一种多材料激光选区熔化粉末分区预置的铺粉机构的制作方法

本实用新型涉及多材料激光选区熔化设备中的铺粉部件，尤其涉及一种多材料激光选区熔化粉末分区预置的铺粉机构。

背景技术：

激光选区熔化技术是金属3D打印领域的重要部分，其发展历程经历低熔点非金属粉末烧结、低熔点包覆高熔点粉末烧结、高熔点粉末直接熔化成形等阶段。由美国德克萨斯大学奥斯汀分校在1986年最早申请专利，1988年研制成功了第1台SLM设备，采用精细聚焦光斑快速熔化成30～51μm的预置粉末材料，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件，致密度可达到近乎100％，尺寸精度达20～50μm，表面粗糙度达20～30μm，是一种极具发展前景的快速成形技术。

其基本原理是先在计算机上利用Pro/e、UG、CATIA等三维造型软件设计出零件的三维实体模型，然后通过切片软件对该三维模型进行切片分层，得到各截面的轮廓数据，由轮廓数据生成填充扫描路径，设备将按照这些填充扫描线，控制激光束选区熔化各层的金属粉末材料，逐步堆叠成三维金属零件。

目前激光选区熔化技术一般都只用于单种金属/非金属材料成型，而用于多种材料的实现方法不多。为实现用激光选区熔化技术成型复合材料零件，因此设计一种多材料激光选区熔化设备的粉末分区预置铺粉机构。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种多材料激光选区熔化粉末分区预置的铺粉机构。本实用新型可实现在一个铺粉行程内不同Y坐标下的X方向上铺设不同材质的粉末。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种多材料激光选区熔化粉末分区预置的铺粉机构，包括成型室及二轴二联动移动平台；所述二轴二联动移动平台，其包括一根X轴导轨单元3和两根平行放置的Y轴导轨单元1、2；

所述X轴导轨单元3的两端置于Y轴导轨单元1、2上，并与Y轴导轨单元1、2的轴线垂直；

所述X轴导轨单元3用于搭载储粉槽5沿Y轴导轨单元1、2的轨迹在Y方向往复水平移动；该储粉槽5通过分别安装在其两端的托杆7固定在X轴导轨单元3的滑块上；所述储粉槽5的粉末出口的截面形状呈锥形；在粉末出口处的侧缘设有用于固定铺粉条的衔接条6；

所述储粉槽5内置有一分区挡板4，分区挡板4将储粉槽5在长度方向上分成两个用于储存不同材质粉末的储粉区；该分区挡板4可沿着储粉槽5的长度方向移动；

Y轴导轨单元1、2的电机控制X轴导轨单元3沿Y轴导轨单元1、2的轨迹在Y方向上往复水平移动；分区挡板4的上端固定在X轴导轨单元3的滑块上，X轴导轨单元3的电机控制分区挡板4在储粉槽5的长度方向沿X轴导轨单元3的轨迹往复水平移动。

该两根平行放置的Y轴导轨单元1、2位于成型室内的外侧，该X轴导轨单元3在X方向穿过成型室，其两端固定在Y轴导轨单元1、2的滑块上；所述X轴导轨单元3与成型室之间采用褶皱的风琴罩密封或者在成型室两侧壁上对称开设条形轨迹槽轨，X轴导轨单元3的两端穿过该条形轨迹槽轨。

分区挡板4与储粉槽5的接触处设有密封条；分区挡板4的形状与储粉槽5的内截面形状相应。

所述分区挡板4的数量为一个或者一个以上。

所述铺粉条为柔性铺粉条，其通过螺栓装夹在衔接条6上。

所述托杆7通过螺钉固定在X轴导轨单元3的滑块上。

一种在同一个粉层的X方向平铺多种材质粉末的铺设方法，包括如下步骤：

二轴二联动移动平台开始工作，即Y轴导轨单元1、2的电机控制其滑块在Y方向上移动，并带动储粉槽5和X轴导轨单元3随Y轴的滑块移动至平台的非加工区域；X轴导轨单元3的电机控制其滑块X方向移动，控制分区挡板4在储粉槽5内的位置，此时分区挡板4在储粉槽5内的停留位置即是X方向上不同材质粉末在同一个粉层的X方向的分界线的位置；再将两种不同材质的粉末，以分区挡板4为界，装入分区挡板4左右两侧的储粉区内；

粉末装填完毕后，开始进入铺粉过程，Y轴导轨单元1、2的电机控制其滑块Y方向移动，带动储粉槽5在平台的加工区域的Y方向上移动，于此同时X轴导轨单元3的电机控制其滑块X方向移动，带动分区挡板4在储粉槽5内沿X方向滑动；

储粉槽5在平台的加工区域返回至非加工区域后，完成一个铺粉行程；储粉槽5在由加工区域返回至非加工区域的行程过程中，柔性铺粉条将不同材质的粉末以分区挡板4为界，刮平在加工区域的平台上，形成一个包含多种材质的粉末层；即实现在一个铺粉行程内不同Y坐标下的X方向上铺设不同材质的粉末。

