一种金属铺粉3D打印机的制作方法

本发明涉及3d打印技术领域，具体涉及一种金属铺粉3d打印机。

背景技术：

金属3d打印是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，特别是在欧美发达国家已有不少类型的金属3d打印机。金属3d打印是一种增材制造技术，它是以数字模型文件为基础，通过激光将金属粉末烧结，一层层地将三维物体打印出来。金属3d打印机通常由供粉装置、铺粉刮刀装置、成型缸系统、烧结或固化装置、收粉腔以及控制系统、冷却和气循环系统等构成。打印零件的步骤主要有三步，第一步：送粉，供粉装置将粉粉送到铺粉刮刀装置的刮刀前面。第二步：铺粉，铺粉刮刀装置的刮刀水平移动，将待用粉铺平。第三步，烧结(或固化)；烧结(或固化)装置工作，将粉粉烧结(或固化)，这三步是机器长时间重复循环的工作过程。

现有的金属铺粉3d打印机，在打印完成、将成品取出后，工作仓内会留有许多废粉，难以清理，现有技术多运用整体吹风的方式进行除粉，除粉效率低。因此提出一种能够高效、精准除粉的金属铺粉3d打印机。

技术实现要素：

鉴于背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种能够高效、精准除粉的金属铺粉3d打印机。

为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

一种金属铺粉3d打印机，该打印机内通过水平设置的工作平板分隔成封闭的上部空腔和下部空腔；上部空腔内通过竖直设置的过渡仓门分隔成封闭的工作仓和过渡仓；工作平板上依次设有两个开口，下部空腔内、两个开口下方位置处分别固定设有成型缸和料缸；成型缸与料缸上端分别设有分别与工作平板上两个开口对应的开口；打印机还包括激光装置、升降装置、基板；升降装置、基板均为两个，成型缸和料缸下方、下部空腔内位置处分别设有对应的升降装置；各升降装置分别伸入成型缸和料缸内部与对应的与成型缸或料缸相适配的基板固定连接；打印机上端面设有安全玻璃，位于成料缸正上方位置处；激光装置固定设于安全玻璃正上方位置处；其特征在于：所述工作仓还包括刮刀箱、控制器；所述工作仓内壁上设有沿工作平板长度方向的滑槽；所述气缸固定设于滑槽靠近料缸的末端，气缸的活塞杆与刮刀箱固定相连；所述刮刀箱底面固定设有刮刀，该刮刀底面与工作平板相抵触；所述刮刀箱内设有抽风机、过滤网；所述刮刀箱底面、远离刮刀位置处设有吸粉凹槽；所述刮刀箱内部竖直设有第一空腔，与所述吸粉凹槽相连通；所述集粉小箱可抽拉地设于所述刮刀箱、凹槽上方位置处；所述刮刀箱、集粉小箱上方设有第二空腔；所述集粉小箱的顶部和靠近第一空腔的侧面均设有开口，与第一空腔与第二空腔分别连通；且在与第一空腔连接处设有过滤网；所述第二空腔内顶部设有抽风机；该空腔顶端面设有若干出风口；所述工作平板位于成型缸与过渡仓之间设有下粉口；所述收粉箱设于所述下粉口正下方，与下粉口连通；所述控制器分别与抽风机和气缸相连。

所述打印机还包括控制面板；所述控制面板设于所述打印机外壁；所述控制面板上设有刮刀工作按键和吸粉按键；所述刮刀工作按键通过控制器与气缸相连；所述吸粉按键通过控制器与抽风机相连。

所述刮刀箱还包括磁块ⅰ、磁块ⅱ；所述刮刀箱内部设有；所述刮刀箱外侧壁上设有集粉小箱抽拉口，该抽拉口沿水平方向向内延伸设有与所述集粉小箱相适配的空腔，该空腔与集粉小箱对应端面上分别设有所述磁块ⅰ、磁块ⅱ；所述集粉小箱外侧设有集粉小箱把手。

所述打印机还包括工作仓门；所述打印机外壁、对应工作仓位置处设有外壁凹槽；所述凹槽端面上设有观察窗和两个通孔，各通孔处向工作仓内延伸设有手套；所述工作仓门铰接于所述外壁凹槽处，与外壁凹槽相适配。

