金属陶瓷3D打印设备及金属陶瓷3D打印系统的制作方法

本发明涉及增强材料制造技术领域，具体而言，涉及一种金属陶瓷3d打印设备及金属陶瓷3d打印系统。

背景技术：

激光3d打印表面处理技术是在基体上喷涂一层或多层涂层，对对基体的性能进行修正或改良。现有的激光喷涂设备的喷射头仅能够进行水平或者竖直移动，限制了喷射的范围，不能够对基体完全解决基体产生裂纹以及气泡等问题。同时，仅采用一个喷射头进行喷射，导致承受喷射物料的基体受热不均，进而影响基体的结构或性质。同时，基体一般为固定设置，在喷射完一面后再进行另一面的喷射。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种金属陶瓷3d打印设备，其利用双枪激光喷射装置同时进行喷射，减少基体变形，保证了喷射效果，同时，该金属陶瓷3d打印设备自动化程度高，节约人力和物力。

本发明的另一目的在于提供一种金属陶瓷3d打印系统，该系统自动化程度高，能够实现对基体全方位的喷射，减少喷射的操作步骤。

本发明的实施例是这样实现的：

一种金属陶瓷3d打印设备，其包括控制系统、夹持装置、打印设备本体、三维自动扫描装置以及双枪激光喷射装置。夹持装置、三维自动扫描装置以及双枪激光喷射装置均与控制系统通信连接，且均设置于打印设备本体内；双枪激光喷射装置与打印设备本体滑动连接。

在本发明较佳的实施例中，上述三维自动扫描装置包括可360度旋转的扫描器、可伸展和收缩的第一伸缩件和第一气缸。第一气缸设置于打印设备本体内并与打印设备本体固定连接。第一伸缩件的一端与扫描器固定连接，第一伸缩件的另一端与第一气缸连接；扫描器与第一气缸均与控制系统通信连接。

在本发明较佳的实施例中，上述双枪激光喷射装置包括第一激光枪、第二激光枪、第一滑动组件和第二滑动组件。第一滑动组件和第二滑动组件均与打印设备固定连接。第一激光枪的喷射头和第二激光枪的喷射头相对设立，第一激光枪和第一滑动组件滑动连接，第二激光枪和第二滑动组件滑动连接。第一激光枪、第二激光枪、第一滑动组件和第二滑动组件均匀控制系统通信连接。

在本发明较佳的实施例中，上述第一滑动组件包括第一水平滑动件、第一竖直滑动件、第二竖直滑动件、第二气缸和第三气缸。第二气缸和第三气缸均于打印设备本体固定连接，第一激光枪与第一水平滑动件滑动连接，第一激光枪的一端与第二气缸连接，第一水平滑动件的两端分别与第一竖直滑动件和第二竖直滑动件滑动连接，第一水平滑动件与第三气缸连接。

在本发明较佳的实施例中，上述金属陶瓷3d打印设备还包括载物台，载物台设于打印设备本体内并与打印设备本体伸缩连接。

在本发明较佳的实施例中，上述夹持装置包括第一夹持件和第一电机。第一夹持件与第一电机连接，第一电机与控制系统连接，第一夹持件与载物台连接。

在本发明较佳的实施例中，上述夹持装置还包括第一旋转固定件和第四气缸。第四气缸分别与载物台和控制系统连接，第一旋转固定件的一端与第四气缸连接，第一旋转固定件的另一端与第一夹持件的一端旋转连接。

在本发明较佳的实施例中，上述夹持装置包括第二夹持件、第二旋转固定件、第二电机、第二伸缩件和第五气缸。第二电机和第五气缸均与打印设备本体连接且均与控制系统连接。第五气缸与第二伸缩件的一端连接，第二伸缩件的另一端与第二旋转固定件的一端固定连接，第二旋转固定件的另一端与第二夹持件的一端旋转连接、第二夹持件与第二电机连接。

在本发明较佳的实施例中，上述第一夹持件和第二夹持件均为机械爪。

一种金属陶瓷3d打印系统，包括上述金属陶瓷3d打印设备。

本发明实施例金属陶瓷3d打印设备的有益效果是：本发明的金属陶瓷3d打印设备通过控制系统以及对应的操作元件实现了金属陶瓷3d打印设备的高度自动化，减少操作步骤和人力。同时，利用双枪激光喷射装置同时对基体的相对两侧的相对的区域同时进行喷射，进一步减少操作步骤，同时，保证了喷射基体的结构完整性，提升喷射效果，减少变形。而利用三维自动扫描装置实现了对基体自动扫描和建模，扩大建模类型，进一步扩大了金属陶瓷3d打印设备的使用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的金属陶瓷3d打印设备的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的第一旋转固定件的结构示意图；

