一种激光烧结3D打印机的制作方法

本发明属于3D打印技术领域，具体是涉及一种激光烧结3D打印机。

背景技术：
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3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，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。现有的3D打印技术主要有熔融沉积成型技术、选择性激光烧结技术、立体平板印刷技术、数字光处理技术。

选择性激光烧结技术以激光器为能量源，通过红外激光束的能量，使照射部位的塑料、蜡、陶瓷、金属或其复合物的粉末融化并均匀地烧结在加工平面上。该方法可成型材料广泛，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为选择性激光烧结技术的成型材料；未烧结区域的粉末对上层烧结区域可以起到支撑作用，因此无需额外双色机支撑系统；与其他3D打印技术只能制造样品或模型相比，由于选择性激光烧结技术直接将原材料烧结成型，确保了制件的强度，因此可直接成型复杂的高强度零部件，从而有效降低了单件或小批量生产零件时的模具成本。现有的激光烧结3D打印机存在以下技术问题：激光单元的光路误差大、光能量损耗多、粉末烧结的质量差；工作台上的粉末材料存在间隙、使得粉末材料的导热性低从而影响对激光的能量吸收效率低、吸收能量不均匀，粉末材料之间存在间隙，导致成品的表面粗糙，强度不足；工作台和送粉台的升降位移误差大，影响制件的成型质量。

技术实现要素：
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为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中激光烧结3D打印机的激光单元的光路误差大、光能量损耗多、粉末烧结的质量差；工作台上的粉末材料制件存在间隙、使得粉末材料的导热性低从而影响对激光的能量吸收效率低、吸收能量不均匀，粉末材料之间存在间隙，导致成品的表面粗糙、强度不足；工作台和送粉台的升降位移误差大，影响制件的成型质量，从而提出一种激光烧结3D打印机。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种激光烧结3D打印机，包括：

机座，所述机座内设置有粉末回收装置。

工作平台，所述工作平台通过第一气缸设置在所述机座的上方。

第一送粉装置和第二送粉装置，所述第一送粉装置和所述第二送粉装置分别设置在所述工作平台的两侧，所述第一送粉装置和所述第二送粉装置分别通过第二气缸、第三气缸设置在所述机座的上方。

加热板，所述加热板可移动的设置在所述工作平台的上方，所述加热板内设置有第一加热装置和温度传感器。

激光器和扫描振镜系统，所述激光器和所述扫描振镜系统设置在所述工作平台的上方，所述扫描振镜系统包括聚焦镜、X轴振镜、Y轴振镜。

作为上述技术方案的优选，所述第一送粉装置内设置有第一粉末供应台，所述第一粉末供应台的下方连接所述第二气缸的活塞杆，所述第一粉末供应台的上方铺设有第一粉末材料，所述第一粉末材料的上方设置有第一辊筒。

所述第二送粉装置内设置有第二粉末供应台，所述第二粉末供应台的下方连接所述第三气缸的第二活塞杆，所述第一粉末供应台的上方铺设有第二粉末材料，所述第二粉末材料的上方设置有第二辊筒。

作为上述技术方案的优选，所述工作平台、所述第一粉末供应台、所述第二粉末供应台内设置有位移传感器。

作为上述技术方案的优选，所述第一送粉装置和所述第二送粉装置的上方分别设置有第二加热装置和第三加热装置。

作为上述技术方案的优选，所述加热板的第一端下表面连接有第四气缸，所述第四气缸的下端连接有滑动块，所述机座上固定设置有滑动导轨，所述滑动块在所述滑动导轨上滑动。

作为上述技术方案的优选，所述滑动导轨的设置方向与所述第一送粉装置和所述第二送粉装置的连接方向相反。

作为上述技术方案的优选，所述加热板下表面采用导热材料制成，所述加热板的四个侧面和上表面采用绝热材料制成。

作为上述技术方案的优选，所述加热板的下表面做防粘处理。

本发明的有益效果在于：其通过在扫描振镜系统中设置聚焦镜、X轴振镜、Y轴振镜形成的激光束的直径小，功率密度高，有效地提高粉末烧结的质量；其通过在工作平台的上方设置可移动的加热板，可以向下压紧粉末，减小了粉末之间的间隙，提高了制件的成型质量，避免了孔洞造成的表面粗糙和强度不足，加热板的下表面对粉末进行加热，提高了粉末材料对激光的能量吸收效率，粉末材料吸收能量均匀，进一步提高了粉末的烧结质量；其通过在工作平台、第一粉末供应平台、第二粉末供应平台内设置位移传感器，可以实时获取位置信息，并精确地控制工作平台、第一粉末供应平台、第二粉末供应平台的升降高度，进一步提高了制件的成型质量。

