一种异质粉末三维高精度铺粉装置、铺粉方法及成型设备与流程

1.本发明涉及3d增材制造打印技术领域，具体涉及一种异质粉末三维高精度铺粉装置、铺粉方法及成型设备。


背景技术：

2.粉末床熔融增材制造技术是利用激光或者电子束作为热源，选择性的熔化成型仓中的已经铺设粉末，离散堆积从而将复杂结构的三维数据模型直接制造成实体零件的增材制造技术。
3.目前粉末床熔融技术只能对单一种类材料进行放置、铺设与成型，无法实现多材料的放置与成型；或者只能在3d打印机层方向上即z向上实现多种材料的铺设，即不同层可以实现不同材料种类铺设；或者在同一层能实现两种材料的渐变铺设，在同一层中有两种或者多种材料时，无法精确知晓不同位置材料种类、成分含量，在存在两种材料或者多种材料时会存在过渡区域，这样就不能实现精准的位置控制及每个区域内的成分控制。


技术实现要素：

4.本发明针对目前的同一层中无法精确地控制铺设不同粉末的区域以及精准控制每个区域内粉末成分的问题，提供一种异质粉末三维高精度铺粉装置、铺粉方法及成型设备。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
6.一方面，本发明提供了一种异质粉末三维高精度铺粉装置，包括刮粉结构、吸粉结构和至少一个铺粉结构，所述铺粉结构包括至少一个储粉盒和铺粉头，所述铺粉头安装在所述储粉盒的下部；所述刮粉结构用于刮平基板上的基粉，所述吸粉结构用于将选定区域的基粉吸走，所述铺粉结构用于在选定区域铺设需要的粉末。
7.优选的，所述铺粉结构还包括第一滑块和混粉器，所述储粉盒安装在所述第一滑块上部，所述储粉盒的下部连接有混粉器，所述铺粉头与所述混粉器连通。铺粉结构通过第一滑块可以实现在y方向的移动，通过混粉器可以实现两种或者多种材料的混合，混合均匀后再通过铺粉头进行选定区域的铺粉。
8.优选的，每个所述储粉盒下部均设有第一计量开关，通过第一计量开关对每个储粉盒的出粉量进行精准控制。
9.优选的，所述混粉器的下部设有第二计量开关。多个储粉盒内的粉末通过混粉器进行混合后再通过第二计量开关进行精准控制进入到铺粉结构下部的铺粉头的量。
10.优选的，所述混粉器与所述铺粉头之间还设有第一伸缩机构，所述第一伸缩机构用于控制所述铺粉头距离基板的距离。
11.优选的，所述吸粉结构包括第二滑块、储粉仓和吸粉头，所述储粉仓安装在所述第二滑块侧部，所述吸粉头安装在所述储粉仓的侧壁且与所述储粉仓内部连通，所述储粉仓的底部设有下粉开关。通过储粉仓储存吸粉头吸附的基粉，吸粉结构通过第二滑块可以实
现y方向的移动。
12.优选的，所述储粉仓上设有第二伸缩机构，所述吸粉头位于所述第二伸缩机构的下方。吸粉头通过第二伸缩机构改变其与基板的距离。
13.优选的，所述刮粉结构包括第三滑块、储粉槽和刮板，所述储粉槽内设有中空的腔体，所述储粉槽与所述第三滑块连接，所述储粉槽的底部设有下料口和刮板，所述下料口与所述腔体连通。基粉通过储粉槽下步的下料口就行落粉，然后通过刮板将基粉刮平。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过增加吸粉结构可以精准地将需要铺设其他粉末材料的选定区域内的基粉吸附掉，然后通过铺粉结构对吸附掉基粉的选定区域进行精准铺粉，从而使得两种不同粉末之间具有明显的界限，位置精准，且可以对每个区域内的粉末材料的成分进行精准控制，不会出现过渡区域。
15.另一方面，本发明还提供了一种异质粉末三维高精度铺粉，所述铺设方法采用上述所述的铺粉系统，包括：
16.s1、建立模型，对模型分层处理后，得到每层内不同材料对应的选定区域的轮廓；
17.s2、采用刮粉结构铺设一层基粉；
18.s3、通过吸粉结构吸附掉需要铺设其他材料的选定区域上的基粉；
