[發明專利]一種雙材料鋪粉裝置的增材制造激光成型設備

在審

• 申請號: 201711445893.0
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN107931610A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 張超;程錦澤;錢浩;馬向軍;呂勝雨;王鵬翔
• 申請（專利權）人: 科大天工智能裝備技術（天津）有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B29C64/153;B29C64/336;B29C64/214;B29C64/35;B29C64/357;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明屬于增材制造設備技術領域，尤其涉及一種雙材料鋪粉裝置的增材制造激光成型設備。

背景技術

增材制造技術其成型原材料通常為粉末、絲料、化學液體等，而目前工業應用的主流技術都是利用激光或電子束為能量源將粉末熔化或粘結成型，例如SLM、SLS、LSF、EBM等技術，其原材料均為幾十到幾百微米的粉末材料。成型過程中，通過供粉機構與鋪粉機構將粉末均勻平攤在成型表面上，再利用激光等能量源將表面特定幾何形狀區域的粉末熔化，產生冶金結合，最終使零件立體成型。

關于多種粉末成型技術目前只用于LSF設備，其結構是將裝有激光發射與噴吹粉末的熔覆頭，在三坐標軸的驅動下進行空間堆積成型。由于其原理是定量送粉，故通過不同的送粉器，將多種不同粉末按需求量送往熔覆頭便可實現同一零件的多種粉末熔融成型。多種粉末熔融成型較為常見的用途，為先用一種粉末完成成型件主體結構，再用另一種粉末對主體結構表面熔覆一層性能更為優異的涂層材料，來增加成型件表面的物理、化學、生物等各項性能，同時避免使用單一貴金屬粉末而帶來的成本浪費。此方法多用于航空航天、醫療、船舶、核電等領域。

現有的激光選區熔化設備(SLM)，其較為先進的結構為成型腔體、成型軸、落粉裝置、鋪粉裝置和收粉裝置組成，現有技術存在由于其成型原理是通過鋪粉裝置在成型軸工作臺上逐層平鋪粉末來實現累積成型，故每層鋪設的粉末必然是同一種材料，導致其只能進行單一粉末成型制造，很難像LSF設備一樣實現兩種材料的混合成型的問題。

發明內容

本發明提供一種雙材料鋪粉裝置的增材制造激光成型設備，以解決上述背景技術中提出了現有技術存在由于其成型原理是通過鋪粉裝置在成型軸工作臺上逐層平鋪粉末來實現累積成型，故每層鋪設的粉末必然是同一種材料，導致其只能進行單一粉末成型制造，很難像LSF設備一樣實現兩種材料的混合成型的問題。

本發明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

一種雙材料鋪粉裝置的增材制造激光成型設備,包括連接在成型室一側端、用于落第一粉末的第一落粉裝置，和連接在成型室另一側端、用于落第二粉末的第二落粉裝置；所述的激光成型設備還包括鋪粉裝置，所述的鋪粉裝置包括，成型表面從一側端至另一側端平鋪第一粉末或第二粉末的刮粉機構以及在成型表面從一側端至另一側端掃除殘余粉末的掃粉機構。

進一步地，所述第一粉末用于形成型件表面涂層，所述第二粉末用于形成成型件主體結構。

進一步地，所述鋪粉裝置包括刮刀結構、毛刷結構以及控制刮刀與毛刷的刮刀驅動部和毛刷驅動部。

進一步地，所述刮刀結構包括刮刀與刮刀驅動部；所述刮刀驅動部為刮刀連接于驅動其處于工作位與非工作位的導軌氣缸。

進一步地，所述毛刷結構包括毛刷與毛刷驅動部；所述毛刷驅動部為毛刷連接于驅動其處于工作位與非工作位的導軌氣缸。

進一步地，所述工作位是接觸于成型表面的最低位，所述非工作位為非接觸于成型表面的位置。

進一步地，還包括出料口，所述出料口在成型室一側或另一側。

進一步地，所述成型裝置一側端連接第一收粉裝置，其另一側端連接第二收粉裝置，所述第一收粉裝置接收從另一側端鋪粉裝置推入的粉末或掃粉機構掃入的粉末殘料，所述第二收粉裝置接收從一側端鋪粉裝置推入的粉末或掃粉機構掃入的粉末殘料。

進一步地，所述掃粉機構還包括毛刷機械振動裝置。

進一步地，所述毛刷機械振動裝置包括氣控切換連接于導軌氣缸的電控閥門。

本發明的上述技術方案有益技術效果如下：

1、本發明包括連接在成型室一側端，一種粉末的一個落粉裝置，和連接在成型室另一側端，另一種粉末的另一個落粉裝置；所述的激光成型設備還包括鋪粉裝置，所述的鋪粉裝置包括，成型表面從一側端至另一側端平鋪一種粉末或另一種粉末的刮粉機構以及在成型表面從一側端至另一側端掃除殘余粉末的掃粉機構。由于其工作過程為：當一種粉末沿一側落粉機構粉槽落下，粉末進入鋪粉機構中，刮刀處于工作位，刮刀均勻的將粉末平鋪在成型表面上，當另一種粉末沿另一側落粉機構粉槽落下，另一種粉末進入鋪粉機構中，刮刀處于工作位，刮刀均勻的將粉末反方向平鋪在成型表面上；當掃粉裝置掃粉時，毛刷處于工作位，毛刷從一端到另一端沿上升一層的成型表面運動時，會將成型件表面的未成型的粉末掃除。如圖5所示，本發明通過對鋪粉裝置結構的設計與鋪粉過程的設計，最終實現增材制造激光成型設備的雙粉末激光熔融過程，本方案成型效率遠高于LSF設備的雙材料成型效率。