[發明專利]一種用于形成激光粉末床熔融風場的裝置及3D打印機

有效

• 申請號: 202111128215.8
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113751723B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 黃科;夏貞波;楊勰
• 申請（專利權）人: 重慶安德瑞源科技有限公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F12/70;B22F12/90;B33Y40/00;B33Y50/02
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 劉代春;肖秉城

本發明涉及一種用于形成激光粉末床熔融風場的裝置及3D打印機，包括設有進風口的成型箱以及與進風口相連通的風機，還包括視覺識別系統、控制系統和進風調節器，視覺識別系統和所述控制系統電連接，風機和進風調節器均與控制系統電連接，且風機和進風調節器為并聯關系，視覺識別系統用于偵測成型箱內的煙塵和飛濺物的數量及分布狀況，控制系統用于基于偵測結果控制風機調節進風口風速大小，以及控制進風調節器調節進風口高度及進風風向，以排除煙塵和飛濺物。相比于現有技術，本發明可實時自動調整進風口高度、風速及風向，不需線下多次試錯，省時省力；3D打印機具有前述結構的該裝置，并具有相同的技術效果。

技術領域

本發明涉及增材制造技術領域，具體涉及一種用于形成激光粉末床熔融風場的裝置及3D打印機。

背景技術

增材制造，又名3D打印，是指以數字模型為基礎，將材料逐層堆積制造出實體物品的新興制造技術。增材制造裝備可“從無到有”地直接構建實體零件，無需遵循毛胚、粗加工、精加工的傳統工序，亦不依賴專用成形模具，具有設計自由、制造靈活、低成本、周期短等優勢。增材制造技術已廣泛應用于航空航天、汽車、機械、能源、醫療等行業，用于快速開發、快速制造、快速修復等。

激光粉末床熔融(LPBF)是金屬增材中最常見的技術之一，它使用激光能量源將金屬、陶瓷或聚合物等顆粒材料熔融在一起以形成三維物體。在燒結、熔融過程中產生的副產物，例如煙塵和飛濺物對打印過程有嚴重的負面影響，一是遮擋激光，造成能量不足，燒結不充分，二是煙塵和飛濺物沉積在粉床上影響下一層燒結，或嵌入產品形成夾雜，影響產品性能。因此，設計合理的風場將煙塵和飛濺物有效地排除，減少對打印過程的影響對提高打印質量至關重要。由于煙塵和飛濺物的生成數量、飛濺速度及飛濺高度與打印參數(激光功率、掃描速度)，粉末層厚，材料成分相關，同一風場結構無法滿足在各種材料，工藝參數條件下都能有效帶走煙塵和飛濺，現有技術中是依靠經驗和試錯來調整進風口的風速，以適配打印工藝和材料，更有效帶走煙塵和飛濺物，現有技術無法通過成型室內煙塵和飛濺物分布情況實時自動調整進口風速，當材料、層厚、打印參數變化，就需要重新線下多次試錯調整，費時費力；同時，現有技術只能調整進風口風速，影響風場的其他參數(比如進風角度和進風口高度)無法調節，因此調節范圍有限。

發明內容

本發明的第一目的在于：針對現有技術中當材料及打印參數變化時，為有效排除煙塵和飛濺物，需線下多次試錯調整進風口風速，調節范圍有限且費時費力的問題，提供一種用于形成激光粉末床熔融風場的裝置；本發明的第二目的是提供一種3D打印機。

為了實現第一目的，本發明采用的技術方案為：

一種用于形成激光粉末床熔融風場的裝置，包括設有進風口的成型箱以及與所述進風口相連通的風機，還包括視覺識別系統、控制系統和進風調節器，所述視覺識別系統和所述控制系統電連接，所述風機和所述進風調節器均與所述控制系統電連接，且所述風機和所述進風調節器為并聯關系，所述視覺識別系統用于偵測所述成型箱內的煙塵和飛濺物的數量及分布狀況，所述控制系統用于基于所述視覺識別系統的偵測結果控制所述風機調節所述進風口風速大小，以及控制所述進風調節器調節所述進風口高度及進風風向，以排除煙塵和飛濺物。

采用前述技術方案的本發明，通過設置視覺識別系統對成型箱內的煙塵和飛濺物的數量及分布狀況實時偵測，控制系統基于偵測結果控制風機調節進風口風速大小以及控制進風調節器調節進風口高度和進風風向，以排除煙塵和飛濺物，相比于現有技術中當材料及打印參數變化時，為有效排除煙塵和飛濺物，需線下多次試錯調整進風口風速，調節范圍有限且費時費力的問題，本發明可實時自動調整進風口高度、風速及風向，不需線下多次試錯，省時省力。

進一步的，所述進風調節器設置于所述進風口處，所述進風調節器包括多個相互平行的第一調風葉片及與多個相互平行的第二調風葉片，所述第一調風葉片與所述第二調風葉片相垂直，進風調節器通過兩組調風葉片調節進風角度，更大的調節范圍可更有效排除煙塵和飛濺物。