19.s4、采用铺粉结构在选定区域内铺设上预设的粉末。
20.优选的，所述步骤s1中，所述每层内会有一个或者多个选定区域，每个选定区域内的材料可以相同也可以不同。每个选定区域的形状可以相同也可以不同，材料也可以是同一种或者不同种的单一种类，也可以是混合的。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果：通过对每层内需要铺设不同基粉的区域进行划分轮廓区域，刮粉结构先铺设一层基粉，对大面积进行铺设，然后针对不同的选定区域进行吸粉后再铺设其他材料，从而可以对每个区域内的粉末材料的位置及材料的种类进行精准控制，在同一层区域内实现了不同材料的打印且不会存在过渡区域。
22.另一方面，本发明还公开了一种异质粉末三维高精度铺粉成型设备，所述成型设备包括上述所述铺粉装置。
附图说明：
23.图1为本发明提供的异质粉末三维高精度铺粉装置实施例一；
24.图2为本发明提供的异质粉末三维高精度铺粉装置实施例二；
25.图3为刮粉结构的结构示意图；
26.图4为吸粉结构的结构示意图；
27.图5为铺粉结构的结构示意图；
28.图6为基板铺设基粉后的状态示意图；
29.图7为吸粉结构吸走基粉的状态示意图；
30.图8为铺粉结构铺粉后的状态示意图。
31.图中标记：1-刮粉结构，11-第三滑块，12-储粉槽，13-刮板，14-下料口，2-吸粉结构，21-第二滑块，22-储粉仓，23-吸粉头，24-下粉开关，25-第二伸缩机构，3-铺粉结构，31-储粉盒，32-铺粉头，33-第一滑块，34-混粉器，35-第一计量开关，36-第二计量开关，37-第一伸缩机构，38-铺粉头料仓，4-基板。
具体实施方式
32.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
33.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
36.如图1和图2所示，本发明提供了一种异质粉末三维高精度铺粉装置，包括刮粉结构1、吸粉结构2和至少一个铺粉结构3，所述铺粉结构3上安装有多个储粉盒31，所述储粉盒31的下部安装有铺粉头32；所述刮粉结构1用于刮平基板4上的基粉，所述吸粉结构2用于将选定区域的基粉吸走，所述铺粉结构3用于在选定区域铺设需要的粉末。
37.刮粉结构1可以是现有技术的刮粉结构1，本发明提供的刮粉结构1如图3所示，包括第三滑块11、储粉槽12和刮板13，所述储粉槽12内设有中空的腔体，所述储粉槽12与所述第三滑块11连接，所述储粉槽12的底部设有下料口14和刮板13，所述下料口14与所述腔体连通。下料口14与刮板13分别位于储粉槽12的两侧。
38.如图4所示，吸粉结构2包括第二滑块21、储粉仓22、吸粉头23和第二伸缩机构25，所述储粉仓22安装在所述第二滑块21侧部，所述吸粉头23安装在所述储粉仓22上且与所述储粉仓22内部连通，所述储粉仓22的底部设有下粉开关24，所述吸粉头23位于所述第二伸缩机构25的下方。整个吸粉结构2通过第二滑块21实现在y向的移动。其中吸粉结构2利用压力差作为驱动能量，使得气流从吸粉口进入到储粉舱，可以将一定粒径的粉体材料吸入到储粉舱中，储粉舱作为临时储粉装置，当单次吸粉动作完成后，吸粉结构2移动到设置的粉体材料收粉口，打开下粉开关24，将储粉舱的粉体材料放入到收粉舱中，关闭下粉开关24后，吸粉结构2准备好下一次吸粉。
