[發明專利]一種選擇性激光燒結SLS鋪粉預熱裝置

有效

• 申請號: 201610588024.2
• 申請日: 2016-07-25
• 公開（公告）號: CN106001575B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 白培康;趙占勇;王建宏;李玉新;劉斌;劉增祿
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B29C67/04;B33Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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鋪粉預熱裝置。

技術背景

3D打印快速成形技術是一種以三維CAD模型為基礎，運用粉末狀金屬或樹脂等可黏合材料，通過逐層疊加的原理，制造復雜零件。該過程不需要傳統的刀具、夾具和機床就可以制備出任意形狀的復雜零件。其主要特點有：設計制造一體化，由三維模型直接進行打印成形，在一定程度上實現了設計、制造的一體化。高度柔性，該技術不受零件形狀和結構的約束，使復雜模型直接制造成為產品模型。③縮短新產品的研制周期，降低研發成本。可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉換成真實的產品模型，從而可以對正處于設計階段的產品做出快速評價、修改及功能試驗，這樣既有效地縮短了產品的研發周期，又降低了經濟損耗。因此，3D打印快速成形技術發展對推進先進制造業的發展具有重要意義

選擇性激光燒結（SLS）技術屬于3D打印技術的一種，其工藝成形過程是：利用三維CAD軟件設計出所需零件的三維模型，將模型導入到成形設備。隨后進行鋪粉并刮平，用激光器在鋪平的粉末上進行燒結成形，當一層成形面燒結完成后，繼續重復上述過程，燒結切片層不停疊加，直到得到三維實體零件。SLS成形過程中所鋪粉末預熱是一個重要環節，如果所鋪粉末不預熱或預熱不均勻，成形件性能和精度將會下降，甚至不能燒結成形。對所鋪粉末加熱有兩個熱源，一是成形件本身對所鋪粉末的預熱，由于不斷被激光燒結疊加成形，成形件內部溫度較高。成形件截面尺寸不同，其內部溫度分布也不同，因此對不同部位所鋪粉末預熱也不同。二是加熱裝置對粉末進行預熱，為了使所鋪粉末預熱均勻，同時也是為了使成形件內部溫度分布均勻，防止成形件翹曲變形，需要用加熱裝置對所鋪粉末及成形件進行預熱，使所鋪粉末和成形件內部溫度均勻分布。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種選擇性激光燒結SLS鋪粉預熱裝置，該裝置由多個獨立預熱裝置組成，可以對不同區域進行不同溫度的預熱，也可以根據成形件的大小調整預熱區域。

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鋪粉預熱裝置，包括立柱、絲桿、驅動電機，上支架、下支架，高度調節板、紅外線測溫裝置、四棱錐空心殼體、加熱棒、反光板以及控制系統；所述上支架的兩側套接在水平固定的兩根絲桿上，絲杠兩端分別由立柱支撐，絲桿一端設置有驅動電機，用于驅動絲桿轉動，帶動上支架水平移動，上支架和下支架通過高度調節板連接，由螺栓固定，高度調節板可以調節下支架與鋪粉面的距離，上支架內側安裝紅外線測溫裝置，對所鋪粉末進行測溫，下支架的下部設置多個在立體空間內方向可調的四棱錐空心殼體，四棱錐空心殼體內部安裝多層加熱棒，內壁上還設置有反光板，對加熱棒輻射的熱量進行反射，提升加熱效率；單個的四棱錐空心殼體及安裝在殼體內部的加熱棒、反光板構成一個獨立的預熱裝置，每個預熱裝置和紅外線測溫裝置均與控制系統相連，根據紅外線測溫裝置反饋的信息，控制每個四棱錐空心殼體的朝向及其內部加熱棒的溫度，實現所鋪粉末預熱溫度的整體均勻性；

所述上支架、下支架及高度調節板均采用鋁合金材質；

所述四棱錐空心殼體采用鋁合金或不銹鋼材質，通過鑄造或沖壓成型；

所述下支架與四棱錐空心殼體連接部分為球形凹槽和球形凸臺結構，所述球形凹槽和球形凸臺大小匹配，球形凸臺可以在球形凹槽中自由轉動，實現四棱錐空心殼體在立體空間向各個方向旋轉，從而調整加熱方向和加熱面積；

所述四棱錐空心殼體內部加熱棒采用硅碳棒、陶瓷管內部安裝電阻絲或者加熱石英管；所述反光板為平直結構；

所述高度調節板內部為直槽口結構。

本發明的有益效果為：

本裝置由多個獨立的預熱裝置組成，將成形區分成多個可獨立預熱的小區域，可以調整獨立預熱裝置對不同區域進行不同溫度的預熱，從而實現成形粉末整體均勻預熱；每個獨立預熱裝置在立體空間內方向可調，能夠根據成形件的大小調整預熱區域，增加了預熱效率，節約了能源；本裝置可有效提高成形件精度及組織性能，對SLS成形技術的發展具有重要意義。

附圖說明

圖1是本裝置的整體結構示意圖；

圖2是本裝置中高度調節板的結構示意圖；

圖3是本裝置中下支架和四棱錐空心殼體的結構示意圖；

圖4是本裝置中四棱錐空心殼體內部結構示意圖；

圖5是本裝置中下支架與四棱錐空心殼體的連接部分示意圖；

圖6是本裝置中一個獨立預熱裝置的結構示意圖；