一种多材料增材制造铺粉装置的辊筒机构的制作方法

1.本实用新型涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种多材料增材制造铺粉装置的辊筒机构。


背景技术：

2.增材制造，更准确的说，激光或电子束选区熔化技术是一种将三维数模分层切片并生成扫描轨迹，粉末通过刮刀机械铺陈至固定尺寸的成形平台上，以激光或电子束为热源，激光通过振镜沿着轨迹进行扫描，电子束通过偏转线圈沿轨迹扫描熔化或烧结粉末，而后粉末床降低一层高度后铺陈一层新的粉末，重复以上过程材料逐层堆积的净成形工艺。随着科技的发展进步，增材制造技术在金属材料成型领域的应用备受期待。
3.目前，市面上常见的金属粉末增材制造设备种类多用，其中适用于多种材料或多种梯度材料的成型作业的设备，普遍采用多个粉料仓依次从铺粉平面上方落料的方式实现粉末床的铺层。因此，在进行多材料的增材制造作业时，粉料仓会将一种材料粉末从上方落料在成型腔前方的区域上，刮刀途径落料区域并将该种材料粉末刮推至成型腔内铺层，并将多余的粉末刮推至成型腔后方的回收口，然后另一粉料仓再将另一种材料粉末从上方落料至成型腔前方的区域上，再由刮刀铺层于成型腔内。
4.在对设备使用的过程中，技术人员发现，金属粉末颗粒再被刮刀刮平铺层之后，颗粒之间仍会存在极细微的间隙；当激光烧结金属粉末铺层时，这些间隙可能会造成烧结层内形成细微的气泡，从而影响烧结层的成型效果。
5.为了解决上述问题，国外的增材制造厂商采用了一种方法，是在设备的铺粉装置上位于刮刀的后方位置安装上一个辊筒。当刮刀刮推粉末完成铺层后，位于刮刀后方的辊筒会再次经过铺粉层，并将金属粉末层压实，从而尽可能的消除粉末颗粒之间存在的细微间隙。
6.然而，对于多种材料的增材制造，由于不同种类材料的粉末颗粒粒径不同，颗粒之间的细微间隙有大有小，造成辊筒对不同粉末层的压实效果也不仅相同；这就导致不同金属粉末铺层之间不可避免的会存在细微间隙，加重了金属粉末层激光烧结后，烧结层内形成细微气泡的概率，进一步降低了烧结层的成型效果。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型提出了一种多材料增材制造铺粉装置的辊筒机构，用于解决，根据不同材料金属粉末颗粒铺层的情况调整辊筒与铺粉平面的间隔，从而尽可能的消除金属粉末颗粒间的微小间隙，的技术问题。
8.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种多材料增材制造铺粉装置的辊筒机构，铺粉装置包括铺粉平面、主体及辊筒机构，主体设置在铺粉平面上并可沿铺粉平面平移，辊筒机构设置在主体上，辊筒机构用于压实金属粉末层，辊筒机构包括筒体，筒体可相对于主体沿垂直于铺粉平面的方向移动，以调整筒体的表面与铺粉平面之间
的间距。
9.在以上技术方案的基础上，优选的，筒体两端沿水平方向延伸，筒体两端延伸方向与主体的平移方向相互垂直。
10.在以上技术方案的基础上，优选的，铺粉装置还包括刀座、刮刀及支架；刀座设置在主体上并随主体同步平移；刮刀设置在刀座朝向铺粉平面的端面上，刮刀与铺粉平面间隔设置；两个支架设置在主体上并对称设置在主体平移方向两侧，两个支架之间设置筒体并分别与筒体延伸方向的两端轴连接，两个支架可相对于主体沿垂直于铺粉平面的方向同步移动，以调整筒体的表面与铺粉平面之间的间距。
11.更进一步优选的，筒体的表面与铺粉平面之间的间距不大于刮刀与铺粉平面之间的间距。
12.更进一步优选的，刀座可相对于主体沿垂直于铺粉平面的方向移动，以调整刮刀与铺粉平面之间的间距。
13.更进一步优选的，铺粉装置还包括调整组件，调整组件设置在刀座与主体之间以及各支架与主体之间，调整组件用于调整刀座或者支架与铺粉平面之间的距离。
