教学演示金属粉末3D打印机的制作方法

本实用新型属于教学设备技术领域，具体涉及一种教学演示金属粉末3d打印机。

背景技术：

金属粉末3d打印机，即快速成型技术的一种机器，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属材料，通过逐层进行激光烧结的方式来构造物体的技术。

在3d打印机教学中，对学生展示3d打印的工作过程，有利于理解和掌握3d打印机的工作原理和过程，目前，能够对学生展示的金属粉末3d打印机都是安装在生产车间用于工业生产的机械设备，学员们观察到的仅仅是金属箱体，内部结构及工作过程很难看到，金属粉末3d打印机造价昂贵，一般不能拆开观察内部机构，教学单位一般也不能购买用于教学展示。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种教学演示金属粉末3d打印机，它造价低廉，不用拆开机械就能够观察到整机的内部结构、工作过程及原理，适用于教学或者产品展示。

本实用新型的目的是通过以下方案来实现的：一种教学演示金属粉末3d打印机，它包括控制器、机箱、金属粉末供料系统和激光烧结系统，其特征在于：所述的机箱是由透明板材制成的箱体；所述的金属粉末供料系统包括在箱体内部左右并列设置透明的供粉缸和成型缸，供粉缸内部设置由供粉步进电机驱动升降的供粉平台，成型缸内部设置由成型步进电机驱动升降的成型平台，在箱体内供粉缸和成型缸的上部设置由铺粉步进电机驱动左右平移的铺粉辊；所述的激光烧结系统包括位于箱体内上部设置的振镜和激光器，振镜和激光器之间设有准直镜，在振镜的下面设置场镜；所述的振镜包括由第一振镜步进电机控制的第一镜子板和由第二振镜步进电机控制的第二镜子板。

优选的，在供粉缸和成型缸的下部固定透明的中间平板；所述的供粉平台下面连接两个立柱滑杆，两个立柱滑杆穿过中间平板上的套筒并在其下端连接供粉底板，所述的供粉步进电机固定安装在供粉底板下面，供粉步进电机输出轴连接供粉丝杠，供粉丝杠向上伸出并安装在中间平板上固定的供粉丝杠螺母上；所述的成型平台下面连接两个立柱滑杆，两个立柱滑杆穿过中间平板上的套筒并在其下端连接成型底板，所述的成型步进电机固定安装在成型底板下面，成型步进电机输出轴连接成型丝杠，成型丝杠向上伸出并安装在中间平板上固定的成型丝杠螺母上。

优选的，在中间平板的上面设有供粉下限位开关和成型下限位开关，在中间平板的下面设有供粉上限位开关和成型上限位开关。

优选的，所述的铺粉辊滑动安装在两个水平滑轨上，所述的铺粉步进电机通过铺粉丝杠驱动铺粉辊左右平移，在铺粉丝杠的两端分别设有铺粉限位开关。

优选的，在箱体内部的左侧和右侧分别设置粉料回收仓，在两个粉料回收仓内设有粉料回收箱。

优选的，在箱体上设有进气口和出气口，进气口设置保护气供气装置，出气口设置粉尘净化装置。

优选的，第一振镜步进电机和第二振镜步进电机可以采用数字舵机。

本实用新型的有益效果为：

1）本实用新型的机箱以及箱体内部的供粉缸、成型缸都是透明的，机箱里面的机械部件清晰可见，学员们非常容易看清楚金属粉末3d打印机的内部结构。

2）本实用新型金属粉末供料系统和激光烧结系统都能够进行动态演示，透过透明的机箱，能够看到动态的工作过程，学员们非常容易理解和掌握金属粉末3d打印机工作原理。

3）本实用新型的机箱、供粉缸、成型缸及其内部框架结构都可以使用亚克力透明板制作而成，整机结构简单，造价低廉，重量轻，方便携带，非常适用于教学或者产品展示。

附图说明

图1本实用新型教学演示金属粉末3d打印机前侧视角立体结构示意图；

图2本实用新型教学演示金属粉末3d打印机后侧视角立体结构示意图；

图3本实用新型印机箱体前侧箱板及供粉缸和成型缸前侧板都去掉的前侧视角立体结构示意图；

图4本实用新型印机箱体后侧箱板及供粉缸和成型缸后侧板都去掉的后侧视角立体结构示意图；

图5本实用新型侧面剖切后侧平视结构示意图；

图6本实用新型金属粉末供料系统去掉供粉缸和成型缸的前侧视角立体结构示意图；

图7本实用新型金属粉末供料系统去掉供粉缸和成型缸的前侧平视结构示意图；

图8本实用新型振镜和准直镜的后侧平视结构示意图；

图9本实用新型图8的aa剖切结构示意图。

图中：1-机箱，2-供粉缸，3-成型缸，4-供粉步进电机，5-供粉平台，6-成型步进电机，7-成型平台，8-铺粉步进电机，9-铺粉辊，10-振镜，11-激光器，12-准直镜，13-场镜，14-第一振镜步进电机，15-第一镜子板，16-第二振镜步进电机，17-第二镜子板，18-中间平板，19-立柱滑杆，20-套筒，21-供粉底板，22-供粉丝杠，23-供粉丝杠螺母，24-成型底板，25-成型丝杠，26-成型丝杠螺母，27-供粉下限位开关，28-成型下限位开关，29-供粉上限位开关，30-成型上限位开关，31-水平滑轨，32-铺粉丝杠，33-铺粉限位开关，34-粉料回收仓，35-粉料回收箱，36-保护气供气装置，37-粉尘净化装置。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详细描述：

