為接近其熔融溫度。因此，成型工作腔內的溫度較高，熱膨脹對激光3D打印設備的運動部件如鋪粉裝置造成不利影響，降低運動精度。為降低這種不利影響，就需要盡可能使控制運動精度的部件遠離溫度影響區。?

CN201300207Y公開了“一種金屬零件選區激光熔化快速成型設備”，包括激光器、掃描振鏡、成型缸、送粉缸以及鋪粉裝置、加熱板等，其加熱板位于固定在成型缸的基板下方，成型粉末鋪設在基板之上，加熱板通過熱傳導對粉末進行預熱。這種設備的溫度影響區較小，而且鋪粉裝置懸于熱影響區的上方，基本上不受熱傳導的影響，可保證鋪粉裝置的運動精度。然而這種設備的送粉缸中的粉末并未得到預熱，需要由鋪粉裝置將粉末鋪設在成型缸后才能得到預熱，增加了成型等待時間，而且隨著待成型工件在基板上逐層疊加打印，厚度不斷增加，熱量難以傳遞到鋪設在工件已成型部分表面上的待成型粉末，待成型粉末不能得到充分預熱，影響成型效果。因此，這種裝備適用于導熱性能良好的金屬粉末的激光3D打印，而且對零件的厚度尺寸也有一定限制。對于導熱性能不佳或大厚度尺寸的成型工件，由于熱傳導溫度梯度的存在，待成型粉末不能得到有效預熱，加工成型困難。?

發明內容：

為解決現有技術的缺陷，本實用新型提供一種新型的激光3D打印設備，可對粉末進行有效預熱，同時避免預熱溫度對各運動部件的影響，確保機構的運動精度。本實用新型的技術方案如下：?

一種激光3D打印設備，包括機架、工作腔、激光掃描系統、鋪粉系統、氣氛保護凈化系統和預熱系統，所述激光掃描系統安裝在工作腔外頂部的上方，并且連接有信號控制線，通過信號線接受激光掃描的控制信號；工作腔內還設有預熱系統、送粉缸、成型缸、回收缸，預熱系統安裝于工作腔內的頂部下方，送粉缸、成型缸、回收缸并排設于工作腔的底部，預熱系統通過輻射照射加熱置于送粉缸和成型缸中的粉末，對粉末進行預熱；激光掃描系統產生激光并按照控制信號的要求逐層掃描成型缸中的粉末，將粉末按特定形狀熔/融成型。?

送粉缸和成型缸內設有可上下運動的活動板，活動板可沿送粉缸和成型缸的內壁上下運動，活動板的底部裝有活動板驅動機構和活動板導向機構，以保持活動板上下運動的靈活性和穩定性。?

所述活動板驅動機構是一種由伺服電機驅動的絲杠副，所述導向機構為導柱，伺服電機接受到驅動信號后，帶動螺母按設定角度旋轉，從而使活動板按規定的距離向上或向下移動。?

所述鋪粉系統包括刮板驅動裝置、刮板導向裝置、懸壁式刮板裝置，刮板驅動裝置和刮板導向裝置設置在工作腔外的鋪粉系統安裝座內，刮板驅動裝置是由電機帶動的絲杠副，刮板導向裝置為滑軌副，懸壁式刮板裝置的安裝板的一端安裝在滑軌副的滑塊上，并且與絲杠副的螺母固定在一起，安裝板的另一端則裝有刮板，設置在送粉缸的上方。鋪粉系統工作時，由電機帶動絲桿旋轉，螺母帶動刮板裝置沿滑軌作水平方向的直線運動，刮板依次經過送粉缸、成型缸和回收缸的上方，把送粉缸內的粉末平鋪到成型缸的活動板上。?

所述工作腔的頂板、側板、背板以及面板均為保溫隔熱板，背板是工作腔和鋪粉系統安裝座之間的分隔板，上面設有長槽，避免對懸壁式刮板裝置的安裝板的運動造成干涉，工作腔的正面還設有窗口鏡，窗口鏡關閉狀態下，工作腔、送粉缸、成型缸、回收缸以及鋪粉系統安裝座構成封閉空間，可減少工作腔內的熱量外傳，而且工作腔內的的背板阻擋了熱量向鋪粉系統安裝座的傳遞，預熱溫度對安裝座的影響較小，保證了刮板裝置的運動精度。?