[發(fā)明專利]一種3D打印裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710774902.4
• 申請(qǐng)日: 2017-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109420762B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐健;劉劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備（集團(tuán)）股份有限公司
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時(shí)云

本發(fā)明公開(kāi)了一種3D打印裝置及方法，該裝置包括工作平臺(tái)、供粉單元、鋪粉單元、成型單元、激光束單元、缺陷檢測(cè)單元、切削單元、以及控制單元；所述缺陷檢測(cè)單元設(shè)于成型單元上方，用于檢測(cè)打印的片層是否存在缺陷；所述切削單元相對(duì)所述工作平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，用于切除存在缺陷的片層；所述控制單元根據(jù)檢測(cè)到的缺陷調(diào)整工藝參數(shù)。通過(guò)缺陷檢測(cè)單元對(duì)每一片層的缺陷進(jìn)行探測(cè)，通過(guò)控制單元對(duì)探測(cè)信息的分析，對(duì)不良片層的工藝參數(shù)及時(shí)調(diào)整，采用切削單元對(duì)有缺陷的片層進(jìn)行削除，并用調(diào)整后的工藝參數(shù)再次打印，有效減少完善工藝參數(shù)的時(shí)間，降低因完善工藝做試驗(yàn)的成本，加強(qiáng)工藝參數(shù)的研發(fā)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3D打印裝置及方法。

背景技術(shù)

3D打印技術(shù)不是一項(xiàng)嶄新的技術(shù)，在工業(yè)應(yīng)用的領(lǐng)域已使用了30多年。3D打印技術(shù)從狹義上來(lái)說(shuō)是一種增材成型技術(shù)，從成型工藝上看3D打印技術(shù)突破了傳統(tǒng)成型方法，通過(guò)快速自動(dòng)成型系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模型結(jié)合，無(wú)需任何附加的傳統(tǒng)模具制造和機(jī)械加工就能夠制造出各種形狀復(fù)雜的原型，這使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期大大縮短，生產(chǎn)成本大幅下降。

選擇性激光燒結(jié)工藝(SLS)是3D打印成型工藝的其中一種，SLS使用的是粉末狀材料，激光器在計(jì)算機(jī)的操控下對(duì)粉末進(jìn)行掃描照射而實(shí)現(xiàn)材料的燒結(jié)粘合，就這樣材料層層堆積實(shí)現(xiàn)成型。與其他3D打印工藝相比SLS具有：成型速度快，每小時(shí)成型高度達(dá)14毫米，打印金屬零件具有鍛件性能，塑料零件與注塑零件性能相同，無(wú)需設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)，粉末材料可以回收利用等優(yōu)勢(shì)。由于打印精度的不斷提高和打印工件尺寸的不斷加大，使得打印成本也越來(lái)越高，打印成型件的質(zhì)量也就顯得尤為重要。

3D打印在成型過(guò)程中，由于加熱溫度過(guò)高過(guò)低，激光掃描速度過(guò)快或過(guò)慢等很多因素都可能導(dǎo)致最終成型件的缺陷，如裂紋，孔隙等，這些孔隙小的到幾微米，大的到幾百微米不等，而且隨機(jī)分布，導(dǎo)致金屬對(duì)象內(nèi)部可能產(chǎn)生裂紋，這些缺陷需要調(diào)整工藝參數(shù)來(lái)減少或消除，而這個(gè)完善工藝參數(shù)的過(guò)程是漫長(zhǎng)的。目前對(duì)成品質(zhì)量的檢測(cè)都是在整個(gè)加工過(guò)程結(jié)束后對(duì)成型件的檢測(cè)，產(chǎn)品成型后一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷，其結(jié)果是不可逆的，帶來(lái)的損失也是巨大的，特別是一些大型工件。所以如何在打印前預(yù)防，或打印過(guò)程中消除打印缺陷成為最終成型件質(zhì)量的保證，但目前還沒(méi)有有效的辦法解決打印過(guò)程中對(duì)成型質(zhì)量的把控。

現(xiàn)有技術(shù)中提供了一種多軸銑削加工及激光熔融復(fù)合3D打印設(shè)備，該3D打印設(shè)備是將傳統(tǒng)的以銑削為主的去除式精密加工與激光束熔融3D打印為主的增量疊層制造工藝集成為一體。解決了傳統(tǒng)技術(shù)采用金屬熔融3D打印技術(shù)加工的零件在機(jī)床進(jìn)行二次加工，存在裝夾困難、加工誤差大、零件易變形及難以加工的問(wèn)題。然而該技術(shù)也未能在打印過(guò)程中對(duì)成型質(zhì)量進(jìn)行有效把控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種3D打印裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的未能在打印過(guò)程中對(duì)成型質(zhì)量進(jìn)行有效把控的問(wèn)題。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種3D打印裝置，包括工作平臺(tái)、供粉單元、鋪粉單元、成型單元、激光束單元、缺陷檢測(cè)單元、切削單元、以及控制單元；所述缺陷檢測(cè)單元設(shè)于成型單元上方，用于檢測(cè)打印的片層是否存在缺陷；所述切削單元相對(duì)所述工作平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，用于切除存在缺陷的片層；所述控制單元根據(jù)檢測(cè)到的缺陷調(diào)整工藝參數(shù)。

進(jìn)一步的，還包括粉末收集單元，所述供粉單元、成型單元和粉末收集單元依次設(shè)于所述工作平臺(tái)下方。

進(jìn)一步的，所述鋪粉單元、缺陷檢測(cè)單元、激光束單元和切削單元依次設(shè)于所述工作平臺(tái)上方；所述鋪粉單元位于所述供粉單元上方，所述鋪粉單元相對(duì)所述工作平臺(tái)沿X向運(yùn)動(dòng)；所述激光束單元位于所述成型單元上方，所述激光束單元相對(duì)于所述工作平臺(tái)沿X/Y方向運(yùn)動(dòng)；所述切削單元相對(duì)與所述工作平臺(tái)沿X/Y/Z方向運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，還包括粉末收集單元，所述成型單元和粉末收集單元依次設(shè)于所述工作平臺(tái)下方，所述成型單元連有一X向運(yùn)動(dòng)臺(tái)，帶動(dòng)所述成型單元相對(duì)所述工作平臺(tái)沿X向運(yùn)動(dòng)。