所述打印机外壁对应过渡仓位置处设有开口，开口处设有过渡仓外门；所述过渡仓外门上设有过渡仓外门把手。

所述过渡仓门靠近工作仓端面上设有过渡仓把手。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过在刮刀箱内设置抽风系统，启动抽风机，成型缸内基板和工作平板上残留的金属粉末先被吸入刮刀箱内空腔，通过过滤网，大颗粒金属粉末吸附在过滤网上，小颗粒的粉尘则进入集粉小箱中，经过过滤的氩气/氮气经过出风口排出刮刀箱外，刮刀箱在吸尘的同时于工作平板上往复移动，扩大了吸粉范围，能达到高效除粉的效果，相比于整体吹风，除粉更加精准；

2.吸尘之前气缸控制刮刀箱带动刮刀先将残余金属粉末推至下粉口，掉落到下面的收粉箱内部，在吸粉前进行预处理，提高效率的同时可以对金属废粉回收利用；

3.集尘小箱通过磁块吸引固定在刮刀箱内部，便于拆卸进行定期箱内的粉尘处理和箱内的清洗，集尘小箱上的过滤网可拆卸进行替换和清洁。

附图说明

图1是本发明内部结构示意图；

图2是图1中a的局部放大图；

图3是刮刀箱内部结构示意图；

图4是刮刀箱底部结构示意图；

图5是本发明外部结构示意图；

图中，1-打印机，2-下部空腔，3-过渡仓，4-过渡仓外门把手，5-过渡仓门，6-安全玻璃，7-激光装置，8-上部空腔，9-工作仓，10-滑槽，11-气缸，12-活塞杆，13-料缸，14-基板，15-升降装置，16-收粉箱，17-下粉口，18-成型缸，19-刮刀箱，20-刮刀，21-集粉小箱，22-集粉小箱把手，23-过渡仓把手，24-第二空腔，25-出风口，26-抽风机,27-过滤网，28-第一空腔，29-吸粉凹槽，30-工作仓门，31-手套通孔，32-观察窗，33-控制面板，34-磁块ⅰ，35-磁块ⅱ，36-工作平板,37-过渡仓外门，38-外壁凹槽。

具体实施方式

结合图1至5所示，一种金属铺粉3d打印机，该打印机1内通过水平设置的工作平板36分隔成封闭的上部空腔8和下部空腔2；上部空腔8内通过竖直设置的过渡仓门5分隔成封闭的工作仓9和过渡仓3；工作平板36上依次设有两个开口，下部空腔2内、两个开口下方位置处分别固定设有成型缸18和料缸13；成型缸18与料缸13上端分别设有分别与工作平板36上两个开口对应的开口；打印机1还包括激光装置7、升降装置15、基板14；升降装置15、基板14有两个，成型缸18和料缸13下方、下部空腔2内位置处分别设有对应的升降装置15；各升降装置15分别伸入成型缸18和料缸13内部与对应的与成型缸18或料缸13相适配的基板14固定连接；打印机1上端面设有安全玻璃6，位于成料缸13正上方位置处；激光装置7固定设于安全玻璃6正上方位置处；工作仓9还包括刮刀箱19、控制器；工作仓9内壁上设有沿工作平板36长度方向的滑槽10；气缸11固定设于滑槽10靠近料缸13的末端，气缸11的活塞杆12与刮刀箱19固定相连；刮刀箱19底面固定设有刮刀20，该刮刀20底面与工作平板36相抵触；刮刀箱19内设有抽风机26、过滤网27；刮刀箱19底面、远离刮刀20位置处设有吸粉凹槽29；刮刀箱19内部竖直设有第一空腔28，与吸粉凹槽29相连通；集粉小箱21可抽拉地设于刮刀箱19、吸粉凹槽29上方位置处；刮刀箱19、集粉小箱21上方设有第二空腔24；集粉小箱21的顶部和靠近第一空腔28的侧面均设有开口，与第一空腔28与第二空腔24分别连通；且在与第一空腔28连接处设有过滤网27；第二空腔24内顶部设有抽风机26；该空腔顶端面设有若干出风口25；工作平板36位于成型缸18与过渡仓3之间设有下粉口17；收粉箱16设于下粉口17正下方，与下粉口17连通；控制器分别与抽风机26和气缸11相连。

