[發明專利]一種3D打印的粉末離心供給、振動緊實裝置及方法

有效

• 申請號: 201610940467.3
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN106424730B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 游東東;劉德暉;肖志瑜;張衛文
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/093;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡克永

1.一種3D打印的粉末離心供給、振動緊實裝置，包括成型室及設置在其內用于選區熔化粉末的電子束發生器、鋪粉工作臺(6)及其鋪粉機構；其特征在于所述粉末離心供給、振動緊實裝置包括：設置在成型室內的離心鋪粉器(3)、為離心鋪粉器(3)輸送粉末的給粉機構、設置在鋪粉工作臺(6)中下方的可升降的三維振動成型平臺(7)；

所述給粉機構包括儲粉室(1)、設置在儲粉室(1)出粉口(103)下方的送粉帶(2)；送粉帶(2)用于將儲粉室(1)內的粉末輸送至離心鋪粉器(3)；

所述離心鋪粉器(3)整體呈可旋轉且可在三維振動成型平臺(7)的工件成型區域上方平面移動的筒狀結構，其上下兩端開口逐漸擴大，上端開口為粉末接收口(301)，下端開口為灑粉口(303)，灑粉口(303)安裝有篩網(304)，用于將接收的粉末鋪灑至三維振動成型平臺(7)的工件成型區域。

2.根據權利要求1所述3D打印的粉末離心供給、振動緊實裝置，其特征在于所述送粉帶(2)的外表面間隔分布有用于收集粉末的送粉擋板(202)，送粉帶(2)由兩個主動輪(203)驅動；

當送粉擋板(202)攜帶的粉末運送至送粉帶(2)的出口端時，粉末在重力作用下跌落至離心鋪粉器(3)，在離心鋪粉器(3)的旋轉離心力作用，粉末由篩網(304)鋪灑在三維振動成型平臺(7)的工件成型區域，在三維振動成型平臺(7)的振動作用下使粉末緊實，再由鋪粉機構的剛性鋪粉刷(5)將緊實后的粉末按所需層厚刮平整。

3.根據權利要求1所述3D打印的粉末離心供給、振動緊實裝置，其特征在于所述離心鋪粉器(3)的旋轉動力，來自于與中部筒體(302)通過齒輪嚙合傳動的齒輪驅動機構(305)。

4.根據權利要求1所述3D打印的粉末離心供給、振動緊實裝置，其特征在于所述三維振動成型平臺(7)包括工作基板(701)、底板(705)和偏心振動電機(704)；工作基板(701)與底板(705)之間通過支撐桿固定；

該偏心振動電機(704)分為兩組，每組兩個，并分別固定在工作基板(701)的下方，這兩組偏心振動電機(704)轉軸的軸線方向相互垂直；當偏心振動電機(704)轉動時，驅動工作基板(701)在空間三維方向上的振動，進而通過振動使粉末緊實。

5.根據權利要求4所述3D打印的粉末離心供給、振動緊實裝置，其特征在于所述工作基板(701)由兩塊基本構成的夾層結構，在夾層結構的邊緣安裝有緩沖墊(702)；所述支撐桿的中部增設有橡膠墊(703)；所述底板(705)固定在升降臺(8)上，由升降臺(8)驅動三維振動成型平臺(7)上下運動。

6.根據權利要求2所述3D打印的粉末離心供給、振動緊實裝置，其特征在于所述剛性鋪粉刷(5)裝在直線導軌(4)上，直線導軌(4)安裝在成型室內側壁上，由鋪粉機構驅動其往復直線運動。

7.根據權利要求1至6中任一項所述3D打印的粉末離心供給、振動緊實裝置，其特征在于所述鋪粉工作臺(6)兩端的下方，分別設有一帶有粉末回收管(10)的粉末回收室(11)，粉末回收管(10)的上部連通鋪粉工作臺(6)上的粉末回收口(9)；粉末回收室(11)用于回收剛性鋪粉刷(5)鋪粉作業時剩余的粉末。

8.根據權利要求7所述3D打印的粉末離心供給、振動緊實裝置，其特征在于所述篩網(304)與離心鋪粉器(3)的灑粉口(303)為可拆卸式連接。

9.根據權利要求7所述3D打印的粉末離心供給、振動緊實裝置，其特征在于所述儲粉室(1)的內壁設有用于對粉末進行加熱的電加熱器(102)。

10.權利要求1至9中任一項所述3D打印的粉末離心供給、振動緊實裝置的運行方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：啟動儲粉室(1)內的電加熱器(102)，對粉末進行加熱；

步驟二：鋪粉作業開始時，主動輪(203)驅動送粉帶(2)運行；通過主動輪(203)的轉速以控制單次送粉量；

步驟三：當送粉擋板(202)攜帶的粉末運送至送粉帶(2)的出口端時，送粉擋板(202)往下傾斜，直至粉末在重力作用下跌落至離心鋪粉器(3)；

步驟四：在離心鋪粉器(3)的旋轉離心力作用下，粉末由篩網(304)鋪灑在三維振動成型平臺(7)的工件成型區域；與此同時，三維振動成型平臺(7)的兩組偏心振動電機(704)開始轉動，由于這兩組偏心振動電機(704)轉軸的軸線方向相互垂直，當它們同時轉動時，在偏心輪的作用下，使工作基板(701)在空間三維方向上振動，通過振動使粉末緊實；隨后鋪粉機構驅動直線導軌(4)上的剛性鋪粉刷(5)從鋪粉工作臺(6)的一端水平運動至鋪粉工作臺(6)的另一端，進而將振動緊實后的粉末按所需層厚刮平整，完成一次刮粉；接著由電子束發生器發生電子束在工作基板(701)的工件成型區域，按照加工零件的剖平面結構實現對粉末的熔化，完成一個加工層的打印；

步驟五：完成一個加工層的打印后，升降臺(8)驅動三維振動成型平臺(7)下降一個粉層厚度，接著繼續重復步驟四；如此循環，直至完成所有加工層的打印。