可更换成型仓的电子束增材制造设备和应用

本发明涉及增材制造设备，具体而言，涉及一种可更换成型仓的电子束增材制造设备和应用。

背景技术：

1、电子束3d打印是一种粉末床沉积技术，该技术基于离散堆积原理，以高能电子束作为热源，在计算机的控制下，按三维数模横截面选择性地熔化金属粉末，层层叠加，最终形成致密的三维金属零件，被广泛应用于航空航天和生物医疗等领域。成形仓是电子束3d打印必不可少的组成部件，由仓体和活塞组成，可为成形基板提供必要的支撑以及存放打印好的零件。随着电子束3d打印技术的不断升级，拥有更大的打印面积，更大的成形深度的设备被投入市场，成形仓的容积也越来越大。

2、但是在实际打印过程中，为了保持3d打印产品的形状，在打印过程中需要在成型仓内填充金属粉末，因此成型仓过大就意味着需要铺设的金属粉末数量更多，即使只打印一个较小的试验件，也需要将整个成形仓填满，这就造成了金属粉末的严重浪费，使3d打印技术在一定程度上失去方便快捷的优势。因此，设计一种增材制造的成型仓更换装置，以适应不同大小的试样打印，对于增材制造设备的合理化使用是至关重要的。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可更换成型仓的电子束增材制造设备和应用，其能够快速更换不同大小的成型仓，以适应不同规格的产品打印需求，避免金属粉末浪费。

2、本发明的实施例是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种可更换成型仓的电子束增材制造设备，包括增材制造打印装置和成型仓替换装置。

4、增材制造打印装置包括成型仓、粉床和z轴运动组件，成型仓相对的两端分别设置有第一定位部和第二定位部，粉床上设置有粉床定位件，粉床定位件与第一定位部可拆卸地连接，z轴运动组件上设置有z轴定位件，z轴定位件与第二定位部可拆卸地连接。

5、成型仓替换装置包括多个大小不同的备用成型仓和夹持组件，成型仓和备用成型仓的外壁面均设置有夹持部，夹持组件包括夹臂，夹臂与夹持部可选择性地夹持固定，以控制不同大小的成型仓在粉床和z轴运动组件之间进行定位。

6、需要说明的是，成型仓和备用成型仓除了仓体大小不同外，其结构特征应相同，例如其外壁面均设置有支架，可以互相替换并安装于粉床和z轴运动组件之间。其中，仓体大小指的是成型仓用于容纳产品的仓体的大小，所有成型仓与粉床和z轴运动组件连接定位的定位部大小均相同，且分别与粉床和z轴运动组件大小相对应。

7、通过设置成型仓替换装置，可以根据产品大小不同替换合适大小的成型仓，再配合定位件将成型仓定位在粉床和z轴运动组件之间，即可对不同大小的产品进行打印，该装置可以快速更换成型仓，同时还能根据成形仓截面尺寸，调整落粉量，能够极大节约金属粉末。在兼顾大型零件打印的同时，还能满足微小型零件的电子束3d打印，提高了增材制造打印产品的灵活性。

8、在增材制造工作状态下，金属粉末从粉床上端落至成型仓中，成型仓靠近z轴运动组件的一端内置活塞，活塞在z轴运动组件的带动下向下运动，产品在成型仓内层层成型，最终打印出目标产品。因此，为了便于描述，成型仓与粉床接触的一端为落粉端，成型仓与z轴运动组件接触的一端为活塞端。

9、在可选的实施方式中，成型仓与粉床连接的一端设置有连接法兰，第一定位部设置于连接法兰上。

10、在可选的实施方式中，第一定位部为设置于连接法兰上的第一定位孔，粉床定位件为粉床定位柱，粉床定位柱安装于第一定位孔内进行定位。

11、较佳地，粉床定位柱和第一定位孔的数量相等，且一一对应设置。较佳地，粉床定位柱为多个，且在粉床表面均与间隔设置。

12、较佳地，粉床表面的定位柱可以是螺栓，螺栓与粉床固定连接，螺栓可以穿过定位孔对成型仓进行定位。

13、较佳地，粉床上还设置有限位件。在一些实施方式中，限位件为粉床上开设的限位止口，限位止口的大小与成型仓落粉端的开口大小相同，但不超过连接法兰的大小。因此当成型仓与粉床定位后可以通过限位止口对成型仓进行限位。在其他实施方式中，限位件也可以是安装在粉床上的限位块，用于对成型仓进行限位。

14、在可选的实施方式中，成型仓与z轴运动组件连接的一端设置有凹槽，凹槽内容置有多个第二定位件，所述第二定位件为第二定位柱，z轴定位件为设置于z轴运动组件一端的z轴定位孔，第二安装柱安装于z轴定位孔内进行定位。

