一种增材制造粉末回收系统及回收方法与流程

本发明涉及金属增材制造，尤其涉及一种增材制造粉末回收系统及回收方法。

背景技术：

1、增材制造，又称3d打印，是一种基于离散堆积原理，通过原料粉末的逐层叠加而实现零件成形的制造技术。选区激光熔化（selective laser melting，简称slm）技术是增材制造技术的一种，该技术基于粉末床逐层铺粉及激光逐层扫描的方式来成形零件，其具有非常高的成形自由度，几乎可成形具有任意复杂结构的零件，特别是具有复杂内腔结构的零件。零件成形之后仅需简单的后处理即可投入使用，可显著缩短加工周期。

2、采用slm技术成形后的零件的表面、内腔以及周围会残留大量未熔融金属粉末，需要对其进行清理与回收再利用，以降低生产成本。在相关技术中，通常采用人工清理的方式，即操作人员采用高速气流对零件区域进行长时间吹扫，以利用高速气流实现粉末剥离与回收。但是，该清理方式通常存在以下问题：1）作为吹扫气源的高速气流通常采用压缩空气或氮气，但压缩空气中含有氧气，长时间吹扫后会造成金属粉末表面氧含量升高；氮气在高速气流冲击摩擦导致局部温升的条件下，易与部分金属粉末发生反应，在粉末表面形成氮化物层，从而导致采用回收后的金属粉末制备的成形零件的力学性能不佳。2）长时间使用高速气流冲击会造成零件局部位置温度升高，不仅会进一步改变残留金属粉末的材料特性，严重时还会对成形零件自身的物理性能造成不利影响。3）操作人员的工作量较大，清粉效率低，人工成本高，且操作人员长时间与金属粉末直接接触，容易对操作人员的健康造成一定程度的损害。

3、因此，亟待需要一种增材制造粉末回收系统及回收方法以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种增材制造粉末回收系统及回收方法，能够实现成形后的零件的表面、内腔以及周围区域的残留粉末的自动化清理及回收，防止金属粉末因被长时间吹扫导致被氧化、氮化的情况，减少操作人员工作量，提高清粉效率，降低人工成本，同时能防止操作人员长时间直接接触金属粉末导致身体健康发生损害。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种增材制造粉末回收系统，包括：

4、成形缸，包括缸体和设置于所述缸体中的基板，所述基板上承载有已成形的零件；

5、清理装置，包括驱动机构和清粉机构，所述清粉机构包括负压吸附管路和连接于所述负压吸附管路的进口端的吸粉头，所述清粉机构连接于所述驱动机构的输出端，所述驱动机构能驱动所述清粉机构在三维空间内直线移动和/或旋转；

6、回收装置，所述回收装置的进口与所述负压吸附管路的出口端相连通；

7、检测装置，包括图像采集机构，所述图像采集机构能够采集所述基板上以及所述零件上的待清理粉末的图像信息；

8、控制装置，与所述驱动机构和所述图像采集机构均通讯连接，所述控制装置能够根据所述图像信息和所述零件特征规划清粉路径，并控制所述驱动机构驱动所述清粉机构按照所述清粉路径运动，以使所述吸粉头抽吸所述待清理粉末并使所述待清理粉末依次通过所述吸粉头、所述负压吸附管路后进入所述回收装置中。

9、作为本发明提供的增材制造粉末回收系统的一种优选方案，所述控制装置包括：

10、数据处理单元，用于接收所述图像采集机构采集的图像信息，并生成待清理粉末分布图；

11、路径规划单元，与所述数据处理单元通讯连接，所述路径规划单元能够根据所述待清理粉末分布图规划所述清粉路径。

12、作为本发明提供的增材制造粉末回收系统的一种优选方案，所述清粉机构还包括：

13、清粉毛刷和旋转驱动件，所述旋转驱动件设置于所述吸粉头的周侧，且所述旋转驱动件的输出端与所述清粉毛刷相连接，以驱动所述清粉毛刷旋转，从而对待清理区域内的待清理粉末进行吹扫；

14、和/或，吹气头，设置于所述吸粉头的周侧，所述吹气头与外部气源相连通，以向所述待清理区域吹出高压气流。

15、作为本发明提供的增材制造粉末回收系统的一种优选方案，所述清理装置还包括：

16、压力检测件，设置于所述吸粉头上，且所述压力检测件的检测端伸入所述吸粉头的内侧，以用于检测所述吸粉头和与其相贴合的表面之间形成的密闭空间的压力值，所述压力检测件与所述控制装置通讯连接。

