粉末3D打印机专用成型物件移出装置的制作方法

本发明属于机械技术领域，确切的讲是将快速的逐层铺粉--粉末3D打印机所打印的成型物件,快速干净移出的专用移出装置。

背景技术：

目前，粉末激光逐层烧结及粉末逐层粘接的3D打印机越来越作为工业加工的一种重要手段，而铺粉技术及装置直接影响工件的打印速度与打印质量，现有的粉末3D打印机的铺粉装置大多为设置能够升降的活塞仓式储粉及上落粉式供粉装置，这样的铺粉装置都是将粉收集或落到平直刮粉片的前面，堆积成有着几十层的铺层厚度的丘状条形的粉体堆，之后需要刮粉片(也称刮刀)平推粉堆将粉铺匀，由于绝对不能扰动上一层已经打印(烧结或粘结)好的成型物件结构，粉堆过高时或铺粉速度过快时都可能位移成型仓的浅部的没有牢固根基的微小成型构造，而不得不降低刮刀速度，相对较薄的精细打印更为严重，对于中等打印尺面的成型机，这一过程要长达甚至40秒-2分钟，造成铺粉速度的极大缓慢，效率较低。

技术背景详述：三维印刷技术(3DP，Three-DimensionalPrinting)主要为粉末粘结成型。3DP的具体工艺为：在每一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离(等于层厚)，供粉缸上升一段高度，推出多余粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按照下一个截面的二维几何信息进行运动，有选择地喷射粘结剂，最终构成层面。原理和打印机非常相似，即为三维打印这一名称的由来。铺粉辊铺粉时多余的粉末被粉末收集装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结，从而生产制品。

3DP技术较为成熟。1989年美国麻省理工学院的EmanualSachs等人申请了3DP专利，该专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心专利之一。采用3DP技术的厂商，主要是ZCorporation公司(3DSystems2011年收购)、Ex-One公司和日本RikonInstituto等，zprinter、R系列三维打印机为主。2000年以色列ObjectGeometries(Stratasys2012年收购)推出基于结合3Dink-Jet与SLA工艺的打印设备Quadra。3DP打印设备能使用的材料比较多，包括石膏、塑料、陶瓷和金属等，而且还可以打印彩色零件，能够形成内部具备复杂形状的零件。此类打印机通过多碰头和喷嘴来提高速度。国内方面，目前清华大学、西安交通大学、上海大学等也在积极研发。3DP成型速度快，可做彩色原型。3DP技术成型速度快，成型材料价格低，适合做桌面型的快速成型设备。同时， 由于在粘结剂中添加颜料，可以制作彩色原型，这是该工艺最具竞争力的特点之一。整个成型过程不需要支撑，多余粉末的去除比较方便，特别适合于做内腔复杂的原型。当然，由于3DP成型件强度较低，只能做概念型模型，而不能做功能性试验件。3DP技术在国外的家电、汽车、航空航天、船舶、工业设计、医疗等领域已得到了较为广泛的应用。目前市场上主流的全彩3D人像打印多采用3DP技术。

