一种用于增材制造的柔性成形室及增材制造设备的制作方法

本实用新型属于增材制造设备技术领域，具体涉及一种用于增材制造的柔性成形室，还涉及具有该成形室的增材制造设备。

背景技术：

增材制造的原理是使用计算机辅助软件创建零件的三维实体模型，通过分层软件分层得到零件各个薄面的二维数据，从而得到能量束的扫掠路径，通过扫射液体、粉末或薄片材料加工出要求形状的薄层，逐层累积形成实体模型。

在制造过程中，粉体材料被装盛在成形室中，随着制造过程的进行，成形室内粉体逐层增多，成形室高度因而需要逐层增高，现有的增材制造成形室多采用活塞式成形室，即：使用丝杠机构驱动升降平台上下移动，与刚性侧壁相配合构成成形室，在整个成形过程中，需要保证升降平台与刚性侧壁密封良好。采用这种活塞式成形缸，一方面，实际成形尺寸至多只有设备总高度的一半，当提高设备成形高度时，设备总高度将大幅增加，成本大大提高。另一方面，还需保证升降平台与刚性侧壁之间密封良好，提高了设备的组装难度、使用和维护成本，十分不便。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于增材制造的柔性成形室及采用该成形室的增材制造设备，该柔性成形室在相同设备条件下具有更高的空间利用率，解决了传统成形室刚性结构相配合时的密封问题，并且降低了成本。

为了大多上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于增材制造的柔性成形室，包括成形室上板1，与成形室上板1连接的柔性体2，与柔性体2下端连接的成形室下板3，在柔性体2外侧设置的侧支撑装置。

所述的成形室上板1下端和成形室下板3上端四面外侧壁均开有一定数量均匀分布的预留孔。在柔性体2两端、压片15的相应位置也设有预留孔，成形室上板1和成形室下板3与柔性体2之间通过螺栓14和压片15连接。压片15为与柔性体、上板和下板形状对应的薄金属片。

所述的柔性体2的主体为圆筒状或方筒状的厚度小于6mm的轻质致密布质体11，根据设备实际成形高度，在布质体11内侧均匀设置一定数量间距5mm～15mm的刚性框架12，该刚性框架12在布质体11内侧环绕一周，并由布质体11包裹后缝合，实现固定。在刚性框架12之间的布质体11呈向内褶皱状，在布质体11褶皱处外侧，两个刚性框架12的中间位置处粘接弹性线13，该弹性线13在布质体11外侧环绕一周，当成形室内无粉体时呈收缩状态。

所述的侧支撑装置包括两种结构，立柱结构和交叉框架结构，这两种侧支撑结构维持柔性体2在制造过程中整体形状稳定，不发生大幅度变形。

当所述的侧支撑装置采用立柱结构时，根据柔性体2四个侧面的宽度设置相应数量的立柱6，立柱6与布质体11外侧距离为5～25mm。成形室下板3下方设置底板7，立柱6顶端通过光轴固定座10与成形室上板1连接，底端穿过成形室下板3上的直线轴承9，通过光轴固定座10固定在底板7上。

当所述的侧支撑装置采用交叉框架结构时，根据柔性体2四个侧面的宽度设置一组到多组交叉框架4，每组交叉框架4上下两端各有两个连接点，分别与成形室上板1和成形室下板3的外侧连接，该交叉框架结构与布质体外侧距离为5～25mm之间。

本实用新型还提供了具有上述柔性成形室的增材制造设备。

本实用新型的有益效果是：

1)在相同设备高度下，采用本实用新型中的柔性成形室结构，可以得到更大的成形高度，可达活塞式成形室设备的两倍，提高了空间利用率；

2)与采用刚性侧壁结构成形室的设备相比，本实用新型不需要在成形室底部与侧壁间设置密封结构，降低了维护成本，提高了工作效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例1附图。

图2是本实用新型实施例2附图。

图3是本实用新型柔性体结构示意图。

图中，1成形室上板，2柔性体，3成形室下板，4交叉框架，5剪式升降机，6立柱，7底板，8丝杠式升降机，9直线轴承，10光轴固定座，11布质体，12刚性框架，13弹性线，14螺栓，15压片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型并不限于这些实施方式。