附图说明：

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明一个实施例的激光3D打印机结构示意图；

图2为本发明一个实施例的第一送粉装置结构示意图；

图3位本发明一个实施例的第二送粉装置结构示意图；

图4为本发明一个实施例的加热板结构示意图。

图中符号说明：

1-机座，2-工作平台，3-第一送粉装置，4-第二送粉装置，5-加热板，6-激光器，7-扫描振镜系统，8-位移传感器，9-计算机，101-粉末回收装置，102-第一气缸，103-第二气缸，104-第三气缸，105-第四气缸，106-滑动块，107-滑动导轨，301-第一粉末供应台，302-第一粉末材料，303-第一辊筒，304-第二加热装置，401-第二粉末供应台，402-第二粉末材料，403-第二辊筒，404-第三加热装置，501-第一加热装置，502-温度传感器，701-聚焦镜，702-X轴振镜，703-Y轴振镜，1031-第一活塞杆，1041-第二活塞杆。

具体实施方式：

如图1所示，本发明的激光烧结3D打印机，包括：机座1，工作平台2，第一送粉装置3，第二送粉装置4，加热板5，激光器6，扫描振镜系统7。

所述机座1内设置有粉末回收装置101，所述粉末回收装置101设置在所述机座1的中间位置，用于回收所述工作平台2内的多余粉末材料。

所述工作平台2通过第一气缸102设置在所述机座1的上方，所述第一气缸102的缸体固定在所述机座1的上表面，所述工作平台2的下表面连接所述第一气缸102的活塞杆，所述工作平台2可以在所述第一气缸102的作用上进行升降，所述工作平台2的上表面用于放置待激光烧结的粉末，所述工作平台2内设置有位移传感器8，用于获取所述工作平台2的位置信息。

所述第一送粉装置3和所述第二送粉装置4分别设置在所述工作平台2的两侧，所述第一送粉装置3和所述第二送粉装置4分别通过第二气缸103、第三气缸104设置在所述机座1的上方，所述第二气缸103的缸体和所述第三气缸104的缸体固定设置在所述机座1上。所述第一送粉装置3的结构与所述第二送粉装置4的结构相同，如图2所示，所述第一送粉装置3内设置有第一粉末供应台301，所述第一粉末供应台301的下方连接所述第二气缸103的活塞杆1031，所述第一粉末供应台301的上方铺设有第一粉末材料302，所述第一粉末材料302的上方设置有第一辊筒303，所述第一辊筒303由电机控制，可以将所述第一粉末材料302平整的铺在所述工作平台2上，所述第一送粉装置3的上方即所述第一粉末材料302的上方设置有第二加热装置304，用于对所述第一粉末材料302进行加热保温。如图3所示，所述第二送粉装置4内设置有第二粉末供应台401，所述第二粉末供应台401的下方连接所述第三气缸104的第二活塞杆1041，所述第一粉末供应台401的上方铺设有第二粉末材料402，所述第二粉末材料402的上方设置有第二辊筒403。所述第二辊筒403由电机控制，可以将所述第二粉末材料402平整的铺在所述工作平台2上，所述第二送粉装置4的上方即所述第二粉末材料402的上方设置有第三加热装置404，用于对所述第二粉末材料402进行加热保温，所述第一粉末材料302和所述第二粉末材料402可以为相同的粉末材料，也可以为不同的粉末材料。所述第一粉末供应台301、所述第二粉末供应台401内设置有位移传感器8，用于获取第一粉末供应台301、所述第二粉末供应台401的位置信息，便于精确地控制所述活塞杆带动所述第一粉末供应台301、所述第二粉末供应台401进行升降。

