[發明專利]一種3D打印鋪粉系統、3D打印裝置及3D打印鋪粉方法

有效

• 申請號: 201811564012.1
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN111070683B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 趙仁潔
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: B29C64/214
• 分類號: B29C64/214;B29C64/245;B29C64/321;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

本發明提供了一種3D打印鋪粉系統、3D打印裝置及3D打印鋪粉方法，3D打印鋪粉系統包括圓盤形鋪粉臺、第一圓筒形粉槽壁、刮刀旋轉軸及多個主刮刀，第一圓筒形粉槽壁的下邊緣密封連接于圓盤形鋪粉臺的上表面，圓盤形鋪粉臺的中心開設有一通孔，刮刀旋轉軸穿設于通孔中，多個主刮刀的一端固定連接于刮刀旋轉軸上，刮刀旋轉軸帶動多個主刮刀單向旋轉，圓盤形鋪粉臺還設置有至少一個鋪粉口，通過主刮刀的單向旋轉將粉體從鋪粉口送出。提高了3D打印鋪粉系統的鋪粉效率，同時由于刮刀旋轉軸單向旋轉也降低了打印風險，使得主刮刀能夠繼承前一主刮刀刮落的粉體繼續用于下一層鋪粉，實現了連續鋪粉，提高了粉體利用率。

技術領域

本發明屬于3D打印增材制造技術領域，涉及一種3D打印鋪粉系統、3D打印裝置及3D打印鋪粉方法。

背景技術

增材制造，即3D打印技術，是一種以數字模型文件為基礎，通過逐層打印金屬、塑料、陶瓷、砂等可粘合材料的方式來成型物體的技術，突破了傳統工藝的加工限制，能夠快速成型具備復雜結構的零件。根據耗材種類及送料方式的不同，3D打印裝置采用的技術類型也不同，包括：光固化成型技術(Stereo Lithography，簡稱SL)、熔融沉積技術(FusedDeposition Modeling，簡稱FDM)、選區激光熔化技術(Selective Laser Melting，簡稱SLM)、選區激光燒結技術(Selective Laser Melting，簡稱SLS)、電子束熔化技術(Electron Beam Melting，簡稱EBM)、電弧送絲增材制造技術(Wire and Arc AdditiveManufacturing,簡稱WAAM)及激光近凈成形技術(Laser Engineered Net Shaping，簡稱LENS)等。其中，SLS、SLM及EBM工藝都是基于層層鋪粉后采用激光器等熱源對粉體進行燒結或者熔覆，在實際打印過程中，鋪粉的時間會占用掉整個打印過程時間的40％甚至以上，成為制約3D打印效率的瓶頸。

傳統的SLS、SLM及EBM裝置基本包括以下五個基本部分：計算機數控系統(Computer Numerical Control，簡稱CNC)、運動系統、熱源(一般是激光加振鏡，或者是電子束)、3D打印鋪粉系統和基板。其中，CNC系統用于切片模型、生成打印路徑及控制工藝參數，運動系統用于控制熱源沿X軸和Y軸方向上運動、3D打印鋪粉系統沿Y軸方向上運動及基板沿Z軸方向上運動，熱源用于對3D打印鋪粉系統刮出的粉體層進行燒結，從而實現在打印平臺上耗材的逐層疊加。

圖1是現有技術中的一種3D打印鋪粉系統的結構示意圖，請參考圖1，基板是一塊形狀為方形或矩形的金屬塊體，基板與粉體的材料一般是相同的。在實際打印過程中，3D打印鋪粉系統的單個刮刀1沿著Y軸方向運動在基板上單向或者來回雙向壓實一層粉體，通過控制熱源2沿X軸和Y軸方向上的運動，對該層粉體進行燒結或者熔覆。刮落的粉體會落入粉體回收瓶3中回收利用。接著基板會沿著Z軸下移一層粉體的層厚距離，刮刀1恢復到原位后再進行下一層粉體的鋪粉，直到零件最終成型后，再將其從基板切除或移除。由于單向或雙向刮刀1在熱源2燒結或熔覆時是靜止的，且需要在3D打印鋪粉系統的前后分別設置一個或者兩個粉體回收瓶3，因此鋪粉周期較長(占用整個打印過程時間的40％甚至以上)，且粉體利用率較低(40％以上的粉體刮入回收瓶)。

現有技術中公布了一種環形3D打印裝置，通過調整作業面的直徑實現可變尺寸零件的高效3D打印。但是送粉臺在鋪粉臺之外，在實現鋪粉均勻性上較有難度。且所述3D打印裝置只使用單個刮刀，鋪粉效率較低，應用領域局限性較大。

現有技術中公布了另一種扇形3D打印裝置，采用扇形往復刮粉，刮傷零件的風險較大。且所述3D打印裝置只使用單個刮刀，相對于傳統雙向刮刀，并沒有節省鋪粉時間，也沒有節省鋪粉用的粉體，應用領域局限性亦較大。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種3D打印鋪粉系統、3D打印裝置及3D打印鋪粉方法，以解決現有技術中的3D打印鋪粉系統的鋪粉效率低的問題。

本發明的另一目的在于提高3D打印鋪粉系統的鋪粉均勻性。