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本实用新型储粉槽5内置有一分区挡板4，分区挡板4将储粉槽5在长度方向上分成两个用于储存不同材质粉末的储粉区；该分区挡板4可沿着储粉槽5的长度方向移动；Y轴导轨单元1、2的电机控制X轴导轨单元3沿Y轴导轨单元1、2的轨迹在Y方向上往复水平移动；分区挡板4的上端固定在X轴导轨单元3的滑块上，X轴导轨单元3的电机控制分区挡板4在储粉槽5的长度方向沿X轴导轨单元3的轨迹往复水平移动。本实用新型通过二轴二联动移动平台携带储粉槽5运动，通过在储粉槽5设置分区挡板4，即使储粉槽5可以搭载多种材质粉末，当分区挡板4移动到储粉槽5的任意一端时，可以只装载单种材质粉末，实现同一层单种粉末材料铺设，当分区挡板4移动到储粉槽5中间的指定位置时，可以实现同一层X方向多种材质粉末的铺设。

本实用新型储粉槽5在平台的加工区域返回至非加工区域后，完成一个铺粉行程；储粉槽5在由加工区域返回至非加工区域的行程过程中，柔性铺粉条将不同材质的粉末以分区挡板4为界，刮平在加工区域的平台上，形成一个包含多种材质的粉末层；即实现在一个铺粉行程内不同Y坐标下的X方向上铺设不同材质的粉末。本实用新型还可通过增加分区挡板4的数量，来实现两种以上不同材质粉末的铺设。

本实用新型与现有的激光选区熔化设备铺粉装置机构相比，本实用新型实现了多种材料粉末在成型面X方向的分区铺设以及Z轴方向的不同材质粉末铺设，为采用激光选区熔化方案实现复合材料的增材制造工艺，提供了构思巧妙和简便易行的技术方案。

附图说明

图1为本实用新型二轴二联动移动平台示意图。

图2为本实用新型储粉槽结构示意图。

图3为储粉槽的截面结构示意图。

图4为本实用新型铺粉机构应用实例示意图；图中A和B是指不用材质的粉末，C是指加工区域。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。

实施例

如图1-4所示。本实用新型公开了一种多材料激光选区熔化粉末分区预置的铺粉机构，包括成型室及二轴二联动移动平台；所述二轴二联动移动平台，其包括一根X轴导轨单元3和两根平行放置的Y轴导轨单元1、2；

所述X轴导轨单元3的两端置于Y轴导轨单元1、2上，并与Y轴导轨单元1、2的轴线垂直；

所述X轴导轨单元3用于搭载储粉槽5沿Y轴导轨单元1、2的轨迹在Y方向往复水平移动；该储粉槽5通过分别安装在其两端的托杆7固定在X轴导轨单元3的滑块上；所述储粉槽5的粉末出口的截面形状呈锥形；在粉末出口处的侧缘设有用于固定铺粉条的衔接条6；

所述储粉槽5内置有一分区挡板4，分区挡板4将储粉槽5在长度方向上分成两个用于储存不同材质粉末的储粉区；该分区挡板4可沿着储粉槽5的长度方向移动；

Y轴导轨单元1、2的电机控制X轴导轨单元3沿Y轴导轨单元1、2的轨迹在Y方向上往复水平移动；分区挡板4的上端固定在X轴导轨单元3的滑块上，X轴导轨单元3的电机控制分区挡板4在储粉槽5的长度方向沿X轴导轨单元3的轨迹往复水平移动。

该两根平行放置的Y轴导轨单元1、2位于成型室内的外侧，该X轴导轨单元3在X方向穿过成型室，其两端固定在Y轴导轨单元1、2的滑块上；所述X轴导轨单元3与成型室之间采用褶皱的风琴罩密封或者在成型室两侧壁上对称开设条形轨迹槽轨，X轴导轨单元3的两端穿过该条形轨迹槽轨。

分区挡板4与储粉槽5的接触处设有密封条；分区挡板4的形状与储粉槽5的内截面形状相应。

所述分区挡板4的数量为一个或者一个以上。

所述铺粉条为柔性铺粉条，其通过螺栓装夹在衔接条6上。

所述托杆7通过螺钉固定在X轴导轨单元3的滑块上。

一种在同一个粉层的X方向平铺多种材质粉末的铺设方法，可通过如下步骤实现：

二轴二联动移动平台开始工作，即Y轴导轨单元1、2的电机控制其滑块在Y方向上移动，并带动储粉槽5和X轴导轨单元3随Y轴的滑块移动至平台的非加工区域；X轴导轨单元3的电机控制其滑块X方向移动，控制分区挡板4在储粉槽5内的位置，此时分区挡板4在储粉槽5内的停留位置即是X方向上不同材质粉末在同一个粉层的X方向的分界线的位置；再将两种不同材质的粉末，以分区挡板4为界，装入分区挡板4左右两侧的储粉区内；

粉末装填完毕后，开始进入铺粉过程，Y轴导轨单元1、2的电机控制其滑块Y方向移动，带动储粉槽5在平台的加工区域的Y方向上移动，于此同时X轴导轨单元3的电机控制其滑块X方向移动，带动分区挡板4在储粉槽5内沿X方向滑动；

储粉槽5在平台的加工区域返回至非加工区域后，完成一个铺粉行程；储粉槽5在由加工区域返回至非加工区域的行程过程中，柔性铺粉条将不同材质的粉末以分区挡板4为界，刮平在加工区域的平台上，形成一个包含多种材质的粉末层；即实现在一个铺粉行程内不同Y坐标下的X方向上铺设不同材质的粉末。

铺粉完成一层后，激光选区熔化设备即可进入常规熔化作业；粉末熔化后不同材质的粉末凝固成实体，该层加工即完成；重复上述步骤，直至加工完成。

如上所述，便可较好地实现本实用新型。

本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。