一种用于增材制造的柔性成形室，包括成形室上板1，与成形室上板1连接的柔性体2，与柔性体2下端连接的成形室下板3，在柔性体2外侧设置的侧支撑装置。所述的成形室上板1下端和成形室下板3上端四面外侧壁均开有均匀分布的预留孔，在柔性体3两端、压片15的相应位置也设有预留孔，成形室上板1和成形室下板3与柔性体2之间通过螺栓14和压片15连接。所述的柔性体2的主体为轻质致密布质体11，根据设备实际成形高度，在布质体11内侧均匀设置刚性框架12，该刚性框架12在布质体11内侧环绕一周，并由布质体11包裹后缝合，实现固定；在刚性框架12之间的布质体11呈向内褶皱状，在布质体11褶皱处外侧，两个刚性框架12的中间位置处粘接弹性线13，该弹性线13在布质体11外侧环绕一周，当成形室内无粉体时呈收缩状态。所述的侧支撑装置包括两种结构，立柱结构或交叉框架结构，根据不同的实施情况使用不同的侧支撑装置，具体如下：

实施例1

所述的侧支撑装置采用立柱结构，如图1所示，根据柔性体2的长宽大小设置相应数量的立柱6，在成型室较长侧面设置了5根立柱，较短侧面设置3根立柱，立柱6与布质体11外侧距离为20mm。成形室下板3下方设置底板7，之间留有一定空间，丝杠式升降机8的丝杠上端与上板1连接，升降机底部固定在底板7上，在丝杠轴上有丝杠螺母与下板3连接，下板3在升降机的驱动下上下运动从而控制成形室高度。立柱6顶端通过光轴固定座10与成形室上板1连接，底端穿过成形室下板3上的直线轴承9，通过光轴固定座10固定在底板7上。本实施例中的柔性体2，其主体布质体11为方筒状。立柱侧支撑结构能够保证柔性体2在增材制造过程中不发生过度变形，维持成形室内粉床稳定。

该实施例采用覆膜砂粉体进行增材制造过程，具体步骤如下：

(1)丝杠升降机8驱动成形室下板3提升至工作初始位置，在成形室内加入增材制造用粉体，稍高于工作平面。

(2)在铺粉机构前端落下一定量粉体，铺粉机构运动铺平粉体，覆盖整个工作面，能量束扫描粉末层；

(3)扫描完成后，丝杠式升降机8驱动成形室下板3下降一个粉层厚度；

(4)重复步骤(2)、(3)，直至完成整个零件的成形。

(5)清砂取件，清理成形室，此时柔性体2在弹性线13的作用下其褶皱向内收缩。

实施例2

所述的侧支撑装置采用交叉框架结构，如图2所示，根据柔性体2四个侧面的宽度设置交叉框架4，交叉框架4由长条形金属片体组成，片体和上板1或下板3或其他片体通过螺栓连接。如图中所示，该实施例中的交叉框架结构为3组X状单元，每组X状单元由两个金属长条体组成，该结构最上端的一组X状单元的长条体上面两端与上板1连接，另外两端与中间的X单元的长条体的上端连接，该结构最下端的一组X状单元的两个长条体下面两端与下板3连接，另外两端与中间的X单元的长条体的下端连接，处于中间的一组X状单元的两个长条体，在长条体中部相互连接并可相互转动(另外两组X状单元的两个长条体之间不设置该种连接)，该交叉框架式侧支撑中的长条体为交替排布，所以横向厚度为单个长条体厚度的两倍，该交叉框架式侧支撑结构整体与布质体外侧距离为10mm。剪式升降机5下端固定在下板上，上端与上板连接，为上板3上下升降提供升降动力，当上板3上下升降时，成形室高度随之改变。本实施例中的柔性体，其主体布质体为方筒状。交叉框架侧支撑结构能够保证柔性体2在增材制造过程中不发生过度变形，维持成形室内粉床稳定。

该实施例采用覆膜砂粉体进行增材制造过程，具体步骤如下：

(1)剪式升降机5驱动成形室上板1下降至工作初始位置，加入增材制造用粉体，稍高于工作平面。

(2)在铺粉机构前端落下一定量粉体，铺粉机构运动铺平粉体，覆盖整个工作面，能量束扫描粉末层；

(3)扫描完成后，剪式升降机2驱动成形室上板上升一个粉层厚度；

(4)重复步骤(2)、(3)，直至完成整个零件的成形。

(5)清砂取件，清理成形室，此时柔性体在弹性线13的作用下其褶皱向内收缩。

在这两个实施例中，丝杠式升降机和剪式升降机的升降行程被充分利用，成形室的最大高度大于整个设备高度的两倍，在实施例2中几乎与设备高度相同。成型室内也未设置专门的密封装置来保证不会漏砂。

本实用新型所述增材制造设备包括但不限于使用砂粉、金属粉、尼龙粉、陶瓷粉等粉体进行增材制造过程的设备。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，但并不能因此而理解为对本实用新型专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本实用新型的保护范围。