[實用新型]一種適用于激光掃描粉末燒結增材制造的復合預熱裝置

有效

• 申請號: 201520572847.7
• 申請日: 2015-07-30
• 公開（公告）號: CN205044188U
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 王曉斌;陳天培;吳曉堅;陳國清;沈其文;黃歡強;曾源
• 申請（專利權）人: 廣東奧基德信機電有限公司
• 主分類號: B29C67/04
• 分類號: B29C67/04;B29C35/02
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 郭官厚

技術領域

本實用新型涉及一種適用于激光掃描粉末燒結增材制造的復合預熱裝置，屬于增材制造設備領域。

背景技術

采用選擇性激光燒結(SelectiveLaserSintering,SLS)技術制造非金屬零件的增材制造系統，CO2激光具有較大的光斑直徑，非金屬粉末對CO2激光束的吸收率較高，被快速移動的激光束掃描后快速燒結，可以制造任意復雜的模型零件。

由于非金屬粉末在快速掃描燒結過程中形成較大的溫度梯度而在內部產生熱應力，易導致零件出現局部變形、翹曲等缺陷，尺寸精度差。根據工藝實踐，必須在掃描開始前對粉床預熱。目前現狀是在工作腔上方安裝加熱罩，有可移動的，有固定的，其預熱的溫度場使整個工作腔保持較高的溫度，對粉末的加熱效果并不理想，加熱罩也有礙出件操作，而且熱量容易傳導至工作腔頂部的激光掃描系統，造成振鏡系統過熱，影響振鏡掃描精度。預熱溫度場的設計是設備應考慮的主要問題之一。

發明內容：

針對現有SLS增材制造系統中預熱裝置存在的不足，本實用新型提供了一種通過模型基板加熱和通過雙向鋪粉裝置加熱的復合預熱結構，即一種適用于激光掃描粉末燒結增材制造的復合預熱裝置。

一種適用于激光掃描粉末燒結增材制造的復合預熱裝置，包括CO2激光掃描裝置(1)、密閉的工作腔(2)、上落粉斗(3)和工作缸(7)，CO2激光掃描裝置(1)位于工作腔(2)的上方，工作腔(2)的底部設有工作缸(7)，其特征在于：還包括帶加熱雙向鋪粉裝置(4)；所述工作缸(7)內部設置有活塞組件(8)，活塞組件(8)包括模型基板(801)、電加熱板(802)、隔熱板(803)和活塞(805)，活塞組件(8)沿工作缸(7)豎直方向上下運動。

所述上落粉斗(3)為帶加熱雙向鋪粉裝置(4)提供粉末，當帶加熱雙向鋪粉裝置(4)在模型基板(801)上鋪一層預熱的粉末后，啟動CO2激光掃描裝置(1)使粉末燒結固化；工作缸(7)的活塞組件(8)帶動制件下降一層的距離，帶加熱雙向鋪粉裝置(4)鋪粉，進入下一個工作循環直至制件完成。

所述模型基板(801)底面的槽中安裝有為模型基板(801)加熱的電加熱板(802)，電加熱板(802)下方設置有隔熱板(803)，模型基板(801)、電加熱板(802)和隔熱板(803)三件組合安裝在活塞(805)上，工作時隨活塞(805)上下運動；與模型基板(801)上的溫度傳感器相連接的溫度傳感器連接線(806)、以及與電加熱板(802)相連接的電加熱板連結線(807)穿過活塞(805)與外部控制裝置連接；電加熱板(802)的通斷由溫度傳感器檢測粉床溫度控制。隔熱板(803)的作用是減少熱量傳導給活塞(805)。工作缸(7)的外側裝有保溫板(9)，可減少通過缸壁向外散熱，使模型基板(801)上的粉末和制件有獲得相對穩定的溫度場。在活塞(805)上部與工作缸(7)腔體接觸處設置有活塞密封(9)。

所述帶加熱的雙向鋪粉裝置(4)包括聯接板(401)、攪拌輥(403)、粉槽聯接塊(404)、雙向刮刀(406)和避免槽內粉末過熱造成結塊的粉槽隔熱板(402)；在粉槽聯接塊(404)下方安裝有兩根加熱管(405)，電加熱管(405)的通斷，由紅外測溫儀檢測粉床溫度控制。帶加熱的雙向鋪粉裝置(4)具有加熱和鋪粉的功能，由自動控制裝置控制作左右間歇鋪粉運動。攪拌輥(403)與攪拌輥傳動裝置連接，可以使落粉順暢。

本實用新型的有益效果是：通過電加熱板對模型基板上的粉末和制件直接加熱，加熱的溫度可控，工作缸外側設置有保溫板保溫，使工作缸內的粉末和制件獲得相對穩定的預熱溫度場，有利于粉末的燒結，釋放應力，減少變形；帶加熱的雙向鋪粉裝置具有鋪粉和對已鋪粉加熱功能，既對粉層預熱，通過粉槽隔熱板又可避免上面槽中粉末過熱造成結塊，攪拌輥還可以使落粉順暢；模型基板加熱與帶加熱雙向鋪粉裝置的復合預熱的溫度場主要集中在工作缸的粉末或制件區域，制件制作開始時模型基板直接對上方的粉末加熱，溫度高易于粉末燒結，隨著行程的增加有利于制件應力的釋放，減少變形，并避免在工作腔上方布置加熱罩，使工作腔保持較高的溫度，造成對激光振鏡掃描系統的過熱影響。因兩種溫度可控，也有利于不同材料的工藝試驗。

附圖說明

圖1是本實用新型的復合預熱3D掃描系統組成示意圖。

圖2是帶加熱雙向鋪粉裝置示意圖。

圖3是攪拌落粉示意圖。

圖4是帶電加熱板的模型基板示意圖。