一种选择性激光烧结成型装置

技术领域：

本发明涉及的是选择性激光烧结成型技术领域，具体涉及的是一种选择性激光烧结成型装置。

背景技术：
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3d打印（3dp）即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或非金属等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（aec）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。发展3d打印制造技术产业化对我国结构转型具有战略意义，3d打印技术可以推动我国结构转型调整，提高制造业水平。

选择性激光烧结工艺（sls）是最高端的3d打印技术，简称激光烧结技术，主要以粉末等作为材料，其原理是激光烧结粉末材料，使粉末材料结合成形。sls技术同样使用层叠堆积成形原理，不同的是，它首先铺一层粉末材料，将材料预热到接近熔化点，再使用激光在该层截面上扫描，使粉末温度升至熔化点，然后烧结形成粘接，接着不断重复铺粉、烧结的过程，直至整个模型成形。粉末在零件的成型过程中起着重要作用，但是目前仍存在以下问题：供粉箱无法同时供给不同种类的粉末，在整个铺粉过程中只能铺同一种粉末，难以制备由不同粉末烧结形成的零件；难以完成对每层烧结完成后剩余粉末的分类回收，循环利用。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种选择性激光烧结成型装置，这种选择性激光烧结成型装置用于解决目前选择性激光烧结工艺中整个铺粉过程中只能铺同一种粉末，难以完成对每层烧结完成后剩余粉末的分类回收的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种选择性激光烧结成型装置包括铝型材框架、两个供粉箱、成型箱、两个回收箱、振镜系统、直线导轨、预热装置、铺粉辊系统和两个粉刷；供粉箱固定在铝型材框架两侧，每个供粉箱箱口与铝型材框架相邻侧设置弧形槽，弧形槽向内倾斜，弧形槽的漏粉通道末端具有弧形槽漏粉口，振镜系统安装在铝型材框架顶部，直线导轨与预热装置固定在铝型材框架中间位置，铺粉辊系统与直线导轨滑动连接，铺粉辊系统运动短暂停止的地方各安装一个粉刷；两个弧形槽漏粉口下方设置成型箱，成型箱的两侧各设置一个回收箱，粉刷位于相应的回收箱上端口处；铺粉辊系统包括铺粉辊，铺粉支撑板，铺粉电机，铺粉辊固定在铺粉支撑板下，铺粉电机设置在铺粉辊的一侧，铺粉电机连接铺粉辊。

上述方案中供粉箱上端口处装有刮刀，刮刀通过刮刀齿轮与同步带连接，同步带套置在两个同步带轮外，每个同步带轮连接一个同步步进电机；供粉箱底板包括粉箱上板和粉箱下板，丝杠穿过粉箱下板与粉箱上板固定连接，丝杠与粉箱下板螺纹连接，举升步进电机输出轴连接丝杠，粉箱上板与粉箱壁滑动连接，粉箱下板与粉箱壁固定连接。

上述方案中直线导轨包括导轨步进电机、同步轮支撑板、同步杆、导轨同步带，同步轮支撑板有四个，四个同步轮支撑板固定于铝型材框架上，同步杆两两相对设置于同步杆之间，导轨同步带也两两相对设置于同步杆之间，其中一个同步杆连接导轨步进电机。

上述方案中铺粉辊支撑板通过同步带夹板与直线导轨的导轨同步带连接。

上述方案中两个回收箱和成型箱是一体的，通过隔板隔开，两个回收箱和成型箱均被固定在铝型材框架底部；预热装置位于成型箱正上方。

上述方案中振镜系统的激光发射器、x振镜、y振镜设置于镜壳内，激光发射器设置镜壳一侧，x振镜设置于另一侧，y振镜设置于镜壳顶部，场镜设置于镜壳外且位于镜壳底部，激光发射器发射的光束经x振镜与y振镜的反射，方向发生两次改变，最后经过场镜竖直的射出。

上述方案中弧形槽漏粉口所在平面与铺粉辊支撑板上表面平齐，弧形槽漏粉口位于成型箱与两个回收箱之间隔板的正上方。

上述方案中两个供粉箱所供给的粉末是两种不同种类的粉末，两回收箱中回收的粉末也是不同种类的粉末，左边供粉箱供给的粉末，会被回收至右边的回收箱，右边供粉箱供给的粉末会被回收至左边回收箱。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明可以同时供给不同种类的粉末，能够制备由不同粉末烧结的成型零件，实现选择性激光烧结sls混合供粉，改变了供粉单一的现状。

2、本发明能够实现剩余粉末的分类回收，循环利用，节省材料。

附图说明：

图1为本发明的选择性激光烧结成型装置示意图；

图2为本发明供粉箱示意图；

图3为本发明振镜系统示意图；

图4为本发明举升装置示意图；

图5为本发明直线导轨示意图；

图6为本发明预热装置示意图；

图7为本发明铺粉辊系统示意图；

图8为本发明中弧形槽、直线导轨、铺粉辊系统连接关系示意图。

图中：1铝型材框架；2供粉箱；4回收箱；6成型箱；7振镜系统；8举升装置；9直线导轨；10预热装置；11铺粉辊系统；12粉刷；

2-1弧形槽；2-2刮刀；2-3供粉步进电机；2-4供粉同步带；2-5供粉举升机构；

7-1激光发射器；7-2x振镜；7-3y振镜；7-4场镜；

8-1粉箱上板；8-2粉箱下板；8-3丝杠；8-4举升步进电机；

9-1导轨步进电机；9-2同步轮支撑杆；9-3同步杆；9-4导轨同步带；

10-1预热管；11-1铺粉辊；11-2铺粉辊支撑板；11-3铺粉步进电机。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

