一种选择性激光烧结sls铺粉预热装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，包括立柱、丝杆、驱动电机，上支架、下支架，高度调节板、红外线测温装置、多个四棱锥空心壳体、以及控制系统；每个四棱锥空心壳体和内部的加热棒、内壁的反光板组成一个独立预热装置，多个独立预热装置将成形区分成多个可独立预热的小区域，独立预热装置直接由控制系统控制，互不干涉，当所铺粉末不同区域温度不同时，可以调整独立预热装置对不同区域进行不同温度的预热，从而实现所铺粉末整体均匀预热，每个独立预热装置在立体空间内方向可调，能够根据成形件的大小调整预热区域，增加预热效率，节约能源，本装置可有效提高成形件精度及组织性能，对SLS成形技术的发展具有重要意义。
【专利说明】
一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置
技术领域
[0001]本发明属于3D打印增材制造技术领域，涉及一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装 置。 技术背景
[0002] 3D打印快速成形技术是一种以三维CAD模型为基础，运用粉末状金属或树脂等可 黏合材料，通过逐层叠加的原理，制造复杂零件。该过程不需要传统的刀具、夹具和机床就 可以制备出任意形状的复杂零件。其主要特点有:CD设计制造一体化，由三维模型直接进行 打印成形，在一定程度上实现了设计、制造的一体化。③高度柔性，该技术不受零件形状和 结构的约束，使复杂模型直接制造成为产品模型。③缩短新产品的研制周期，降低研发成 本。可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转换成真实的产品模型，从而可以对正处于设 计阶段的产品做出快速评价、修改及功能试验，这样既有效地缩短了产品的研发周期，又降 低了经济损耗。因此，3D打印快速成形技术发展对推进先进制造业的发展具有重要意义 选择性激光烧结（SLS)技术属于3D打印技术的一种，其工艺成形过程是:利用三维CAD 软件设计出所需零件的三维模型，将模型导入到成形设备。随后进行铺粉并刮平，用激光器 在铺平的粉末上进行烧结成形，当一层成形面烧结完成后，继续重复上述过程，烧结切片层 不停叠加，直到得到三维实体零件。SLS成形过程中所铺粉末预热是一个重要环节，如果所 铺粉末不预热或预热不均匀，成形件性能和精度将会下降，甚至不能烧结成形。对所铺粉末 加热有两个热源，一是成形件本身对所铺粉末的预热，由于不断被激光烧结叠加成形，成形 件内部温度较高。成形件截面尺寸不同，其内部温度分布也不同，因此对不同部位所铺粉末 预热也不同。二是加热装置对粉末进行预热，为了使所铺粉末预热均匀，同时也是为了使成 形件内部温度分布均匀，防止成形件翘曲变形，需要用加热装置对所铺粉末及成形件进行 预热，使所铺粉末和成形件内部温度均匀分布。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明提出了一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，该装置由多 个独立预热装置组成，可以对不同区域进行不同温度的预热，也可以根据成形件的大小调 整预热区域。
[0004] 本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是： 一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，包括立柱、丝杆、驱动电机，上支架、下支架，高 度调节板、红外线测温装置、四棱锥空心壳体、加热棒、反光板以及控制系统;所述上支架的 两侧套接在水平固定的两根丝杆上，丝杠两端分别由立柱支撑，丝杆一端设置有驱动电机， 用于驱动丝杆转动，带动上支架水平移动，上支架和下支架通过高度调节板连接，由螺栓固 定，高度调节板可以调节下支架与铺粉面的距离，上支架内侧安装红外线测温装置，对所铺 粉末进行测温，下支架的下部设置多个在立体空间内方向可调的四棱锥空心壳体，四棱锥 空心壳体内部安装多层加热棒，内壁上还设置有反光板，对加热棒辐射的热量进行反射，提 升加热效率;单个的四棱锥空心壳体及安装在壳体内部的加热棒、反光板构成一个独立的 预热装置，每个预热装置和红外线测温装置均与控制系统相连，根据红外线测温装置反馈 的信息，控制每个四棱锥空心壳体的朝向及其内部加热棒的温度，实现所铺粉末预热温度 的整体均匀性； 所述上支架、下支架及高度调节板均采用铝合金材质； 所述四棱锥空心壳体采用铝合金或不锈钢材质，通过铸造或冲压成型； 所述下支架与四棱锥空心壳体连接部分为球形凹槽和球形凸台结构，所述球形凹槽和 球形凸台大小匹配，球形凸台可以在球形凹槽中自由转动，实现四棱锥空心壳体在立体空 间向各个方向旋转，从而调整加热方向和加热面积； 所述四棱锥空心壳体内部加热棒采用硅碳棒、陶瓷管内部安装电阻丝或者加热石英 管;所述反光板为平直结构； 所述高度调节板内部为直槽口结构。
[0005] 本发明的有益效果为： 本装置由多个独立的预热装置组成，将成形区分成多个可独立预热的小区域，可以调 整独立预热装置对不同区域进行不同温度的预热，从而实现成形粉末整体均匀预热；每个 独立预热装置在立体空间内方向可调，能够根据成形件的大小调整预热区域，增加了预热 效率，节约了能源;本装置可有效提高成形件精度及组织性能，对SLS成形技术的发展具有 重要意义。