图3为本发明第一实施例提供的第一滑动组件的结构示意图；

图4为本发明第二实施例提供的金属陶瓷3d打印设备的结构示意。

图标：100a-金属陶瓷3d打印设备；100b-金属陶瓷3d打印设备；101-打印设备本体；103-夹持装置；105-三维自动扫描装置；107-双枪激光喷射装置；110-载物台；112-载物板；114-升降机构；121-第一夹持件；123-第一电机；125-第一旋转固定件；127-第四气缸；122-旋转固定架；124-旋转固定件本体；126-定位销；128-旋转固定槽；131-旋转体；132-连接部；133-第一通孔；134-第二通孔；135-弹性槽；141-扫描器；142-第一伸缩件；143-第一气缸；151-第一激光枪；152-第二激光枪；153-第一滑动组件；154-第二滑动组件；161-第一水平滑动件；162-第一竖直滑动件；163-第二竖直滑动件；164-第二气缸；165-第三气缸；171-滑轨；172-滑块；173-弹性固定件；181-第二夹持件；182-第二旋转固定件；183-第二电机；184-第二伸缩件；185-第五气缸。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

如图1所示，本实施例提供一种金属陶瓷3d打印设备100a，其包括控制系统、夹持装置103、打印设备本体101、三维自动扫描装置105以及双枪激光喷射装置107。夹持装置103、三维自动扫描装置105以及双枪激光喷射装置107均与控制系统通信连接，且均设置于打印设备本体101内；双枪激光喷射装置107与打印设备本体101滑动连接。

控制系统(图未示)用于接受相应的信号后输出对应开始或结束信号，使得对应的元件开启或关闭。控制系统是整个金属陶瓷3d打印设备100a的核心操作系统，其为金属陶瓷3d打印设备100a的自动化提供基础条件。

金属陶瓷3d打印设备100a还包括载物台110，载物台110设于打印设备本体101内并与打印设备本体101伸缩连接。载物台110包括载物板112和升降机构114，升降机构114设置在打印设备本体101底部，并与打印设备本体101固定连接，载物板112与升降机构114的自由端固定连接。当需要进行操作时，升降机构114升起使得载物板112上升，进而使得基体可放置在载物板112上。当操作完成后，控制升降机构114下降，使得载物板112下降，减小打印设备本体101的元件对金属陶瓷3d打印设备100a的影响。

需要说明的是，为了控制升降机构114自动升降，需要将升降机构114与气缸连接，或者采用现有的自动升降架以实现载物板112的升降。而控制升降机构114升降的元件和控制系统连接，以实现金属陶瓷3d打印设备100a的自动化。载物板112优选采用透明材质进行制备，透明材料便于三维自动扫描装置105进行扫描，利于3维模型的建立，进而提升喷射的准确度。

夹持装置103包括第一夹持件121和第一电机123。第一夹持件121与第一电机123连接，第一电机123与控制系统连接，第一夹持件121与载物台110连接。第一夹持件121用于夹持基体，便于扫描器141进行扫描以及双枪激光喷射装置107进行喷射。采用的第一夹持件121为机械爪，而机械爪与第一电机123的相互作用关系为现有技术，具体方式可参见专利cn201610009654.x。当需要对基体进行扫描以及喷射操作时，控制系统控制第一电机123工作，使得第一夹持件121工作对基体进行夹持。当喷射结束后，控制系统控制第一电机123工作，使得第一夹持件121工作松开已喷射完成的基体。

进一步优选地，夹持装置103还包括第一旋转固定件125和第四气缸127。第四气缸127分别与载物台110和控制系统连接，第一旋转固定件125的一端与第四气缸127连接，第一旋转固定件125的另一端与第一夹持件121的一端旋转连接。第四气缸127由于控制第一旋转固定件125的旋转和固定，使得三维自动扫描装置105以及双枪激光喷射装置107更易扫描以及喷射。