金属3D打印SLS技术是3D打印体系中最为前沿和最具潜力的技术。随着科技发展及推广应用的需求，利用快速成型直接制造金属功能零件成为了快速成型主要的发展方向。目前可用于直接制造金属功能零件的快速成型方法主要有：激光净成形(LENS，LaserEngineeredNetShaping)、选择性激光烧结(SLS，SelectiveLaserSintering)和选择性激光熔化(SLM，SelectiveLaserMelting，SLM)、直接金属激光烧结(DMLS，DirectMetalLaserSintering)和电子束熔化技术(EBM，ElectronBeamMelting)等。SLS技术是以激光器为能量源，通过激光束使粉末均匀地烧结在加工平面上。在工作台上均匀铺上一层很薄(亚毫米级)的粉未作为原料，激光束在计算机的控制下，通过扫描器以一定的速度和能量密度按分层面的二维数据扫描。经过激光束扫描后，相应位置的粉末就烧结成一定厚度的实体片层，未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。这一层扫描完毕，随后需要对下一层进行扫描。如此反复，直至扫描完所有层面。去掉多余粉末，并经过打磨、烘干等适当的后处理，即可获得零件。SLS技术适用于复杂零件制造。SLS技术最早于1989年由德克萨斯大学奥斯丁分销的CarlDeckard和JoeBeaman提出，后来两人成立了DTM公司，并于1992年开始SLS商业化产品SinterSation。2001年，3DSystems公司收购了DTM，完成了技术整合。SLS可处理的原料包括塑料粉末(尼龙、聚苯乙烯、聚碳酸酯等，直接激光烧结)、金属粉末(工艺分直接法、间接法和双组员法)、陶瓷粉末(需使用粘结剂，包括无机粘结剂、有机粘结剂和金属粘结剂)。SLS已成功应用于汽车、造船、航天和航空等诸多行业。除DTM公司外，德国EOS公司也开发了相应的系列成型设备。在国内，如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、华北工学院和北京隆源自动成型有限公司等,也取得了许多重大成果，如南京航空航天大学研制的RAP-I型激光烧结快速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的AFS-300激光快速成型设备等。SLS目前已成功应用于汽车、造船、航天和航空等诸多行业，主要涉及快速原型制造、快速模具和工具制造以及小批量生产等环节。

目前粉末3D打印机成型物件移出方法有3种:直接移出法、上升移出法及缸体移出法；直接移出法是将成形物件直接从成型缸中掏出；上升移出法是将成型缸活塞上升,同时移走粉末,最终取得物件；缸体移出法是先将成型缸整体拿出来,翻转到出成型物件.

技术实现要素：

本发明的目的：

就在于为了解决上述问题，改善成型物件移出缺陷。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的:

包括：围板(1)、固定脚(4)、成型缸、活塞(有时结构中在成型缸表面框部，安装有粉末3D打印机工作面)及插板(3)；装配关系为:围板(1)合成闭合的4壁形成套筒,把手(2)固定在围板(1)上,方便端起；固定脚(4)是固定在围板(1)底部,用来与3D打印机的工作面连接固定；狭缝(7)位于一块围板的下部,与套筒底槽(14)在一个平面内,过孔(17)适合于使用螺丝与螺孔(15)配合来固定围板；插板(3)的前端可以加工成尖峰状,能插入狭缝中,构成5面体；其宽度又宽于围板内表面的间距,嵌入套筒底槽(14)中,形成能承载重量的底部；过孔(16)是准备用于与打印机工作面连接；左上角是右下部围线内散件所装配的移出装置整体；移动成型物件离不开粉末3D打印机工作面或成型缸。

概括而言：结构特征就是:结构包括：围板(1)、成型缸、活塞及插板(3)；装配关系为:围板(1)合成闭合的4壁形成套筒,狭缝(7)位于一块围板的下部,与插板(3)配合，插板(3)插入围板底部的狭缝后与围板所形成的4壁套筒构成5面体；插板(3)也与成型缸及活塞构成6面体；围板所围成闭合的面积是大于等于成型缸面积；围板(1)合成闭合的4壁形成套筒是放置在成型缸上方且所围面积覆盖成型缸面积，围板合成闭合的4壁形成套筒与工作面或成型缸是连接固定在一起或拆卸分开。

进一步：插板(3)的宽度也可以小于或等于围板内表面的间距,仍然能承载粉体重量，此时两面的围板可以不被加工套筒底槽。

进一步：所述围板(1)合成闭合的4壁形成套筒与工作面或成型缸是连接固定在一起或拆卸分开，指的是：靠机械连接或自重来完成连接固定在一起或拆卸分开；机械连接包括:螺栓连接、滑槽连接、磁吸合连接、旋卡连接及紧配柱槽连接。