打印机1还包括控制面板33；控制面板33设于打印机1外壁；控制面板33上设有刮刀工作按键和吸粉按键；刮刀工作按键通过控制器与气缸11相连；吸粉按键通过控制器与抽风机26相连。

刮刀箱19还包括磁块ⅰ34、磁块ⅱ35；刮刀箱19外侧壁上设有集粉小箱抽拉口，该抽拉口沿水平方向向内延伸设有与集粉小箱21相适配的空腔，该空腔与集粉小箱21对应端面上分别设有磁块ⅰ34、磁块ⅱ35；集粉小箱21外侧设有集粉小箱把手22。通过把手22可以将集粉小箱21从刮刀箱空腔中取出，过滤网27可拆卸，进行清洗或更换。

打印机1还包括工作仓门30；打印机1外壁、对应工作仓9位置处设有外壁凹槽38；外壁凹槽38端面上设有观察窗32和两个手套通孔31，各手套通孔31处向仓内延伸设有手套；工作仓门30铰接于外壁凹槽38处，与外壁凹槽38相适配，从而进一步密封工作仓9，防止内部气体泄漏。

工作仓外壁分别设有进气口和出气口，并分别设有相适配的橡胶塞用于密封。

打印机1外壁对应过渡仓3位置处设有开口，开口处设有过渡仓外门37；过渡仓外门37上设有过渡仓外门把手4。

过渡仓门5靠近工作仓9端面上设有过渡仓把手23。

如图1-5所示，本发明工作原理和流程如下：

开始工作前先关闭工作仓门30，为了防止金属氧化，在打印过程中，工作仓9持续充满氩气/氮气。初始状态下控制成型缸18内基板14与工作平板36保持平齐，料缸13内基板14对应的升降装置位于最低位置处，将金属粉末装在料缸13内基板14上，气缸11开始工作从而控制的刮刀箱19底部的刮刀20将粉末从料缸13平铺到成型缸18上面的基板14上，利用激光装置7上的选择性激光熔化(slm)，由激光束固化局部粉末。对激光辐射的吸收造成金属粉末被加热至熔化温度以上，导致当前层的曝光区域和它下面一层已经固化的区域通过冶金熔化融合在一起，当激光束在金属粉末层上扫过，可以看到明亮耀眼的火花，在热交互过程中这些金属粉末颗粒飞溅离开熔池，被曝光当前层的表面信息将由控制器发送至扫描控制单元，由此用金属粉末成型材粉一层层构建成立体结构。打印的过程中升降装置15控制成型缸18的基板下移，料缸13的基板上升，其中料缸13基板上升的高度为成型缸18基板下移的两倍(保证每层打印所用的粉足够)，保证每次铺粉前，已打印工件的最顶面与工作平板36齐平；当打印完成，将成型缸18内基板14调整与工作平板36平齐，打开工作仓门30，通过打印机1外壁凹槽29上的手套，打开过渡仓门5，将打印好的工件放入过渡仓3内，再通过过渡仓外门37将物体取出，以防止工作仓9内惰性气体泄漏。

取件完成后，成型缸18基板14和工作平板36上残余大量金属废料粉末，按下刮刀工作按键，气缸11控制刮刀箱19带动刮刀20先将残余金属粉末推至下粉口17，回收到下面的收粉箱16内部，再按下吸粉按键，启动刮刀20箱19内的抽风机26，在刮刀箱19左右移动的同时，成型缸18内基板14和工作平板36上残留的金属粉末先被吸入刮刀箱19的吸粉凹槽29内，进入第一空腔28，通过过滤网27(过滤网27可拆卸进行替换和清洁)，大颗粒金属粉末吸附在过滤网27上，小颗粒的粉尘则进入集粉小箱21中，经过过滤的氩气/氮气穿过第二空腔24上端的出气口25，排出刮刀箱19。刮刀箱19在吸粉的同时在工作平板往复移动，能达到高效、精准除粉的效果。