[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

技術領域

本發明涉及3D打印設備領域，尤其涉及一種3D打印的粉末離心供給、振動緊實裝置及方法。

背景技術

3D打印技術即快速成形制造技術的一種，是直接根據產品的三維實體模型數據，經計算機處理后，將三維實體模型轉化為許多平面模型的疊加，最后由計算機控制將產品逐層打印出來。特別是使用電子束，將金屬粉末一層一層的熔化生成致密零件的電子束熔融(EBM)技術具有能量利用率高、加工速度快、運行成本低、高真空保護等優點，已成為高性能復雜粉末冶金件的理想快速制造技術。電子束熔融(EBM)技術的關鍵指標之一就是致密度，而鋪粉過程中粉末顆粒間的緊實度、均勻性以及每個鋪粉層之間的結合緊實度對于最終產品的致密度產生至關重要的影響。

現有EBM設備中鋪粉結構過于單一，單純通過刮板的直線運動帶動粉末鋪滿工作基板。但對于粉末而言，只有水平面的力使其布滿于工作基板，沒有豎直方向的力使得粉末顆粒與粉末顆粒間的間距減小，即提高粉末顆粒間緊實度。以及對于每個鋪粉層而言，現有只使用刮板鋪粉的方法并不能在豎直方向上促使鋪粉層與鋪粉層之間的結合更加緊實。且單純使用刮板的傳統方法，由于刮板材質的選擇以及外形的設計，無法確保在工作基板上所鋪金屬粉末顆粒的均勻性和一致性。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種3D打印的粉末離心供給、振動緊實裝置及方法。

本發明通過下述技術方案實現：

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；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；儲粉室1不設底板。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

所述篩網304與離心鋪粉器3的灑粉口303為可拆卸式連接。

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。

一種3D打印的粉末離心供給、振動緊實裝置的運行方法，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；