[發明專利]一種選區激光燒結的供給粉末的逐層鋪粉壓實的方法及裝置

有效

• 申請號: 201811248004.6
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109109315B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 王翔;崔瑞;周文嘵;李曉峰
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B29C64/153
• 分類號: B29C64/153;B29C64/214;B29C64/194;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;盧紀

本發明提出一種選區激光燒結的供給粉末的逐層鋪粉壓實的方法及裝置，在一個供粉缸和成形工作缸的共同水平工作面上設置一個可直線運動的鋪粉平臺，利用鋪粉平臺上的可控上下運動的推粉刮刀將粉末均勻鋪設在成形缸的載物平臺上，鋪粉平臺上的壓粉板向下移動覆蓋在成形缸上端口，成形缸中的載物臺向上運動，對鋪設的單層粉末進行擠壓緊實后，鋪粉平臺回退至供粉缸位置，壓粉板向下運動覆蓋在供粉缸上端口平面，完成一個單層鋪粉和壓實工作循環。本發明結構緊湊，鋪粉和壓實一體化，粉末壓實度可由單層鋪粉體積和成形缸載物臺向上移動行程控制，每次鋪設粉層上表面與水平工作面重合一致性精度好，有利于提高燒結件的密實度和機械性能。

技術領域

本發明屬于激光快速成型技術領域，具體涉及一種選區激光燒結的供給粉末的逐層鋪粉壓實的方法及裝置。

背景技術

快速原型技術(Rapid?Prototyping)是20世紀80年代初開發出來的集CAD/CAM技術、激光應用技術和功能材料科學于一體，能夠快速地制造任意復雜的三維的一種新技術。基于其逐層添加制造的原理，近年來也稱之為增材制造技術，且隨著應用材料的不同發展有主要5種工藝方法：面向液態樹脂的光固化的SLA工藝，面向粉末材料的SLS/SLM工藝，面向薄材的LOM工藝，面向熔融線形體的FDM工藝以及利用液滴形物質堆積的3DP工藝。其中，面向粉末材料的選區激光燒結/熔接(SLS/SLM)工藝以其應用材料的廣泛性，燒結構件擁有較好力學性能和成形工藝簡便等優點，受到工業以及醫療應用等多領域的廣泛關注，并已成為該領域的研究重點之一。

對于選區激光燒結來說，通常是在成形缸中的一個具有垂直移動載物臺上鋪設一個設定層厚的粉末，激光按所需的圖形進行掃描燒結，載物臺向下移動一個層厚距離后，再鋪設一層粉末，再掃描燒結，直至完成一個結構件的逐層疊加燒結成形。但是，對于具有孔隙特征的粉末材料，在鋪設一個設定的自然堆積厚度粉末層后的激光熔融凝結過程中容易產生孔洞，伴隨著冷卻收縮其層厚尺寸誤差加大，直接影響燒結件的有效成形制造。現有技術中通常是利用滾粉筒來進行粉末的鋪粉和滾動壓實，但是由于存在粉末的材料和顆粒度的不同，滾筒與粉末層摩擦推動以及黏貼等，不僅影響有效鋪粉與單粉層的壓實，還會對粉末層下方的已燒結結構帶來不利影響。中國專利CN104043830A通過對鋪粉器角度選擇和振動壓實來進行鋪粉與壓實，同樣存在著難以有效滿足對不同顆粒度的粉末以及粉層的平整度和精度的需要。

發明內容

本發明的目的在于：提出一種選區激光燒結的供給粉末的逐層鋪粉壓實的方法及裝置，通過在一個儲存粉末的供粉缸和成形工作缸的共同水平工作面上設置的一個可直線平移運動的鋪粉平臺，利用鋪粉平臺上設置的可上下運動機構帶動推粉刮刀的平動，將粉末均勻鋪設在成形缸的載物平臺上，鋪粉平臺上的壓粉板向下移動覆蓋在成形缸上端口工作平面上，成形缸中的載物臺向上運動，鋪設的單層粉末在成形缸載物臺和壓粉板之間進行擠壓緊實，鋪粉平臺回退至供粉缸位置，壓粉板向下運動覆蓋在供粉缸上端口平面，完成一個單層鋪粉和壓實工作循環，同時，成形缸開口完全敞開后就可以進行激光的選區掃描燒結加工，重復循環即可完成一個三維結構件的燒結制造。

本發明采用的技術方案為：一種選區激光燒結的供給粉末的逐層鋪粉壓實的裝置，包括一個用來儲存粉末的供粉缸和一個用來實現逐層鋪粉的成形缸，在供粉缸和成形缸上端的同一水平工作面上設置一個可直線平移運動的鋪粉平臺，利用設置在其上的可控上下運動機構帶動壓粉板和推粉刮刀運動，實現推粉刮刀對成形缸的逐層均勻鋪粉，壓粉板對成形缸中單層粉末的壓實。

一種選區激光燒結的供給粉末的逐層鋪粉壓實的方法，該方法包括如下步驟：

第一步，儲存粉末的供粉缸和逐層鋪粉的成形缸的上端口面設置為同一水平的工作平面；

第二步，供粉缸和成形缸的共同水平工作面上設置有一個可控直線平移運動的鋪粉平臺，其初始位置設定在其上的壓粉板覆蓋在供粉缸上端口平面上；成形缸中載物臺面初始位置與成形缸上端口工作平面在同一水平面；