[發明專利]一種選擇性激光燒結SLS鋪粉滾筒

有效

• 申請號: 201610484156.0
• 申請日: 2016-06-28
• 公開（公告）號: CN106003724B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 趙占勇;李玉新;白培康;劉增祿;劉斌;王建宏
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B29C64/153
• 分類號: B29C64/153;B29C64/321;B22F3/105;C04B35/64;B33Y30/00;B33Y40/00
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技術領域

本發明屬于3D打印增材制造技術領域，涉及一種選擇性激光燒結SLS鋪粉滾筒。

背景技術

3D打印技術是快速成形技術的一種，是以數字模型為基礎，將材料逐層堆積制造出實體物品的新興制造技術，該技術將信息網絡技術與先進材料制備技術、數字制造技術緊密結合，是先進制造業的重要組成部分。3D打印技術可以大大拓展產品創意與創新空間；極大縮短新產品研發周期，降低研發成本；簡化制造環節，提高產品質量與可靠性；可以制造出一些傳統工藝無法加工的零部件，甚至能夠支撐個性化定制等高級創新模式的實現。與傳統制造方法相比，該技術具有生產周期短、精密程度高、成本低的優勢，并且可以靈活地改變設計方案，實現柔性生產，在新產品開發中具有廣闊的應用前景。

3D打印成形技術主要有選擇性激光燒結（SLS）、選擇性激光熔化（SLM）、光固化立體成形（SLA）等。選擇性激光燒結（SLS）成形時，送料缸上升，鋪粉滾筒移動，在工作平臺上鋪一層粉末，然后激光束在計算機控制下按照截面輪廓對粉末進行燒結，使粉末熔化繼而形成一層固體輪廓。第一層燒結完成后，工作臺下降一定高度，并在上面重鋪一層粉末，進行下一層燒結，如此循環，制備出零件。選擇性激光燒結材料主要有尼龍、蠟粉、ABS、覆膜砂、聚碳酸脂等材料。

目前選擇性激光燒結（SLS）成形時，仍存在以下問題：①成形粉末預熱系統復雜,加熱效率低。②一套鋪粉裝置不能對多種粉末鋪粉。傳統鋪粉裝置通常為單一的鋪粉刮刀或鋪粉滾筒，難以對多種粉末進行鋪粉，需要人工進行拆卸安裝。例如，當成形粉末為金屬粉、陶瓷粉、覆膜砂時，需要將鋪粉裝置人工換成鋪粉刮刀；成形粉末為樹脂、高分子等材料時，需要將鋪粉裝置人工換成鋪粉滾筒，此過程復雜，影響成形效率。③零件翹曲變形不能監測。鋪粉過程中，難以監測零件的翹曲變形，影響鋪粉滾筒的運動，從而影響鋪粉質量。

為了解決上述問題，本發明提出了一種選擇性激光燒結SLS鋪粉滾筒，該鋪粉滾筒具有以下功能：①鋪粉的同時能夠對粉末進行預熱，提高粉末預熱效率；②同時安裝鋪粉刮刀和鋪粉滾筒，能夠切換，實現對多種粉末進行鋪粉。③鋪粉刮刀或鋪粉滾筒前安裝零件翹曲變形監測裝置，能夠監測零件的翹曲變形，提醒操作者調整工藝參數，保證制品質量；該發明提高了SLS成形時鋪粉效率與鋪粉質量，從而提高了制品質量及生產效率，對SLS成形技術的發展具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提出一種選擇性激光燒結SLS鋪粉滾筒，能夠有效提高打印效率和產品質量，制備組織性能優良的制品。

本發明為了實現上述目的所采用的技術方案是：

一種選擇性激光燒結SLS鋪粉滾筒，包括空心鋪粉滾筒、鋪粉刮刀、滾筒支架、加熱系統、測溫系統、變形監測裝置以及控制系統；

所述空心鋪粉滾筒和鋪粉刮刀安裝在滾筒支架上，空心鋪粉滾筒內部安裝有測溫系統和加熱系統，用于對空心鋪粉滾筒進行測溫和預熱，空心鋪粉滾筒前面安裝鋪粉刮刀，鋪粉刮刀和空心鋪粉滾筒之間通過連接桿連接，連接桿中部加工有滑槽，滑槽內設置有連接桿固定螺栓擰在滾筒支架上，所述鋪粉刮刀兩側加工有滑槽，滑槽內設置鋪粉刮刀固定螺栓擰在滾筒支架側壁上，鋪粉刮刀兩側設置變形監測裝置支架，變形監測裝置通過變形監測裝置固定螺栓固定在變形監測裝置支架上，所述控制系統分別與加熱系統、測溫系統和變形監測裝置連接，用于控制加熱系統、測溫系統和變形監測裝置。

所述加熱系統主要包括加熱棒，測溫系統主要包括測溫電偶，加熱棒和測溫電偶均設置于空心鋪粉滾筒的內部，通過控制系統處理測溫數據并調節加熱棒工作；

所述鋪粉刮刀上設置有刮刀耳朵，連接桿的兩端分別和刮刀耳朵及空心鋪粉滾筒通過螺栓鉸鏈在一起；

所述空心鋪粉滾筒材質可選H13、17Ni12Mo2302、1Cr18Ni9304、0Cr19Ni9304L、W6Mo5Cr4V2等，空心鋪粉滾筒內徑為10-20mm，外徑為15-25mm，空心鋪粉滾筒內部為環形凸臺和環形凹槽結構，環形凸臺的寬度為5-10mm，凸臺高度為1-5mm；環形凹槽的寬度為5-10mm，凹槽的深度為1-5mm；

所述鋪粉刮刀材料采用高速鋼，形狀采用直角梯形結構，其中銳角為45°，鈍角為135°；

所述變形監測裝置主要由紅外線發射器和紅外線感應器組成，紅外線發射器和紅外線感應器分別通過螺栓固定在鋪粉刮刀兩側的變形監測裝置支架上，紅外線發射器不斷發出紅外線，并且不斷被紅外線感應器接收，當紅外線發射器發出的紅外線被翹曲變形零件擋住時，紅外線感應器接收不到紅外線，此時反饋信號會被傳遞給控制系統。