[發(fā)明專利]一種用于增材制造粉末流動(dòng)性檢測的設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710316475.5
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN106984816B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李曉庚
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙新材料產(chǎn)業(yè)研究院有限公司
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105;G01B11/30;G01N9/00;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 郭立中

本發(fā)明涉及一種用于增材制造粉末流動(dòng)性檢測的設(shè)備。該用于增材制造粉末流動(dòng)性檢測的設(shè)備包括密封的殼體（1），所述殼體（1）內(nèi)設(shè)置有用于鋪設(shè)粉末的鋪粉裝置，還包括用于測量粉末層表面形貌的表面形貌測量裝置，所述表面形貌測量裝置設(shè)置于鋪粉裝置的周圍。本發(fā)明的檢測設(shè)備利用模擬打印過程中的鋪粉工藝，對粉末進(jìn)行性能檢測，提高了對增材制造工藝的契合性；所表征的參數(shù)可以直接用于調(diào)整打印參數(shù)、選擇粉末材料、研制粉末材料等情況，具有節(jié)省時(shí)間、減少資源浪費(fèi)、代替高價(jià)值的打印設(shè)備對粉末進(jìn)行前期驗(yàn)證、減少高額設(shè)備損耗、表征性能參數(shù)符合增材制造過程需要等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于增材制造粉末流動(dòng)性檢測的設(shè)備。

背景技術(shù)

3D打印技術(shù)是快速成型技術(shù)的一種，它是一種以三維模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用金屬粉末或者塑料等可粘合材料，通過逐層掃描，層層堆垛的方式來構(gòu)造出立體三維零件的技術(shù)。該技術(shù)結(jié)合了CAD/CAM、光學(xué)、數(shù)控及材料科學(xué)等各類學(xué)科，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，在珠寶、醫(yī)療、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、航空航天、汽車、教育等都有應(yīng)用前景。

目前針對金屬材料3D打印工藝，SLM是主流工藝，SLM技術(shù)是在SLS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，二者的基本原理類似。SLM技術(shù)需要使金屬粉末完全熔化，直接成型金屬件，因此需要高功率密度激光器激光束開始掃描前，水平鋪粉輥先把金屬粉末平鋪到加工室的基板上，然后激光束將按當(dāng)前層的輪廓信息選擇性地熔化基板上的粉末，加工出當(dāng)前層的輪廓，然后可升降系統(tǒng)下降一個(gè)圖層厚度的距離，滾動(dòng)鋪粉輥再在已加工好的當(dāng)前層上鋪金屬粉末，設(shè)備調(diào)入下一圖層進(jìn)行加工，如此層層加工，直到整個(gè)零件加工完畢。

目前已有的鋪粉設(shè)備、鋪粉裝置的專利均為設(shè)備廠商申請的專利，目的是對粉末材料的鋪平，為激光成型提供基礎(chǔ)。關(guān)鍵技術(shù)均為應(yīng)用方向，沒有粉末性能測試的功能。目前，3D打印用粉末材料的各項(xiàng)性能均利用原有粉末材料的檢測標(biāo)準(zhǔn)與檢測手段，無法全面的表征目前3D打印工藝使用粉末材料的性能要求。

在SLM增材制造過程中，鋪粉過程是增材制造工藝的關(guān)鍵過程。金屬粉末材料的可鋪展性能對打印工藝及其重要。但目前對增材制造用金屬粉末的性能檢測仍然停留在傳統(tǒng)的參數(shù)檢測水平，利用傳統(tǒng)粉末材料的檢測手段進(jìn)行表征，準(zhǔn)確度不高，需要一種適合增材制造粉末材料性能檢測的設(shè)備對粉末參數(shù)進(jìn)行全面科學(xué)的表征。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于利用模擬鋪粉過程來檢測粉末材料的性能，得出表征參數(shù)，用于為3D打印工藝提供粉末材料的相關(guān)性能參數(shù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種用于增材制造粉末流動(dòng)性檢測的設(shè)備，包括密封的殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)置有用于鋪設(shè)粉末的鋪粉裝置，還包括用于測量粉末層表面形貌的表面形貌測量裝置，所述表面形貌測量裝置可以表征鋪粉層表面的平整度，所述表面形貌測量裝置為非接觸式表面形貌測量裝置。

優(yōu)選的，所述表面形貌測量裝置設(shè)置于鋪粉裝置的周圍。

優(yōu)選的，所述表面形貌測量裝置為測距裝置或/和成像裝置。

所述鋪粉裝置可采用常規(guī)3D打印設(shè)備的鋪粉裝置，模擬3D打印設(shè)備打印過程中的鋪粉過程。

進(jìn)一步地，所述表面形貌測量裝置的第一種實(shí)施方式為：

通過常規(guī)的高分辨率測距裝置（如激光測距裝置、光纖測距裝置），激光測量裝置位于測量點(diǎn)位的正上方，測量鋪粉后鋪粉倉表面N個(gè)位點(diǎn)，測得其相對于刮刀的刀鋒所過面的相對高度的絕對值，并求得其平均值。或者測得激光發(fā)射裝置與刀鋒刮過的面的距離M,然后測得N個(gè)位點(diǎn)與激光發(fā)射裝置的距離H₁、H₂…H_N,然后計(jì)算得到(M-H)的方差，所述的H為H₁、H₂…H_N。并用該方差來表征表面的形貌。方差越小，說明表面的平整度越高。