螺栓连接指的是：利用螺丝通过2个部件上所加工的过孔及螺孔，将2个部件栓接在一起，拆下螺丝后2个部件所分离。

滑槽连接指的是：利用将2个部件上分别所加工的滑片移入滑槽，将2个部件连接在一起，反向移动可使2个部件再分离。

旋卡连接指的是：通过旋动1个部件上所加工的定轴旋片来卡在另一个部件的凸出部位，将2个部件连接在一起，反向旋动可使2个部件再分离。

紧配柱槽连接指的是：利用螺丝通过2个部件上所加工的凸柱及凹槽，将2个部件嵌接在一起，用力拔开后2个部件所分离。

进一步：所述狭缝是位于的围板底部的闭合开孔或是拱形的与工作面或成型缸边框组成的狭缝的缺口。

附图说明

以下结合附图就较佳实施例对本发明作进一步说明：

图1粉末3D打印机专用成型物件移出装置上部构造示意图。

图2成型物件移出装置整体构造及使用步骤示意图。

标号说明：

(1)围板

(2)把手

(3)插板

(4)固定脚

(5)螺孔

(6)打印物件

(7)狭缝

(8)余粉缸

(9)填充粉体

(10)成型缸壁

(11)铺粉机构

(12)3D打印机结构体

(13)3D打印机工作面

(14)套筒底槽

(15)螺孔

(16),(17)过孔

具体实施方式

如图1所示：

全部能与3D打印机器可以分离的结构见框起的部分：框线框起的右下端的图代表散件，上部构造为:粉末3D打印机专用成型物件移出装置包括:4块围板(1)、把手(2)、固定脚(4)及插板(3)；装配关系为:4块围板(1)合成闭合的4壁,形成套筒,2个把手(2)固定在围板(1)上,方便端起；固定脚(4)是固定在围板(1)底部,用来与3D打印机的工作面连接固定；狭缝(7)位于一块围板(1)的下部,与套筒底槽(14)在一个平面内,过孔(17)适合于使用螺丝与螺孔(15)配合来固定围板；插板(3)的前端可以加工成尖峰状,使其易于插入，插板(3)的宽度能插入狭缝中,又宽于围板内表面的间距,嵌入套筒底槽(14)中,形成能承载重量的底部.

过孔(16)是准备用于与打印机工作面连接；左上角是右下部围线内散件所装配的移出装置整体.

下部构造就是,3D打印机的部件,包括:粉末3D打印机工作面、粉缸、活塞；它们组合在一起，协同工作，才构成完整的移出装置整体

如图2所示：

成型物件移出装置的下部分结构包括:粉末3D打印机工作面、粉缸、活塞。

使用步骤:

框线框起的右端的2个图，分别代表铺粉时成型缸活塞(活塞垂直于成型缸壁，作为成型缸底部，可以上下往复移动)的升降过程及完成打印后，如果活塞强行推升粉体，粉体将倒塌散开在工作面上。

与本发明相关的3D打印机部分是3D打印机工作面(13)(它是该类打印机铺机构(11)粉工作过程的平面部分，该面与是与成型缸周边框平齐的水平面或覆盖于成型缸周边框面，图2就是覆盖于成型缸周边框面上),该部分位于3D打印机结构体(12)的上方位置；余粉缸(8)用于回收废粉,成型缸壁(10)与活塞配合容纳填充粉体(9),铺粉机构(11)在3D打印机工作面(13)内完成每一层的铺粉工作，打印物件(6)被逐层形成,可以是喷胶方式或激光烧结方式,当成型物件打印完毕后,活塞降低到最低位置,整个粉体夹杂着成型物件充满了整个缸体；接下来使用螺栓将固定脚(4)与螺孔(5)进行连接固定,然后上升活塞,填充粉体(9)夹杂着成型物件被渐渐顶出来,由于4壁被4块围板(1)围拢起来,将被局限在成型物件移出装置内,当整个粉体夹杂着成型物件被完全顶出来后,由于狭缝附近的缸体底部没被成型物件,将被保留松散的粉体状态,插板(3)容易插入狭缝(7)内形成成型物件移出装置的底部；然后将该成型物件移出装置整体移出3D打印机(可以使用把手(2)),对成型物件进行后续处理。

本发明不局限于上述最佳实施方式：

任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。