立柱11和第二立柱12，第一立柱11和第二立柱12上设有第一横梁13、第二横梁14和顶板25，顶板25上安装激光器系统24，第一横梁13和第二横梁14上分别装有可左右滑动的第一悬臂6和第二悬臂8，第一悬臂6上安装送铺粉装置，送铺粉装置包括装有多个粉料盒4及等数量刮刀3的可旋转圆盘形送粉库2，粉料盒4壁内侧布有加热丝，第二悬臂8上安装吸粉装置，第三横梁26设在第二横梁14的下方，安装有可左右运动的3DP打印头系统27，床身I上安装工作台系统23及成型腔5，床身I下方工作台左侧安装有回收粉装置。
[0038]本实用新型还包括冷却系统、安全系统、加热温度调控系统、软件分析系统、机床控制系统、激光控制系统和三维打印(3DP)的打印头控制系统。
[0039]所述的第一横梁13、第二横梁14、第三横梁26上开有滑槽22，滑槽22安装有滑块21及控制系统，带动第一悬臂6、第二悬臂8及3DP打印头系统27实现左右运动。
[0040]所述的送铺粉装置包括可旋转圆盘形送粉库2，如图1和图3所示，类似于数控加工中的刀库，可旋转圆盘形送粉库2上装有多个粉料盒4及等数量的刮刀3，粉料盒4是分体的，由内部的弹簧系统联接，同时盒壁内侧布有加热丝，起预先加热粉末作用，温度调控系统可实现分别调控每个粉料盒的温度，粉料盒4的下粉口宽度大于成型腔5的宽度，保证撒粉能够覆盖到成型腔的任何位置。刮刀3上也装有弹簧系统。第一悬臂6上设有活塞缸9，用来控制正对下方的粉料盒4及刮刀3送铺粉。
[0041 ]如图4所示，所述的吸粉装置包括吸粉嘴7、吸式离心风机15、过滤网、电磁阀16、与粉料盒4数量相同的收粉盒17;吸粉嘴7与吸式离心风机15的进口连通，吸式离心风机15的出口通过电磁阀16与收粉盒17连通，吸粉嘴7内设有过滤网。吸粉嘴7形状是鸭嘴形，由控制系统带动可实现上下运动。
[0042]所述的工作台系统23包括工作台支架、实现上下运动的滚珠丝杠和伺服电机。
[0043]所述的成型腔5外面套有侧收粉盒28，如图5所示，作用是回收从成型腔其它三个侧面撒出的粉末。
[0044]如图6所示，所述的回收粉装置包括转盘18和与粉料盒数量相同的回收粉盒19，类似摩天轮结构，伺服电机带动轴20进而带动转盘18做旋转运动，实现更换收粉盒的功能。实现分类回收刮刀3刮平后的多余粉末。
[0045]本实用新型的打印方法:
[0046]步骤(I):建立用颜色区分材料的多材料物体三维模型，并进行切片数据转换处理，生成STL格式文件，将此文件输入3D打印机，打印机运用软件分析系统生成打印信息路径及机床控制路径。
[0047]步骤(2):按照用量，取钛(Ti)金属粉末、铜(Cu)金属粉末、硅对羟基磷灰石(HA)生物陶瓷粉末，干燥后，放入相应的送粉盒中。
[0048]步骤(3):对整个3D打印中心进行安全调试，调试好后，等待打印。
[0049]步骤(4):设置钛(Ti)金属粉料盒的温度为300°C，铜(Cu)金属粉料盒的温度为2000C，硅对羟基磷灰石(HA)粉料盒的温度为100°C，调控系统自行对其控制。
[0050]步骤(5):根据打印信息路径及机床控制路径的信息，工作台下降第一个切片厚度
[0051]步骤(6):可旋转圆盘形送粉库2预先选好第一个需要撒粉的钛(Ti)金属送粉盒并将其精确旋转到活塞缸正对的下方，第一悬臂带动可旋转圆盘形送粉库2从机床左侧向右运动，自动判断预设的起始撒粉位置，到达后，活塞缸9活塞下行，同时按压刮刀3和粉料盒4上盖，此时粉料盒4下方打开并撒粉，刮刀3与成型腔5上表面接触刮粉，并将多余的粉末送入回收粉装置预先选定的回收粉盒19，刮刀3到达预设的终止撒粉位置后，活塞缸9活塞上行回到原位，同时粉料盒4闭合，刮刀3回复原位，第一悬臂6带动可旋转圆盘形送粉库2返回机床最左侧，停止水平运动，进行选盒旋转运动，将下一个粉料盒4转到活塞缸9正对的下方，准备接下来铺粉。
[0052]步骤(7):机床控制激光器或3DP打印头，将代表第一种材料的颜色区域精确固化成型，之后激光器停止打印。
[0053]步骤(8):第二悬臂8带动吸粉嘴7从机床右侧向左运动，到达成型腔5正上方后，吸式离心风机15打开，吸粉嘴7开始吸粉，自动判断位置来做上下运动，同时电磁阀16打通预选好的收粉盒17通道并收粉。当吸粉嘴7到达预定吸粉范围末端，将本层未固化钛(Ti)金属的全部粉末吸完，吸粉嘴7回到原位，吸式离心风机15关闭，停止吸粉，第二悬臂8带动吸粉嘴7返回机床右侧停止，准备下次吸粉。
[0054]步骤(9):第一悬臂6带动可旋转圆盘形送粉库2从机床左侧向右运动，开始第二种材料铜(Cu)金属铺粉，第三种材料硅对羟基磷灰石(HA)……，每种材料的铺粉、刮粉、固化成型、吸粉的整个过程均重复步骤(6)、步骤(7)和步骤(8)，直到本层内所有材料固化成型。
