[發明專利]一種單刮刀雙向鋪粉裝置

在審

• 申請號: 201711299369.7
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108145968A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 黃聲野
• 申請（專利權）人: 中國兵器裝備研究院
• 主分類號: B29C64/205
• 分類號: B29C64/205;B29C64/214;B29C64/255;B29C64/307;B29C64/153;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 中國船舶專利中心 11026
• 代理人: 張東雁

一種單刮刀雙向鋪粉裝置，包括粉盒(1)和分粉器(2)，粉盒(1)是由粉盒左側板(13)、粉盒右側板(16)、粉盒后面板(12)和粉盒前面板(11)圍成的上下開口的結構，粉盒(1)內安裝有分粉器(2)，其特征在于，在粉盒(1)內部有一個隔板(3)，隔板(3)將粉盒(1)內的空間分成前室(14)和后室(15)，隔板(3)兩側固定在粉盒左側板(13)和粉盒右側板(16)上；隔板(3)下邊緣安裝有刮刀(4)；分粉器(2)在隔板上方，可沿與隔板平行的轉軸(23)轉動，轉軸(23)兩頭固定在粉盒左側板(13)和粉盒右側板(16)上；在分粉器(2)右邊的轉軸(23)上裝有齒輪(24)；本發明結構簡單，使用方便，一個刮刀實現雙向鋪粉，效率高，速度快，提高了3D打印速度。

技術領域

本發明涉及鋪粉式3D打印設備的鋪粉機構，用于鋪粉式3D打印設備中在工作面上高效率、均勻地鋪粉。

技術背景

增材制造俗稱3D打印，是一種根據三維數字模型進行材料添加和融合來制造構件的過程，通常采用層層疊加方式進行。鋪粉式3D打印是一種主要的3D打印成形技術之一，打印一個零件時，首先使用鋪粉裝置在工作面上均勻地鋪一層粉末，厚度通常在0.02mm到0.1mm之間，然后通過計算機控制激光光束或電子束在工作面粉末層上掃描一個圖形，該圖形是事先用計算機將待加工零件的三維數字模型進行切片處理得到的一系列二維截面圖，被激光光束或電子束掃描到的粉末熔化并凝固成整體，其余部分仍是離散的粉末，此時被加工零件也隨即“長”高一層。重復上述鋪粉和掃描過程，直至整個零件完全成形。在這個打印成形的過程中，鋪粉的步驟必不可少，而且鋪粉厚度的均勻性直接影響成形零件的精度和力學性能等指標。

鋪粉裝置可沿著兩個滑軌運動。滑軌安裝在一個底板上，底板中間開口，成形基板與開口大小相同，與底板平行嵌在這個開口中，且可以升降運動。鋪粉裝置在成形基板的一側，底部裝有刮刀，刮刀底部靠近底板，與成形基板在垂直方向上有0.02mm到0.1mm的高度差。每次鋪粉前，預先在刮刀前面的堆放粉末，鋪粉傳動機構帶動鋪粉裝置向前運動，掠過成形基板上表面，此時，刮刀推動粉末在成形基板上形成均勻的粉末薄層，其厚度等于刮刀底部到成形基板之間的高度差，粉層的上表面成為激光束或電子束掃描的工作面，也是下一次鋪粉的基準面。在進行下一次鋪粉之前，鋪粉裝置回到原始位置，系統完成本層的掃描后，成形基板向下運動0.02mm到0.1mm，使剛才的粉層上表面與刮刀底部形成高度差，以便下一次鋪粉時形成新的粉層。

為了提高打印效率，市場上有雙刮刀的鋪粉裝置，可以實現雙向鋪粉。這種鋪粉裝置有前后兩個互相平行的刮刀，兩個刮刀之間存有足夠鋪設兩層粉末的粉量，鋪粉裝置向前運動時，后側刮刀推動粉末進行鋪粉，完成一次鋪粉后，不回到原始位置，而是就地等待本層掃描完成、成形基板向下運動以后再返回原始位置，在返回運動的過程中，前側刮刀推動粉末再次進行鋪粉。這種方法利用鋪粉裝置原本空載的返回行程進行鋪粉，提高了鋪粉效率。但是由于兩次鋪粉使用的不同的刮刀，兩個刮刀之間的平行度誤差和垂直方向上的高度誤差都將影響粉層的均勻性，進而影響打印零件的質量。

趙培等人在“一種用于快速成形設備的‘跳躍’式鋪粉裝置”(機械應用與研究，2012年第2期)中提出了一種單刮刀的雙向鋪粉裝置，這種裝置利用上、下軌道自動切換使刮片在鋪粉過程的行程兩端實現單向抬升、下落，始終保證粉末堆處于刮片前進方向的前端。這種裝置雖然只用一個刮刀，但是由于在改變鋪粉方向的同時切換刮刀的位置，這比使用兩個固定的刮刀更難以保證兩次鋪粉的一致性。

本發明使用一個刮刀實現雙向鋪粉，且刮刀與粉盒、隔板固定連接，不發生相對運動，刮刀位置穩定，且每一次鋪粉的基準面是由同一個刮刀形成的，確保了粉層厚度的一致性和均勻性，進而可以提高成形零件的質量。

發明內容