[發明專利]具有多級可調刮粉功能的金屬粉末增材制造裝置和方法

有效

• 申請號: 202210661917.0
• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN114734065B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 韓永典;陳強;徐連勇;荊洪陽;趙雷
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B22F12/67
• 分類號: B22F12/67;B22F12/41;B33Y30/00
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 王世芳;梁鵬

本發明提供了一種具有多級可調刮粉功能的金屬粉末增材制造裝置和方法，屬于金屬粉末增材制造領域，其包括工作艙、激光發生部、粉末盒以及用于承載粉末盒的基座，還包括用作金屬粉末選區熔化成型的基板，設置在基板上方的多級可調刮粉器，支撐多級可調刮粉器來回往復移動的移動導軌，多級可調刮粉器包括至少兩段相互獨立的多級可調刮粉體，多段多級可調刮粉體首尾相連，每段多級可調刮粉體獨立連接在長條狀的連接板上，連接板上開設有矩形通孔，每段多級可調刮粉體均能沿著連接板上的矩形通孔上下微調。本發明還提供了以上裝置的工作方法。本發明裝置和方法能同時打印不同厚度的鋪粉，其結構簡單，使用方便，能節省時間、材料和能源。

技術領域

本發明屬于金屬粉末增材制造領域，更具體地，涉及一種具有多級可調刮粉功能的金屬粉末增材制造裝置和方法。

背景技術

選區激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）技術是增材制造（AdditiveManufacturing， AM）技術中發展較快的一種新型技術，集合多種先進制造技術于一體，包括計算機輔助設計、計算機數字控制、材料成型等，通過設定高能激光束的功率、掃描路徑等工藝參數將設定區域內的金屬粉末進行直接熔化，然后逐層堆積成形具有復雜結構的三維實體零件。

在傳統的3D打印過程中，需要將粉末倉中的金屬粉末平鋪到打印基板上，根據設計的每層輪廓進行選區激光熔化成型，然后基板下降一個層厚的高度，粉末倉自動輸出一定量的金屬粉末，通過刮刀將粉末平鋪到基板，通過設計的每一層輪廓進行選區激光成型，如此反復，使得每一層按照設定參數進行成型，直至整個實體打印完成。

在常規的3D打印操作過程中，使用刮刀將金屬粉末平鋪到基板，根據設計的每層輪廓進行選區激光熔化成型，然后基板下降一個層厚的高度，再重復鋪粉和成型，因此，每次試驗只能打印同一層厚的工藝樣件，在不同層厚工藝參數探索過程中極為不便，容易造成時間、材料、能源的浪費。

目前，打印機可以調整不同的激光功率、掃描間距、曝光時間等參數，唯獨鋪粉厚度受限于打印機，每一次打印只可以選擇單一的鋪粉厚度，嚴重影響科研效率。3D打印工藝探索過程中往往會出現打印件起翹的現象，在刮刀的往復運行過程中會觸碰樣件的翹角，該現象容易造成橡膠刮刀的損傷，而且對鋪粉的平整度造成影響。

針對以上技術缺陷，需要開發一種新型的可調刮粉功能金屬粉末增材制造裝置和方法。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種具有多級可調刮粉功能的金屬粉末增材制造裝置和方法，通過設計能調節間隙的多段式的多級可調刮粉器，實現能同時打印不同厚度的鋪粉，其結構簡單，使用方便，能節省時間、材料和能源。

為實現上述目的，本發明提供了一種具有多級可調刮粉功能的金屬粉末增材制造裝置，其包括工作艙，設置在工作艙頂部處的激光發生部，設置在工作艙內腔底部處的粉末盒，位于工作艙內腔底部處用于承載粉末盒的基座，對應于粉末盒出口處用作金屬粉末選區熔化成型的基板，設置在基板上方用于調整金屬粉末鋪粉厚度的多級可調刮粉器，支撐多級可調刮粉器來回往復移動的移動導軌，其中，多級可調刮粉器包括至少兩段相互獨立的多級可調刮粉體，多段多級可調刮粉體首尾相連，以形成更長刮粉長度，每段多級可調刮粉體獨立連接在長條狀的連接板上，連接板上開設有矩形通孔，每段多級可調刮粉體均能沿著連接板上的矩形通孔上下微調，進而調節每段多級可調刮粉體與基板之間的間隙距離，從而實現對刮粉厚度的調節。

進一步的，多級可調刮粉器包括位于兩端的第一固定體和第二固定體，還包括設置在第一固定體和第二固定體之間的首尾相連的第一多級可調刮粉體、第二多級可調刮粉體以及第三多級可調刮粉體，每個多級可調刮粉體結構相同。