如图1至图9所示，一种教学演示金属粉末3d打印机，它包括控制器、机箱1、金属粉末供料系统和激光烧结系统，所述的机箱1是由透明板材制成的箱体；所述的金属粉末供料系统包括在箱体1内部左右并列设置透明的供粉缸2和成型缸3，供粉缸2内部设置由供粉步进电机4驱动升降的供粉平台5，成型缸2内部设置由成型步进电机6驱动升降的成型平台7；在供粉缸2和成型缸3的下部固定透明的中间平板18；所述的供粉平台5下面连接两个立柱滑杆19，两个立柱滑杆19穿过中间平板18上的套筒20并在其下端连接供粉底板21，所述的供粉步进电机4固定安装在供粉底板21下面，供粉步进电机4输出轴连接供粉丝杠22，供粉丝杠22向上伸出并安装在中间平板18上固定的供粉丝杠螺母23上；所述的成型平台7下面连接两个立柱滑杆19，两个立柱滑杆19穿过中间平板18上的套筒20并在其下端连接成型底板24，所述的成型步进电机6固定安装在成型底板24下面，成型步进电机6输出轴连接成型丝杠25，成型丝杠25向上伸出并安装在中间平板18上固定的成型丝杠螺母26上；在中间平板18的上面设有供粉下限位开关27和成型下限位开关28，在中间平板18的下面设有供粉上限位开关29和成型上限位开关30；在箱体1内供粉缸2和成型缸3的上部设置由铺粉步进电机8驱动左右平移的铺粉辊9；所述的铺粉辊9滑动安装在两个水平滑轨31上，所述的铺粉步进电机8通过铺粉丝杠32驱动铺粉辊9左右平移，在铺粉丝杠32的两端分别设有铺粉限位开关33；所述的激光烧结系统包括位于箱体1内上部设置的振镜10和激光器11，振镜10和激光器11之间设有准直镜12，在振镜10的下面设置场镜13；所述的振镜10包括由第一振镜步进电机14控制的第一镜子板15和由第二振镜步进电机16控制的第二镜子板17。在箱体1内部的左侧和右侧分别设置粉料回收仓34，在两个粉料回收仓34内设有粉料回收箱35。在箱体1上设有进气口和出气口，进气口设置保护气供气装置36，出气口设置粉尘净化装置37。

结合附图下面对本实用新型的工作原理说明如下：

（1）成型平台下降一层：成型平台7位于最上层位置没铺金属粉末或者完成一层金属粉末激光烧结工作时，控制器发出指令，成型步进电机6带动成型丝杠25反向旋转一定角度，驱动成型平台7下降一层，成型缸3内的金属粉末及成型件下沉一层；

（2）供粉平台上升一层：在完成步骤（1）的工作的同时，控制器发出指令，供粉步进电4带动供粉丝杠22正向旋转一定角度，驱动供粉平台5上升一层，供粉缸2内的金属粉末推高一层；

（3）在成型缸上铺设一层金属粉末：在成型平台7完成下降一层和供粉平台5完成上升一层工作之后，控制器发出指令，铺粉步进电机8正转通过铺粉丝杠32带动铺粉辊9沿着水平滑轨31正向平移，铺粉辊9经过供粉缸2的上部时吸取金属粉末，铺粉辊9经过成型缸3的上部时铺设金属粉末；铺粉辊9到达在铺粉丝杠32的一侧，触碰到铺粉限位开关33，控制器发出指令，铺粉步进电机8反转通过铺粉丝杠32带动铺粉辊9沿着水平滑轨31反向平移回到铺粉丝杠32的另一侧，触碰到铺粉限位开关33，控制器发出指令，铺粉步进电机8停止，完成一层铺粉作业；

（4）成型平台7上完成了一层金属粉末铺设作业后，控制器发出指令，激光器11射出分散的激光，分散的激光通过准直镜12使分散的激光调整成平行的激光并将光斑放大再照射到第一镜子板15上，第一镜子板15将光斑反射到第二镜子板17上，第二镜子板17将光斑反射到场镜13上，场镜13将激光光斑再次聚焦、缩小并精准地照射到成型缸3上部的金属表面上；控制器根据打印产品的每个激光烧结层的数据，控制第一振镜步进电机14和第二振镜步进电机16旋转，驱动第一镜子板15第二镜子板17变换激光折射角度，使激光的光斑照射烧结完成一个层面金属粉的烧结工作并返回到步骤（1）；

（5）本实用新型还设置了保护气供气装置36和粉尘净化装置37模型，保护气供气装置36是为箱体1内部提供保护气的装置，粉尘净化装置37是将箱体1内部的气体排出并进行过滤的装置，由于保护气供气装置36和粉尘净化装置37的工作原理都容易理解，所以仅设计出两个装置的模型及安装位置。

（6）本实用新型在透明箱体1内部的左侧和右侧分别设置粉料回收仓34，在两个粉料回收仓34内设有粉料回收箱35，在铺粉辊9往复运动铺粉的过程中，会有多余溢出的金属粉末掉落到粉料回收仓34内的粉料回收箱35内，这样可以达到材料回收利用的作用，减少成本，保护环境。

以上所述仅为本实用新型的一种实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。