[0055]步骤(10):工作台系统23下降第二个切片厚度，重复步骤(6)、步骤(7)、步骤(8)和步骤(9)，从而层层叠加而成三维实体。
【主权项】
1.一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，其特征在于:包括床身(I)、第一立柱(11)、第二立柱(12)、顶板(25)、激光器系统(24)、3DP打印头系统(27)、送铺粉装置、吸粉装置、成型腔(5)、工作台系统(23)、回收粉装置，床身(I)后侧设有第一立柱(11)和第二立柱(12)，第一立柱(11)和第二立柱(12)上设有第一横梁(13)、第二横梁(14)和顶板(25)，顶板(25)上安装激光器系统(24)，第一横梁(13)和第二横梁(14)上分别装有可左右滑动的第一悬臂(6)和第二悬臂(8)，第一悬臂(6)上安装送铺粉装置，送铺粉装置包括装有多个粉料盒(4)及等数量刮刀(3)的可旋转圆盘形送粉库(2)，粉料盒(4)壁内侧布有加热丝，第二悬臂(8)上安装吸粉装置，第三横梁(26)设在第二横梁(14)的下方，安装有可左右运动的3DP打印头系统(27)，床身(I)上安装工作台系统(23)及成型腔(5)，床身(I)下方工作台左侧安装有回收粉装置;所述的第一横梁(13)上均开有滑槽(22)，滑槽(22)安装有滑块(21)及控制系统，带动第一悬臂(6)及3DP打印头系统(27)实现左右运动。2.根据权利要求1所述的一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，其特征在于:还包括有冷却系统、安全系统、加热温度调控系统、软件分析系统、机床控制系统、激光控制系统和3DP打印头的控制系统。3.根据权利要求1所述的一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，其特征在于:所述的粉料盒(4)是分体的，由内部的弹簧系统联接，粉料盒(4)盒壁内侧布有加热丝，起预先加热粉末作用，粉料盒(4)的下粉口宽度大于成型腔(5)的宽度，保证撒粉能够覆盖到成型腔的任何位置;刮刀(3)上也装有弹簧系统;第一悬臂(6)上设有活塞缸(9)，用来控制正对下方的粉料盒(4)及刮刀(3)送铺粉。4.根据权利要求1所述的一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，其特征在于:所述的吸粉装置包括吸粉嘴(7)、吸式离心风机(15)、过滤网、电磁阀(16)、与粉料盒(4)数量相同的收粉盒(17);吸粉嘴(7)与吸式离心风机(15)的进口连通，吸式离心风机(15)的出口通过电磁阀(16)与收粉盒(17)连通，吸粉嘴(7)内设有过滤网。5.根据权利要求1所述的一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，其特征在于:所述的工作台系统(23)包括工作台支架、实现上下运动的滚珠丝杠和伺服电机。6.根据权利要求1所述的一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，其特征在于:所述的成型腔(5)外面套有侧收粉盒(28)，作用是回收从成型腔其它三个侧面撒出的粉末。7.根据权利要求1所述的一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，其特征在于:所述的回收粉装置包括转盘(18)和与粉料盒数量相同的回收粉盒(19)，伺服电机带动轴(20)进而带动转盘(18)做旋转运动，实现更换收粉盒的功能。
【专利摘要】本实用新型公开了一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，包括床身(1)、第一立柱(11)、第二立柱(12)、顶板(25)、激光器系统(24)、3DP打印头系统(27)、送铺粉装置、吸粉装置、成型腔(5)、工作台系统(23)、回收粉装置。本实用新型使用选择性激光烧结(SLS)和三维打印(3DP)两种增材制造技术，可以便捷的打印出梯度材料、功能材料、复合材料、彩色制件等，更大的优点是可以制备多种材料组成的零件、部件及一体化功能器件，甚至实现整体制造。
【IPC分类】B22F3/105, B33Y10/00, B33Y30/00
【公开号】CN205341920
【申请号】CN201521047751
【发明人】刘清荣, 刘庆萍, 任露泉, 宋正义, 周雪莉, 赵彻, 李卓识, 刘慧力, 于征磊, 吴越
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2015年12月16日