[實(shí)用新型]3D打印裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520585149.0
• 申請(qǐng)日: 2015-08-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204912763U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬承偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 馬承偉
• 主分類(lèi)號(hào): B22F3/105
• 分類(lèi)號(hào): B22F3/105;B33Y30/00
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及3D打印裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的3D打印裝置主要包括以下三種：SLS(SelectiveLaserSintering)、SLM(SelectiveLaserMelting)和DMLS(DirectMetalLaserSintering)。上述三種3D打印裝置工作原理如下：

先在計(jì)算機(jī)上利用pro/e、UG、CATIA等三維造型軟件設(shè)計(jì)出零件的三維實(shí)體模型，然后通過(guò)切片軟件對(duì)該三維模型進(jìn)行切片分層，得到各截面的輪廓數(shù)據(jù)，由輪廓數(shù)據(jù)生成填充掃描路徑，設(shè)備將按照這些填充掃描線，控制激光束選區(qū)加工材料材料，逐步堆疊成三維零件。

(1)激光束開(kāi)始掃描前，通過(guò)送粉缸或者其他裝置送入一定量的材料，鋪粉輥或者鋪粉刮板等將材料帶到工作平面的基板上，形成一個(gè)均勻平整的粉層；

(2)在計(jì)算機(jī)控制下，激光束根據(jù)零件CAD模型的的第一層數(shù)據(jù)信息選擇性地熔化粉層中某一區(qū)域的材料，以成形零件的一個(gè)水平方向二維截面；

(3)該層輪廓熔掃描完畢后，工作缸下降一個(gè)切片層厚的距離，通過(guò)送粉缸或者其他裝置送入一定量的材料，鋪粉輥或者鋪粉刮板等將材料再將材料送到已經(jīng)熔化的材料上部，形成一個(gè)層厚的均勻粉層，計(jì)算機(jī)調(diào)入下一個(gè)層面的二維輪廓信息，并進(jìn)行加工；

(4)如此層層加工，直至成形過(guò)程完成，得到與三維實(shí)體模型相同的三維零件。

上述3D打印裝置的加工具有以下缺點(diǎn)：

加工過(guò)程都是一個(gè)對(duì)材料的熔化凝固或燒結(jié)凝固的過(guò)程，加工精度以及成型之后的表面質(zhì)量都與融化凝固或燒結(jié)凝固的熔池的大小密切相關(guān)。通常的加工精度僅能達(dá)到0.05mm，成型表面質(zhì)量在15um到50um之間，相比于傳統(tǒng)的減材制造(如切削等)，雖然，成型件經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的手工打磨或者采用噴丸、電解拋光等后續(xù)處理能夠獲得良好的表面質(zhì)量，但是當(dāng)零件內(nèi)部復(fù)雜且為關(guān)鍵部位功能，或者是一些精細(xì)零件時(shí)，上述后續(xù)處理方式將不再適用。

逐層加工過(guò)程中，前一層水平面的表面質(zhì)量直接影響到下一層的鋪粉均勻性，影響加工精度。金屬材料的打印中如果前一層的表面粗糙度值很大，甚至存在球化現(xiàn)象，則可能導(dǎo)致下一層的鋪粉過(guò)程無(wú)法完成，從而使得成型加工無(wú)法繼續(xù)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，如何提高3D打印形成器件的精度和表面質(zhì)量。

為此目的，本實(shí)用新型提出了一種3D打印裝置，包括：電子束發(fā)射器和功率密度調(diào)節(jié)元件，

所述功率密度調(diào)節(jié)元件在接收到第一指令時(shí)，將所述電子束發(fā)射器聚焦點(diǎn)的功率密度調(diào)節(jié)為第一功率密度，以使所述電子束發(fā)射器發(fā)射電子對(duì)加工平面的待成型材料進(jìn)行處理，和/或在所述加工平面設(shè)置待成型材料，以在加工平面逐層形成輪廓層；

所述功率密度調(diào)節(jié)元件在接收到第二指令時(shí)，將所述電子束發(fā)射器聚焦點(diǎn)的功率密度調(diào)節(jié)為第二功率密度，以使所述電子束發(fā)射器在形成每層輪廓層后和/或形成所述輪廓層的過(guò)程中，發(fā)射電子去除該層輪廓層中超出預(yù)設(shè)區(qū)域的材料，和/或去除該輪廓層中超出預(yù)設(shè)高度的材料。

優(yōu)選地，還包括：

真空室，其中，所述待成型材料位于所述真空室中；

抽真空元件，用于抽出所述真空室中的氣體。

優(yōu)選地，所述功率密度調(diào)節(jié)元件在接收到第三指令時(shí)，將所述電子束發(fā)射器聚焦點(diǎn)的發(fā)射功率密度調(diào)節(jié)為第三功率密度，以使所述電子束發(fā)射器發(fā)射電子在所述輪廓層的表面形成預(yù)設(shè)圖形。

優(yōu)選地，所述功率密度調(diào)節(jié)元件包括：

功率調(diào)節(jié)元件，根據(jù)接收到的指令調(diào)節(jié)所述電子束發(fā)射器發(fā)射電子的功率；

和/或

電子偏轉(zhuǎn)元件，根據(jù)接收到的指令調(diào)節(jié)所述電子束發(fā)射器發(fā)射電子的偏轉(zhuǎn)方向；

還包括：

時(shí)間控制元件，用于控制所述電子束發(fā)射器按照預(yù)定的工作時(shí)間和休止時(shí)間比發(fā)射電子。

優(yōu)選地，還包括：

送粉缸，用于向成型缸的加工平面上傳輸材料；

所述成型缸，用于控制所述加工平面運(yùn)動(dòng)，以根據(jù)每層輪廓層形成三維器件。

本實(shí)用新型還提出了一種3D打印裝置，包括：激光發(fā)射器和功率密度調(diào)節(jié)元件，

所述功率密度調(diào)節(jié)元件在接收到第四指令時(shí)，將所述激光發(fā)射器聚焦點(diǎn)的功率密度調(diào)節(jié)為第四功率密度，以使所述激光發(fā)射器發(fā)射激光對(duì)加工平面的待成型材料進(jìn)行處理，和/或在所述加工平面設(shè)置待成型材料，以在加工平面逐層形成輪廓層；