39.如图5所示，铺粉结构3包括第一滑块33、储粉盒31、混粉器34、第一伸缩机构37和铺粉头32，第一滑块33用于使得铺粉结构3在y向移动，第一滑块33的上部为l型，储粉盒31安装在第一滑块33的上部，混粉器34安装在第一滑块33的另一侧，储粉盒31与混粉器34是连通的，每个储粉盒31上都连接有第一计量开关35，可以精准控制每个储粉盒31进入到混粉器34内的粉末量。混粉器34的下方连接第一伸缩机构37，第一伸缩机构37的下方连接铺粉头32，铺粉头32与混粉器34的出粉口连通，铺粉头32与伸缩机构之间还安装有一个铺粉头料仓38。混粉器34的出粉口设有第二计量开关36，第一伸缩机构37用于控制铺粉头32与基板4之间的距离。第一伸缩机构37与第一滑块33是不接触的，这样才不会限制第一伸缩机构37带动铺粉头32上下移动。混粉器34的作用主要是将多种不同材料的粉末混合均匀，混
粉器34的内部结构可以采用现有的结构，本发明不在赘述。
40.铺粉头32可以快速更换，其铺粉的分辨率可以根据需要快速更换需要直径的铺粉头32。铺粉头32可以根据功能需要选择不同的直径，实现不同的分辨率、精度、粉末放置速度；同时也可以选择多个相同直径的铺粉头32，实现不用种类材料铺设。铺粉头32直径为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1、1.5、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10mm，即铺粉头32的直径为0.1-10mm，可以实现高分辨率和高效率铺粉。
41.整个系统中可以设置一个铺粉结构3，也可以设置多个铺粉结构3，在打印的时候针对不同材料，采用不同的打印头。
42.每个铺粉结构3可以安装一个、两个或者多个储粉盒31，本实施例提供的同一个铺粉结构3上设有四个储粉盒31。每个储粉盒31内的粉体成分可以是任意金属元素粉体材料、任意金属预合金粉体材料、任意高分子粉体材料或任意无机非粉体材料，以及以上的混合粉体材料。其粒径可以是0.1-300微米之间任意尺寸的单种粒径或者多种粒径材料的混合体，其粒径比例可以是任意配比。
43.如图1所示，本发明提供的铺粉结构3和吸粉结构2是安装同一个支架上的，而刮粉结构1是安装在另一个支架上的，在吸粉结构2和铺粉结构3在工作的时候，刮粉结构1是位于另外一侧的。
44.针对上述异质粉末三维高精度铺粉装置，本发明还提供了一种异质粉末三维高精度铺粉，包括：
45.s1、建立模型，对模型分层处理后，得到每层内不同材料对应的选定区域的轮廓，对每一层内的各个区域进行划分后，对需要打印的不同区域进行精准划分好位置。
46.s2、采用刮粉结构1对整个基板铺设一层基粉，对基板铺设基粉，相当于对不需要其他材料的区域进行了一次整体铺粉提高整体效率，不用再通过铺粉头32一点一点地对整个基板进行铺基粉，如图6所示。
47.s3、整个一层首先铺好基粉后，就需要根据建好的模型，通过吸粉结构2吸附掉对需要铺设其他材料的选定区域上的基粉，同一层内可以有一个选定区域也可以是多个选定区域，每个选定区域之间可以是独立的也可以是相互有连接的那种。吸粉头23根据规划好的路线进行吸基粉，在吸的过程中可以是移动到位后先y向进行吸，然后整个吸粉结构再沿着x向移动，再y向进行吸，如此往复，也可以是先直接对整个选定区域吸附出一个轮廓，然后再将轮廓内的基粉吸走。每吸完一层，则可以将储粉仓22内的粉料分别进行单独的回收，这样可以提高粉的回收率，吸附完选定区域内的基粉后如图7所示。
48.s4、采用铺粉结构3在选定区域内铺设上预设的粉末。在对每个选定区域进行铺粉时，精准控制每个区域内的粉料的种类，以及通过第一计量开关35和第二计量开关36精准控制铺粉粉的量，如图8所示。同一层内的每个选定区域内的材料可以是单一的材料也可以是混合材料。
49.另一方面，本发明还公开了一种异质粉末三维高精度铺粉成型设备，所述成型设备包括上述所述铺粉装置。
50.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。