[發明專利]一種基于隨動粉缸的EBSM設備的成型方法

有效

• 申請號: 202011041602.3
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112317746B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 王志翔;盧秉恒;王紅宇;王磊;趙紀元
• 申請（專利權）人: 西安增材制造國家研究院有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F10/28;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

1.一種基于隨動粉缸的EBSM設備的成型方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、前期準備工作：錄入待成型工件三維圖；根據待成型工件確定隨動粉缸的大小，并將隨動粉缸三維圖與待成型工件三維圖合為一起；然后進行螺旋切片，確定掃描路徑與參數；將掃描路徑與參數數據處理為各種指令代碼和相關參量，設備歸零；

S2、將基板放到工作臺的臺面上，控制系統啟動工作臺支撐驅動裝置，使工作臺沿X方向移進真空打印室，到達位置后，準確停車；再使工作臺沿Z方向升到上極限位置，此時基板上表面達到打印面標高位置；

S3、控制系統關閉真空打印室的箱門并鎖緊，啟動真空系統，對真空打印室進行抽真空，直至達到要求真空值；

S4、控制系統啟動工作臺內的電爐，對基板進行預熱，直至達到要求的預熱溫度；

S5、控制系統調整送粉組件出粉量到需要值后，調整工作臺支撐驅動裝置，使得工作臺在XY平面內旋轉的轉向、轉速及沿Z方向移動速度到需要值；啟動工作臺內電爐維持基板上粉末溫度；送粉組件把粉定量送給鋪粉壓實組件，鋪粉壓實組件將粉鋪勻壓實到工作臺的基板上；同時預熱，工作臺勻速旋轉并下降；

S6、工作臺轉到首次經過的打印掃描區時，控制系統打開所有的打印組件，控制打印組件按照步驟S1確定的掃描路徑進行掃描，熔化打印模型截面內的粉末，使之凝固、沉積形成待成型工件截面及隨動粉缸截面；

S7、控制工作臺從0位轉一周過程中，工作臺按指令在工作臺支撐驅動裝置作用下逐漸降低至少j個層厚的高度；j為大于等于2的正整數；

S8、進入工作臺第二周旋轉下降，同時打印第j+1層、第j+2層……第2j層，繼續第三周旋轉下降，同時打印第2j+1層，第2j+2層……第3j層，第四周旋轉下降同時打印第3j+1層，第3j+2層……第4j層；

S9、工作臺繼續勻速旋轉并下降，繼續第五周旋轉下降同時打印第4j+1層，第4j+2層……第5j層，第六周旋轉下降同時打印第5j+1層，第5j+2層……第6j層，第七周旋轉下降同時打印第6j+1層、第6j+2層和第7j層……連續螺旋鋪粉打印；

S10、直至完成工件及隨動粉缸壁的打印，控制系統關閉送粉組件和工作臺支撐驅動裝置，關閉工作臺電爐，關閉打印組件；

S11、控制系統啟動工作臺支撐驅動裝置，使工作臺及其上的隨動粉缸，降至最低點；

S12、待真空打印室溫度降到室溫，控制系統打開真空打印室放氣閥，使真空打印室環境恢復大氣壓力；

S13、控制系統打開真空打印室的箱門；

S14、控制系統控制工作臺及其上的隨動粉缸，移出真空打印室；

步驟S1中進行螺旋切片，確定掃描路徑與參數的過程具體包括以下步驟：

步驟Ⅰ、切片參數規劃：

沿Z軸方向，將待成型工件與隨動粉缸合為一起的三維模型均分為m個螺旋層組；每個螺旋層組的Z向高度對應一個螺距；

每個螺旋層組包括j層螺旋層；每層螺旋層的起始位置不同，各起始位置與鋪粉壓實裝置的位置一一對應；整個工件的高度H_工件＝H*m；

將三維模型在每層螺旋層以C軸和Z軸為參數均勻分成n個扇形區，每個扇形的角度α＝360/n,相鄰扇形區的Z值差為H/jn；其中H為螺距；每個扇形區的內外徑與工作臺的內外徑相等；扇形區的面積需滿足：每組打印裝置的打印掃描區至少覆蓋一個扇形區；

將第一螺旋層組內：

第一螺旋層的n個扇形區分別命名為1區、2區、3區……n區；第二螺旋層的n個扇形區分別命名為1′區、2′區、3′區……n′區；以此類推，第j螺旋層的n個扇形區分別命名為1^(j-1)′區、2^(j-1)′區、3^(j-1)′區……n^(j-1)′區；

將第二螺旋層組內：

第一螺旋層的n個扇形區分別命名為n+1區、n+2區、n+3區……2n區；第二螺旋層的n個扇形區分別命名為n′+1區、n′+2區、n′+3區……2n′區；以此類推，第j螺旋層的n個扇形區分別命名為n^(j-1)′+1區、n^(j-1)′+2區、n^(j-1)′+3區……2n^(j-1)′區；

以此類推，將第m螺旋層組內：

第一螺旋層的n個扇形區分別命名為(m-1)n+1區、(m-1)n+2區、(m-1)n+3區……mn區；第二螺旋層的n個扇形區分別命名為(m-1)n′+1區、(m-1)n′+2區、(m-1)n′+3區……m′n′區；以此類推，第j螺旋層的n個扇形區分別命名為(m-1)n^(j-1)′+1區、(m-1)n^(j-1)′+2區、(m-1)n^(j-1)′+3區……m n^(j-1)′區；

步驟Ⅱ、根據步驟Ⅰ中規劃的切片參數對工件進行切片：

按照1區、2區、3區…n區的順序，分別獲得各扇形區對應工件的輪廓；同理按照1′區、2′區、3′區……n′區；以此類推，按照1^(j-1)′區、2^(j-1)′區、3^(j-1)′區……n^(j-1)′區分別獲得各扇形區對應工件的輪廓；完成一個螺旋層組切片；

完成一個360度圓周后，依次進入下一個螺旋層組切片，即按區n+1區、n+2區、n+3區……2n區；n′+1區、n′+2區、n′+3區……2n′區；以此類推，n^(j-1)′+1區、n^(j-1)′+2區、n^(j-1)′+3區……2n^(j-1)′區；

以此類推，直至結束層；獲得所有扇形區對應工件的輪廓；

步驟Ⅲ：填充步驟Ⅱ得到的各扇形區的工件輪廓，對處理得到的工件輪廓進行掃描路徑規劃，獲得掃描路徑；按由起始層至結束層的順序輸出G代碼；

步驟Ⅳ：根據切片參數，確定工作臺的轉速、打印順序、打印掃描區及下粉范圍；

確定工作臺轉速，使其與切片精度匹配；

確定打印順序：

由第一螺旋層組至第m螺旋層組的順序進行打印；

在每一螺旋層組內，各螺旋層由打印裝置同時進行打印；

確定打印掃描區：

每一螺旋層組內的不同螺旋層分別由不同的打印裝置同時打印；

各螺旋層組內的相同序號的螺旋層由同一打印裝置打印；

每組打印裝置的打印掃描區至少覆蓋一個扇形區；

確定下粉范圍：

按照扇形區的內外徑大小確定下粉范圍，控制送粉組件中各驅動組件是否啟動運轉及按照各種不同的轉速運轉。