14.更进一步优选的，调整组件包括限位部、套筒、旋筒及轴杆；限位部设置在主体上并位于主体远离铺粉平面的一侧，限位部与主体间隔设置；套筒设置在限位部上并位于限位部远离铺粉平面的一侧；旋筒朝向铺粉平面的一端与套筒远离铺粉平面的一端螺接，旋筒可相对于套筒同轴性的轴向转动；轴杆处穿置在套筒内，轴杆一端贯穿限位部向外延伸并与刀座或者支架轴连接，轴杆另一端插入旋筒内并与旋筒远离铺粉平面的端部内壁相连接，轴杆外周壁与旋筒内周壁之间留有间隔。
15.更进一步优选的，旋筒外周壁上设置刻度标识。
16.在以上技术方案的基础上，优选的，辊筒机构还包括主动轮、传动轮及输出机构；主动轮同轴设置在筒体上并与筒体同步转动或移动；输出机构设置在主体上，输出机构用于驱动传动轮转动；传动轮与输出机构相连接，传动轮与主动轮皮带传动。
17.本实用新型的一种多材料增材制造铺粉装置的辊筒机构相对于现有技术具有以下有益效果：
18.(1)本实用新型设置辊筒机构能够相对于主体上下升降移动，从而能够根据不同材料金属粉末颗粒铺层的情况调整辊筒与铺粉平面的间隔，进而尽可能的消除金属粉末颗粒间的微小间隙，以避免烧结层内存在微小气泡。
19.(2)在方案(1)中，由于本设备用于多种材料的增材制造，因此为了使刮刀能够根据不同的材料粉末进行铺层，本方案(2)设计刀座也能够相对于主体上下升降移动。
20.(3)为了对方案(1)及方案(2)中的辊筒机构及刮刀的上下升降进行调节，本方案(3)在刀座与主体之间以及支架与主体之间设置调整组件，从而能够对二者的升降移动高度进行调节。
21.(4)为了驱动方案(1)中的辊筒机构转动，从而对金属粉末铺层进行压实，本方案(4)采用皮带传动的方式带动主动轮与筒体同步转动。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
23.图1为本实用新型的铺粉装置的立体图；
24.图2为本实用新型的辊筒机构的立体图；
25.图3为本实用新型的辊筒机构的侧视图；
26.图4为本实用新型的调整组件的侧剖图。
27.图中：1、铺粉平面；2、主体；3、辊筒机构；31、筒体；32、主动轮；33、传动轮；34、输出机构；4、刀座；5、刮刀；6、支架；7、调整组件；71、限位部；72、套筒；73、旋筒；74、轴杆。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
29.实施例一：
30.目前的增材制造中，需要先将粉末通过刮刀5铺陈至固定尺寸的成形平台，即铺粉平面1上，然后以激光或电子束烧结粉末铺层，而后粉末床降低一层高度后再由刮刀5铺陈一层新的粉末，重复以上过程材料逐层堆积的净成形工艺。
31.因此，铺粉装置包括铺粉平面1、主体2、辊筒机构3、刀座4、刮刀5及支架6。
32.其中，主体2设置在铺粉平面1上并可沿铺粉平面1平移。主体2包括一个可平移的活动座，以及安装在活动座上的粉末罐与向铺粉平面1上落料的机构等。
33.辊筒机构3设置在主体2上，辊筒机构3用于压实金属粉末层。
34.刀座4设置在主体2上并随主体2同步平移。刀座4用于安装刮刀5。
35.刮刀5设置在刀座4朝向铺粉平面1的端面上，刮刀5与铺粉平面1间隔设置。
36.由于本实用新型的铺粉装置用于多种材料的增材制造，而不同种类材料的粉末颗粒粒径不同，颗粒之间的细微间隙有大有小，这就造成辊筒机构3对不同粉末层的压实效果也不仅相同，进而导致不同金属粉末铺层之间不可避免的会存在细微间隙，加重了金属粉末层激光烧结后，烧结层内形成细微气泡的概率。
37.为了解决这个问题，如图1所示，本实用新型的一种多材料增材制造铺粉装置的辊筒机构3，包括筒体31，筒体31用于辊过金属粉末层，从而压实铺层。其中，为了保证筒体31能够压实铺层，筒体31的表面与铺粉平面1之间的间距不大于刮刀5与铺粉平面1之间的间距。