【附图说明】
[0006] 图1是本装置的整体结构示意图； 图2是本装置中高度调节板的结构示意图； 图3是本装置中下支架和四棱锥空心壳体的结构示意图； 图4是本装置中四棱锥空心壳体内部结构示意图； 图5是本装置中下支架与四棱锥空心壳体的连接部分示意图； 图6是本装置中一个独立预热装置的结构示意图； 图中：1、立柱，2、丝杆，3、驱动电机，4、上支架，5、下支架，6、高度调节板，7、红外线测温 装置，8、四棱锥空心壳体，9、加热棒，10、反光板，11、控制系统，12、球形凹槽，13、球形凸台。
【具体实施方式】
[0007] 下面结合附图对本发明做进一步说明： 一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，[11 ]所示，包括立柱1、丝杆2、驱动电机3，上 支架4、下支架5,高度调节板6、红外线测温装置7、四棱锥空心壳体8、加热棒9、反光板10以 及控制系统11;其中，上支架4、下支架5和高度调节板6均采用铝合金材质，以减轻整个装置 的重量;上支架4的两侧套接在水平固定的两根丝杆2上，丝杆2两端分别由立柱1支撑，丝杆 2-端设置有驱动电机3，驱动电机3转动时，驱动丝杆2转动，从而带动上支架4在丝杆2上水 平移动，上支架4和下支架5通过高度调节板6连接，上下均由螺栓固定，高度调节板6如图2 所示，内部为直槽口结构，通过调节固定上支架4和下支架5的螺栓位置，实现调节下支架5 与铺粉面的距离;上支架4内侧安装红外线测温装置7，对所铺粉末进行测温，下支架5的下 部设置多个在立体空间内方向可调的四棱锥空心壳体8如图3所示，四棱锥空心壳体采用铝 合金或不锈钢材质，通过铸造或冲压成型；四棱锥空心壳体8内部如图4所示，安装多层加热 棒9，每层由四个加热棒组成方形，加热棒9可以是硅碳棒或者陶瓷管内部安装电阻丝、加热 石英管；四棱锥空心壳体8的内壁上还设置有反光板10,反光板10为平直结构，对加热棒9辐 射的热量进行反射，提升加热效率;下支架5与四棱锥空心壳体8的连接部分如图5所示，呈 球形凹槽12和球形凸台13结构，由于球形凹槽12和球形凸台13大小匹配，球形凸台13可以 在球形凹槽12中自由转动，实现四棱锥空心壳体8在立体空间向各个方向旋转，从而调整加 热方向和加热面积;单个的四棱锥空心壳体8及安装在壳体内部的加热棒9、反光板10构成 一个独立的预热装置如图6所示，每个预热装置和红外线测温装置7均与控制系统11相连， 根据红外线测温装置7反馈的温度信息，控制每个四棱锥空心壳体8的朝向及其内部加热棒 9的温度，实现所铺粉末预热温度的整体均匀性。
[0008]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通 技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案 的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，其特征在于:包括立柱、丝杆、驱动电机，上 支架、下支架，高度调节板、红外线测温装置、四棱锥空心壳体、加热棒、反光板以及控制系 统;所述上支架的两侧套接在水平固定的两根丝杆上，丝杠两端分别由立柱支撑，丝杆一端 设置有驱动电机，用于驱动丝杆转动，带动上支架水平移动，上支架和下支架通过高度调节 板连接，由螺栓固定，高度调节板可以调节下支架与铺粉面的距离，上支架内侧安装红外线 测温装置，对所铺粉末进行测温，下支架的下部设置多个在立体空间内方向可调的四棱锥 空心壳体，四棱锥空心壳体内部安装多层加热棒，内壁上还设置有反光板，对加热棒辐射的 热量进行反射;单个的四棱锥空心壳体及安装在壳体内部的加热棒、反光板构成一个独立 的预热装置，每个预热装置和红外线测温装置均与控制系统相连，根据红外线测温装置反 馈的信息，控制每个四棱锥空心壳体的朝向及其内部加热棒的温度，实现所铺粉末预热均 匀。2. 根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，其特征在于:所述上 支架、下支架及高度调节板均采用铝合金材质，所述高度调节板内部为直槽口结构。3. 根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，其特征在于:所述四 棱锥空心壳体采用铝合金或不锈钢材质，通过铸造或冲压成型。4. 根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，其特征在于:所述下 支架与四棱锥空心壳体的连接部分分别为球形凹槽和球形凸台结构，所述球形凹槽和球形 凸台大小匹配，球形凸台可以在球形凹槽中自由转动，实现四棱锥空心壳体在立体空间向 各个方向旋转，从而调整加热方向和加热面积。5. 根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结SLS铺粉预热装置，其特征在于:所述四 棱锥空心壳体内部加热棒为硅碳棒或陶瓷管内部安装电阻丝、加热石英管;所述反光板为 平直结构。
【文档编号】B22F3/105GK106001575SQ201610588024
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月25日
【发明人】白培康, 赵占勇, 王建宏, 李玉新, 刘斌, 刘增禄
【申请人】中北大学