进一步地，如图2所示，第一旋转固定件125包括旋转固定架122、旋转固定件本体124和定位销126，旋转固定件本体124上开设有放置旋转固定架122的旋转固定槽128。旋转固定架122包括旋转体131和连接部132，旋转体131放置于旋转固定槽128内，旋转体131与第四气缸127连接，连接部132的一端与第一夹持件121连接，连接部132的另一端与旋转体131连接。旋转体131的中心设置有第一通孔133，旋转固定件本体124的两侧也设置有第二通孔134，使得定位销126可选择性的穿过第一通孔133和第二通孔134对旋转固定架122进行固定。旋转固定槽128内设置有多个倒扣，在旋转体131中心通孔轴线方向开设有弹性槽135，倒扣与弹性槽135卡扣连接，实现对旋转体131进一步的卡紧和固定。

当需要旋转体131进行旋转时，第四气缸127运动带动旋转体131转动，进而带动第一夹持件121转动，而不需要旋转时，第四气缸127停止运动，旋转体131被定位销126以及倒扣等元件固定并定位。同时，第四气缸127与旋转体131也作用，防止旋转体131晃动。

进一步地，三维自动扫描装置105包括可360度旋转的扫描器141、可伸展和收缩的第一伸缩件142和第一气缸143。第一气缸143设置于打印设备本体101内并与打印设备本体101固定连接。第一伸缩件142的一端与扫描器141固定连接，第一伸缩件142的另一端与第一气缸143连接；扫描器141与第一气缸143均与控制系统通信连接。当待喷射的基体放置到载物台110并被夹持后，控制系统接收到可扫描信号，输出开启第一气缸143的信号并开启第一气缸143。第一气缸143运作带动第一伸缩件142伸展，使得扫描器141移动，当扫描器141移动到基体的上方，控制系统接收到停止第一气缸143信号并开启扫描器141的信号，而后控制第一气缸143停止运动并开启扫描器141进行扫描。当扫描完成后，控制系统发出信号并停止扫描器141以及开启第一气缸143，使得第一气缸143运动，进而使得第一伸缩件142收缩，避免第一伸缩件142以及扫描器141的存在妨碍后续双枪激光喷射装置107的喷射，保证后续喷射的效果。同时，将第一伸缩件142进行收缩，减小金属陶瓷3d打印设备100a的体积。

扫描器141可进行360度旋转并将扫描到的结构传送到控制系统，并在控制系统内生成基体的3维结构图，便于控制系统自动设计喷射路线以及喷射方式。

第一伸缩件142由多个可伸缩的伸缩元件依次连接组成，采用的伸缩元件为现有的平行四边形机构。平行四边形机构的长杆与螺母铰接并驱动平行四边形机构的短杆水平移动，进而实现第一伸缩件142的伸展和收缩。

需要说明的是，三维自动扫描装置105可设置在打印设备本体101的顶部，也可设置在打印设备本体101的顶部或者两侧均可，扩大了其使用范围。

进一步地，双枪激光喷射装置107包括第一激光枪151、第二激光枪152、第一滑动组件153和第二滑动组件154。第一滑动组件153和第二滑动组件154均与打印设备固定连接。第一激光枪151的喷射头和第二激光枪152的喷射头相对设立，第一滑动组件153和第二滑动组件154相对设立，第一激光枪151和第一滑动组件153滑动连接，第二激光枪152和第二滑动组件154滑动连接。第一激光枪151、第二激光枪152、第一滑动组件153和第二滑动组件154均匀控制系统通信连接。当三维自动扫描装置105扫描并建模完成后，控制系统输出喷射信号，并控制对应的元件开始工作。首先控制第一滑动组件153和第二滑动组件154工作，使得第一激光枪151和第二激光枪152达到对应的位置，而后开启激光枪使得第一激光枪151和第二激光枪152工作，对基体进行喷射。而第一激光枪151和第二激光枪152相对设立是为了保证喷射时，喷射的物质能够同时作用在基体的相对两侧的相对的区域，减小仅使用一个激光枪进行喷射时基体由于受热不均导致其变形的程度，保证了基体的结构的完整性，同时，采用双枪进行喷射提升喷射效率。

进一步地，参见图3，第一滑动组件153包括第一水平滑动件161、第一竖直滑动件162、第二竖直滑动件163、第二气缸164和第三气缸165。第二气缸164和第三气缸165均于打印设备本体101固定连接，第一激光枪151与第一水平滑动件161滑动连接，第一激光枪151的一端与第二气缸164连接，第一水平滑动件161的两端分别与第一竖直滑动件162和第二竖直滑动件163滑动连接，第一水平滑动件161与第三气缸165连接。第一竖直滑动件162和第二竖直滑动件163设于打印设备本体101相对的两侧。第二气缸164与第一激光枪151连接，使得第二气缸164运动时，第一激光枪151可以在第一水平滑动件161内进行水平滑动，而第一水平滑动件161与第三气缸165连接，使得第三气缸165能够带动第一水平滑动件161在竖直滑动件内进行竖直滑动，继而实现第一激光枪151的水平和竖直移动。