17、作为本发明提供的增材制造粉末回收系统的一种优选方案，所述回收装置包括：

18、过滤机构，包括过滤壳体和若干过滤筛网，所述过滤壳体的顶部与所述负压吸附管路的出口端相连通，各所述过滤筛网沿竖直方向依次间隔设置于所述过滤壳体内，并将所述过滤壳体内分隔形成若干过滤腔室；由上至下，各所述过滤筛网的筛孔孔径逐渐减小；

19、回收容器，每个所述过滤腔室均对应连通有所述回收容器。

20、作为本发明提供的增材制造粉末回收系统的一种优选方案，每个所述过滤腔室均对应至少两个所述回收容器，且每个所述回收容器均通过独立的第一分配管路与对应的所述过滤腔室相连通，且每个所述第一分配管路上均设置有第一开关阀，所述第一开关阀与所述控制装置通讯连接。

21、作为本发明提供的增材制造粉末回收系统的一种优选方案，所述检测装置还包括：

22、粉末成分分析仪，用于获取所述缸体内的待清理粉末的成分，所述粉末成分分析仪与所述控制装置通讯连接。

23、作为本发明提供的增材制造粉末回收系统的一种优选方案，所述回收装置还包括废粉容器和第二分配管路，所述废粉容器通过所述第二分配管路与所述负压吸附管路相连通，所述第二分配管路上设置有第二开关阀；

24、所述检测装置还包括湿度检测件，所述湿度检测件用于获取所述缸体内的待清理粉末的湿度值，所述湿度检测件和所述第二开关阀均与所述控制装置通讯连接，当所述湿度检测件获取的湿度值大于预设湿度值时，所述控制装置控制所述第二开关阀开启。

25、本发明还提供一种增材制造粉末回收方法，基于如上所述的增材制造粉末回收系统，包括如下步骤：

26、步骤s1：图像采集机构采集基板上以及零件上的待清理粉末的图像信息；

27、步骤s2：控制装置根据所述图像信息和零件特征规划清粉路径；

28、步骤s3：控制装置控制驱动机构驱动清粉机构按照所述清粉路径运动，以使吸粉头抽吸所述待清理粉末并使所述待清理粉末依次通过所述吸粉头、负压吸附管路后进入回收装置中。

29、作为本发明提供的增材制造粉末回收方法的一种优选方案，所述回收装置包括回收容器和废粉容器；

30、所述检测装置还包括湿度检测件，所述湿度检测件用于获取缸体内的待清理粉末的湿度值；

31、所述增材制造粉末回收方法还包括：

32、步骤s3＇：所述湿度检测件获取缸体内的待清理粉末的湿度值；若所述湿度值大于预设湿度值，则执行步骤s31＇；若所述湿度值小于或等于预设湿度值，则执行步骤s32＇；

33、s31＇：控制装置控制所述负压吸附管路与所述废粉容器相连通；

34、s32＇：控制装置控制所述负压吸附管路与所述回收容器相连通。

35、本发明的有益效果：

36、本发明提供的增材制造粉末回收系统，在零件打印完成后，检测装置的图像采集机构能够采集基板上以及已成形的零件上的待清理粉末的图像信息，控制装置则根据图像信息规划清粉路径，并控制驱动机构驱动清粉机构按照清粉路径运动，以使吸粉头抽吸待清理粉末并使待清理粉末依次通过吸粉头、负压吸附管路后进入回收装置中，从而实现待清理粉末的自动化清理，减少操作人员工作量，提高清粉效率，降低人工成本，同时能防止操作人员长时间直接接触金属粉末导致身体健康发生损害。该清理方式可优化清粉机构的移动轨迹，减少其在已完成清粉区域内的无效往返移动，有效缩短整体清粉时长，提高清粉效率，且能在金属粉末堆积较多的区域内进行时长更长的清粉作业，从而有利于提高清粉效果。

37、本发明提供的增材制造粉末回收方法，基于上述增材制造粉末回收系统，能够实现成形后的零件的表面、内腔以及周围区域的残留粉末的自动化清理及回收，防止金属粉末因被长时间吹扫导致被氧化、氮化的情况，减少操作人员工作量，提高清粉效率，降低人工成本，同时能防止操作人员长时间直接接触金属粉末导致身体健康发生损害。