所述加热板5可移动的设置在所述工作平台2的上方，如图4所示，所述加热板5内设置有第一加热装置501和温度传感器502。设置所述第一加热装置501以实现对工作平台2上的粉末材料的均匀加热，提高粉末材料对激光的能量吸收效率，使得粉末材料吸收能量均匀，从而提高了粉末的烧结质量，设置所述温度传感器502可以感知所述加热装置501的加热温度并且控制所述加热装置501继续加热或暂停加热。所述加热板5的第一端下表面连接有第四气缸105，所述第四气缸105的下端连接有滑动块106，所述机座1上固定设置有滑动导轨107，所述滑动块106在所述滑动导轨107上滑动。所述滑动导轨107的设置方向与所述第一送粉装置3和所述第二送粉装置4的连接方向相反。通过所述第四气缸105、所述滑动块106、所述滑动导轨107带动所述加热板5上下升降以及左右移动，所述加热板5下表面采用导热材料制成，所述加热板5的四个侧面和上表面采用绝热材料制成。所述加热板5的下表面做防粘处理，放置所述加热板5的下表面粘上所述粉末材料。

所述激光器6和所述扫描振镜系统7设置在所述工作平台2的上方，所述扫描振镜系统7包括聚焦镜701、X轴振镜702、Y轴振镜703，所述激光器6发出的光束经过聚焦镜701进行聚焦，再经过X轴振镜和所述Y轴振镜进行光路转换，使得所述激光束准确的打到所述工作平台的待烧结粉末区域，所述扫描振镜系统7连接计算机9由计算机9进行控制，通过计算机控9制所述扫描振镜系统7中的光路转换。

工作原理：工作平台2通过第一气缸102下降一个层面，同时所述第二气缸103和所述第三气缸104带动所述第一粉末供应台301和所述第二粉末供应台401上升一定高度，所述第二加热装置304和所述第三加热装置404对所述第一粉末材料302和所述第二粉末材料402进行预热，所述第一辊筒303和所述第二辊筒304将所述第一粉末材料302和所述第二粉末材料402送到所述工作平台2上，所述滑动块106在所述滑动导轨107上滑动带动所述加热板5移动到所述工作平台2的上方，所述第四气缸105带动所述加热板5向下压紧所述工作平台2上的粉末材料，并启动所述第一加热装置501，通过所述加热板5的下表面对所述粉末材料进行加热，温度传感器502检测到温度达到一定值时，所述第四气缸105带动所述加热板5上移，并通过所述滑动块106在所述滑动导轨107上滑动带动所述加热板5远离所述工作平台2的上方，激光器6发出激光束，激光束经过扫描振镜系统7到工作平台2上的粉末层表面，扫描振镜系统7的转动通过计算机9控制，三维模型数据通过计算机9切片、规划路径，然后通过扫描振镜系统7的转动使激光束按照计算机规划路径照射到工作平台上面的粉末层表面，实现对粉末材料的激光烧结，完成一个层面的粉末激光烧结，重复上述步骤完成下一个层面的激光烧结，直至这个整个制件的完成。

本实施例所述的激光烧结3D打印机，包括：机座、工作平台、第一送粉装置、第二送粉装置、加热板、激光器、扫描振镜系统。其通过在扫描振镜系统中设置聚焦镜、X轴振镜、Y轴振镜形成的激光束的直径小，功率密度高，有效地提高粉末烧结的质量；其通过在工作平台的上方设置可移动的加热板，可以向下压紧粉末，减小了粉末之间的间隙，提高了制件的成型质量，避免了孔洞造成的表面粗糙和强度不足，加热板的下表面对粉末进行加热，提高了粉末材料对激光的能量吸收效率，粉末材料吸收能量均匀，进一步提高了粉末的烧结质量；其通过在工作平台、第一粉末供应平台、第二粉末供应平台内设置位移传感器，可以实时获取位置信息，并精确地控制工作平台、第一粉末供应平台、第二粉末供应平台的升降高度，进一步提高了制件的成型质量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。