结合图1-图8所示，这种选择性激光烧结成型装置包括铝型材框架1、两个供粉箱2、刮刀系统、成型箱6、两个回收箱4、振镜系统7、直线导轨9、预热装置10、铺粉辊系统11和两个粉刷12；供粉箱2固定在铝型材框架1两侧，每个供粉箱2箱口与铝型材框架1相邻侧设置弧形槽2-1，弧形槽2-1向内倾斜，弧形槽2-1的漏粉通道末端具有弧形槽漏粉口，振镜系统7安装在铝型材框架1顶部，直线导轨9与预热装置10固定在铝型材框架1中间位置，铺粉辊系统11与直线导轨9滑动连接，铺粉辊系统运动短暂停止的地方各安装一个粉刷12，用于清理铺粉辊表面附着的粉末；两个弧形槽漏粉口下方设置成型箱6，成型箱6的两侧各设置一个回收箱4，粉刷12位于相应的回收箱4上端口处；铺粉辊系统11包括铺粉辊11-1，铺粉辊支撑板11-2，铺粉步进电机11-3，铺粉辊11-1固定在铺粉辊支撑板11-2下，铺粉步进电机11-3设置在铺粉辊11-1的一侧，铺粉步进电机11-3连接铺粉辊11-1，铺粉辊11-1在铺完一层粉后，短暂停留在回收箱4上方并在电机带动下发生自转，粉刷12清理铺粉辊11-1表面附着的粉末。预热装置10是由四根加热管以及铝型材组成。

供粉箱2上方装有刮刀2-2，刮刀2-2底部与供粉箱2上表面相切但不影响刮刀的移动，刮刀2-2通过刮刀齿轮与供粉同步带2-4连接，供粉同步带2-4由两个供粉步进电机2-3驱动，供粉步进电机2-3可以实现正反转，驱动同步带往复运动，从而带动刮刀2-2往返运动；由此间接的带动刮刀2-2将供粉箱2供给的粉末刮入弧形槽2-1的漏粉通道，弧形槽漏粉口所在表面与铺粉辊支撑板11-2的上表面处于将要重合的状态（两平面不重合是为了不阻挡铺粉辊的移动），弧形槽漏粉口所在平面与铺粉辊支撑板11-2上表面平齐，弧形槽漏粉口位于成型箱6与回收箱4中间隔板的正上方。

铺粉辊支撑板11-2通过同步带夹板与直线导轨9的导轨同步带9-4连接，导轨同步带9-4由两导轨步进电机9-1驱动，步进电机能够正反转，从而实现由铺粉辊的一系列功能；两个回收箱4和成型箱6是一体的，通过隔板隔开，两个回收箱4和成型箱6均被固定在铝型材框架1底部；预热装置10位于成型箱6正上方。

振镜系统7的激光发射器7-1、x振镜7-2、y振镜7-3设置于镜壳内，激光发射器7-1设置镜壳一侧，x振镜7-2设置于另一侧，y振镜7-3设置于镜壳顶部，场镜7-4设置于镜壳外且位于镜壳底部，激光发射器发射的光束经x振镜与y振镜的反射，方向发生两次改变，最后经过场镜7-4竖直的射出。

直线导轨9包括导轨步进电机9-1、同步轮支撑板9-2、同步杆9-3、导轨同步带9-4，同步轮支撑板9-2有四个，四个同步轮支撑板固定于铝型材框架1上，同步杆两两相对设置于同步杆9-3之间，导轨同步带9-4也两两相对设置于同步杆9-3之间，其中一个同步杆连接导轨步进电机。直线导轨步进电机的转动带动同步带的转动，从而带动铺粉辊系统的移动。

两个供粉箱2所供给的粉末是两种不同种类的粉末，两回收箱4中回收的粉末也是不同种类的粉末，左边供粉箱供给的粉末，会被回收至右边的回收箱，右边供粉箱供给的粉末会被回收至左边回收箱。供粉箱2底板包括粉箱上板8-1和粉箱下板8-2，丝杠8-3穿过粉箱下板8-2与粉箱上板8-1固定连接，丝杠8-3与粉箱下板8-2螺纹连接，举升步进电机8-4输出轴连接丝杠8-3，粉箱上板8-1与粉箱壁滑动连接，粉箱下板8-2与粉箱壁固定连接。粉箱上板8-1、粉箱下板8-2，丝杠、举升步进电机8-4构成供粉举升机构2-5。

本发明弧形槽2-1下表面即漏粉口略高于铺粉辊支撑板11-2上表面。

通过选择性激光烧结成型装置，一方面能够实现两种不同粉末的激光烧结，另外一方面，能够将未成型的粉末进行分类回收，实现剩余粉末循环利用。

本发明供粉、铺粉、及剩余粉末回收以及激光烧结过程为：装置启动后，装有粉末a的供粉箱2底部举升装置8往上移动一定高度，刮刀2-2在步进电机2-3的带动下将粉末推入弧形槽2-1中，粉末a通过弧形槽2-1的漏粉通道，最后从漏粉口漏出，落至成型箱6与回收箱4中间的隔板的上表面，此时铺粉辊系统在直线导轨9上步进电机9-1的带动下由右往左移动至铺粉辊11-1与左侧的粉刷12相互接触，铺粉完成并将剩余粉末推入回收箱5，随后铺粉辊11-1在自带的步进电机的转动下发生自转，粉刷12反复清理铺粉辊11-1表面附着的a粉末，粉末回收完成，与此同时，振镜系统7中激光发射器7-1发射的激光束经y振镜7-3与x振镜7-2的两次发射后，方向发生了两次改变，最后透过场镜7-4射向已经铺好的粉末进行激光烧结；待烧结完成后，供粉箱3又开始供粉，重复以上步骤，最后剩余粉末落入回收箱4中。