进一步地，第一水平滑动件161内设置有用于第一激光枪151滑动的滑轨171，滑轨171内设置有可滑动的滑块172，滑块172与第一激光枪151连接，滑轨171两侧设置有弹性固定件173，弹性固定件173选择性地与滑块172作用，对滑块172进行固定。弹性固定件173的长度与滑轨171的长度一致，滑块172滑动时对弹性固定件173作用，使得弹性固定件173压缩，而滑块172停止滑动后，与滑块172作用的弹性固定件173被压缩，而弹性固定件173未与滑块172作用的区域恢复原状进而对滑块172实现固定。

需要说明的是，第一竖直滑动件162、第二竖直滑动件163的结构和第一水平滑动件161的结构一致，只是对应的部件为竖直放置，以实现对第一水平滑动件161的竖直滑动和固定。同时，第一水平滑动件161仅采与第三气缸165连接，连接位置任意，但是优选为第一水平滑动件161的中部。同时，为了提升第一水平滑动件161的滑动能力以及固定能力，可以在第一水平滑动件161的两端分别连接一个气缸。同时，第一竖直滑动件162可以是打印设备本体101左右的两侧，也可以是顶部和底部相对的两侧。

本发明提供一种金属陶瓷3d打印系统(图未示)，其包括本实施例的金属陶瓷3d打印设备100a。

上述金属陶瓷3d打印设备自动化程度高，减少人力，节约生产成本，同时，采用双枪激光喷射装置同时进行喷射，降低基体由于受热不均导致的变形对基体结构的影响，保证基体的完整性。夹持设置可旋转保证了基体的各部位均能够实现喷射，减少了操作步骤，保证了喷射的效果，扩大了三维金属陶瓷3d打印设备的使用范围。而三维自动扫描装置实现了扫描建模，进一步地，减少了操作步骤。同时，各元件设置于打印设备本体内，减小金属陶瓷3d打印设备的占地空间，而各元件的可伸缩性，使得金属陶瓷3d打印设备结构更简单。

第二实施例

参见图4，本实施例提供的金属陶瓷3d打印设备100b的结构与第一实施例提供的金属陶瓷3d打印设备100a的结构基本一致，区别点在于，本实施例提供的金属陶瓷3d打印设备100b未设置有载物台110，同时夹持装置103的结构以及其与打印设备本体101的连接关系发生变化。

夹持装置103包括第二夹持件181、第二旋转固定件182、第二电机183、第二伸缩件184和第五气缸185。第二电机183和第五气缸185均与打印设备本体101连接且均与控制系统连接。第五气缸185与第二伸缩件184的一端连接，第二伸缩件184的另一端与第二旋转固定件182的一端固定连接，第二旋转固定件182的另一端与第二夹持件181的一端旋转连接、第二夹持件181与第二电机183连接。当需要进行夹持时，第五气缸185运动，控制第二伸缩件184伸展，而后第二电机183控制第二夹持件181开合抓取基体，而后第五气缸185运动，使得第二伸缩件184进行伸展或进行收缩至扫描位置进行扫描，而后进行喷射。在进行扫描和喷射的过程中控制第二旋转固定件182旋转以及固定，得到更好的扫描结果以及喷射效果。

第五气缸185可设置在打印设备本体101的底部、顶部或者打印设备本体101的两侧。第二旋转固定件182的结构与第一旋转固定件125的结构一致，其驱动方式也与第一旋转固定件125的驱动方式一致。第二夹持件181和第二电机183的连接关系以及结构与第一电机123和第一夹持件121的结构和连接关系一致。

综上所述，本发明的金属陶瓷3d打印设备通过控制系统以及对应的操作元件实现了金属陶瓷3d打印设备的高度自动化，减少操作步骤和人力。同时，利用双枪激光喷射装置同时对基体的相对两侧的相对的区域同时进行喷射，进一步减少操作步骤，同时，保证了喷射基体的结构完整性，提升喷射效果，减少变形。而利用三维自动扫描装置实现了对基体自动扫描和建模，扩大建模类型，进一步扩大了金属陶瓷3d打印设备的使用范围。

上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。