38.两个支架6设置在主体2上并对称设置在主体2平移方向两侧，两个支架6之间设置筒体31并分别与筒体31延伸方向的两端轴连接；两个支架6可相对于主体2沿垂直于铺粉平面1的方向同步移动，以调整筒体31的表面与铺粉平面1之间的间距。
39.采用上述技术方案，通过上下移动支架6使辊筒机构3能够相对于主体2上下升降移动，从而能够根据不同材料金属粉末颗粒铺层的情况调整筒体31与铺粉平面1的间隔，进而尽可能的消除金属粉末颗粒间的微小间隙，以避免烧结层内存在微小气泡。
40.实施例二：
41.在实施例一的基础上，具体来说，筒体31两端沿水平方向延伸，筒体31两端延伸方向与主体2的平移方向相互垂直；其中，筒体31的长度一般会大于设置在铺粉平面1上的成型腔的径向断面宽度，从而使筒体31能够辊过整个金属粉末铺层表面，以达到压实的目的。
42.实施例三：
43.由于本设备用于多种材料的增材制造，因此为了使刮刀5也能够根据不同的材料粉末进行铺层，本实施例三种，也设计用于安装刮刀5的刀座4也能够相对于主体2上下升降移动。
44.具体来说，如图1所示，结合图3，刀座4可相对于主体2沿垂直于铺粉平面1的方向移动，以调整刮刀5与铺粉平面1之间的间距。
45.实施例四：
46.在实施例一以及实施例三的基础上，为了对两个实施例中的辊筒机构3及刮刀5的上下升降高度进行限制及调节，本实施例四通过以下手段实现。
47.如图1所示，结合图4，铺粉装置还包括调整组件7。
48.其中，调整组件7设置在刀座4与主体2之间以及各支架6与主体2之间，调整组件7用于调整刀座4或者支架6与铺粉平面1之间的距离。
49.具体来说，调整组件7包括限位部71、套筒72、旋筒73及轴杆74。
50.其中，限位部71设置在主体2上并位于主体2远离铺粉平面1的一侧，限位部71与主体2间隔设置。
51.套筒72设置在限位部71上并位于限位部71远离铺粉平面1的一侧。
52.旋筒73朝向铺粉平面1的一端与套筒72远离铺粉平面1的一端螺接，旋筒73可相对于套筒72同轴性的轴向转动。
53.轴杆74处穿置在套筒72内，轴杆74一端贯穿限位部71向外延伸并与刀座4或者支架6轴连接，轴杆74另一端插入旋筒73内并与旋筒73远离铺粉平面1的端部内壁相连接，轴杆74外周壁与旋筒73内周壁之间留有间隔。
54.采用上述技术方案，转动旋筒73，由于旋筒73与套筒72螺接，转动旋筒73可以使其相对于套筒72上下升降移动，从而带动轴杆74也同步进行转动及升降，进而带动刀座4或者支架6上下升降。一般来说，为了保证辊筒机构3两端保持水平，会在两个支架6与主体2之间对称设置调整组件7。
55.实施例五：
56.在实施例四的基础上，为了更直观的获知旋筒73的升降高度，可以在旋筒73外周壁上设置刻度标识。
57.实施例六：
58.为了对实施例一的辊筒机构3转动提供驱动力，从而使其对金属粉末铺层进行压实，本实施例六通过以下手段实现。
59.如图1所示，结合图2，辊筒机构3还包括主动轮32、传动轮33及输出机构34。
60.其中，主动轮32同轴设置在筒体31上并与筒体31同步转动或移动。
61.输出机构34设置在主体2上，输出机构34用于驱动传动轮33转动，从而提供驱动力。
62.传动轮33与输出机构34相连接，传动轮33与主动轮32皮带传动，从而提供皮带传动的方式，使主动轮32带动筒体31转动。
63.实施例七：
64.在不存在技术冲突的情况下，本实用新型还包括实施例一至六的任意组合。
65.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。