15、较佳地，第二定位柱和z轴定位孔的数量相等，且一一对应设置。较佳地，第二定位柱为多个，且在成型仓活塞端的表面均与间隔设置。

16、较佳地，在成型仓活塞端的定位件结构中，为了便于设置定位孔可以是在成型仓的活塞端设置法兰或在板面上设置凸起但内部凹陷的柱状盲孔，用于与定位柱配合定位。

17、在可选的实施方式中，为了便于成型仓的定位和安装，成型仓替换装置还包括转移组件，转移组件与成型仓外壁面设置的支架可选择性地连接。当转移组件将适合的成型仓运输过来后，采用夹持组件将成型仓夹持到粉床和z轴运动组件之间进行定位。

18、在可选的实施方式中，支架设置于成型仓靠近z轴运动组件的一端侧壁面上。

19、优选地，支架为至少两个空心孔分别安装于成型仓的两侧外壁面上，转移组件可以是叉车，叉车的叉子分别插入支架的两个空心孔内将支架运至粉床和z轴运动组件之间。在其他实施方式中，支架和转移组件也可以是其他可配合移动的结构。

20、在可选的实施方式中，为了控制落粉量，增材制造打印装置还包括落粉控制组件，落粉控制组件包括储粉仓和落粉控制机构，落粉控制机构安装于储粉仓的底部，且落粉控制机构与粉床对应间隔设置。

21、在可选的实施方式中，落粉控制机构包括落粉挡板和落粉盒，落粉盒与储粉仓连接，且落粉盒与储粉仓之间设置有落粉挡板，落粉挡板控制落粉盒与储粉仓连通。

22、在可选的实施方式中，为了更好地控制金属粉末的落粉量，落粉挡板为抽拉式挡板。

23、在可选的实施方式中，z轴运动组件包括第一安装座、第二安装座、以及固定在两个安装座之间的支撑柱、以及设置于支撑柱上并在支撑住上可沿z轴滑动的平台，平台上还连接有动力驱动装置，用于驱动平台在支撑柱上滑动。其中第二安装座与成型仓的活塞端通过定位件连接。

24、第二方面，本发明提供一种如前述实施方式任一项的设备在增材制造设备中的应用。

25、本发明实施例的有益效果是：

26、本发明提供了一种可更换成型仓的电子束增材制造设备和应用，通过设置成型仓替换装置，可以根据产品大小不同替换合适大小的成型仓，再配合定位件将成型仓定位在粉床和z轴运动组件之间，即可对不同大小的产品进行打印，该装置可以快速更换成型仓，同时还能根据成形仓截面尺寸，调整落粉量，能够极大节约金属粉末。在兼顾大型零件打印的同时，还能满足微小型零件的电子束3d打印，提高了增材制造打印产品的灵活性。

技术特征：

1.一种可更换成型仓的电子束增材制造设备，其特征在于，包括增材制造打印装置和成型仓替换装置；

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述成型仓与粉床连接的一端设置有连接法兰，所述第一定位部设置于所述连接法兰上。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一定位部为设置于连接法兰上的第一定位孔，所述粉床定位件为粉床定位柱，所述粉床定位柱安装于第一定位孔内进行定位。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述成型仓与z轴运动组件连接的一端设置有凹槽，所述凹槽内容置有多个第二定位件，所述第二定位件为第二定位柱，所述z轴定位件为设置于z轴运动组件一端的z轴定位孔，所述第二定位柱安装于z轴定位孔内进行定位。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括转移组件，所述转移组件与成型仓外壁面设置的支架可选择性地连接。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述支架设置于成型仓靠近z轴运动组件的一端侧壁面上。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括落粉控制组件，所述落粉控制组件包括储粉仓和落粉控制机构，所述落粉控制机构安装于储粉仓的底部，且所述落粉控制机构与所述粉床对应间隔设置。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述落粉控制机构包括落粉挡板和落粉盒，落粉盒与储粉仓连接，且落粉盒与储粉仓之间设置有落粉挡板，落粉挡板控制落粉盒与储粉仓连通。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述落粉挡板为抽拉式挡板。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的设备在增材制造设备中的应用。

技术总结
本发明提供了一种可更换成型仓的电子束增材制造设备和应用，涉及增材制造设备技术领域。包括增材制造打印装置和成型仓替换装置。增材制造打印装置包括成型仓、粉床和Z轴运动组件，成型仓相对的两端分别设置有第一定位部和第二定位部，粉床上设置有粉床定位件，粉床定位件与第一定位部可拆卸地连接，Z轴运动组件上设置有Z轴定位件，Z轴定位件与第二定位部可拆卸地连接。成型仓替换装置包括多个大小不同的备用成型仓和夹持组件，成型仓和备用成型仓的外壁面均设置有夹持部，夹持组件包括夹臂，夹臂与夹持部可选择性地夹持固定，以控制不同大小的成型仓在粉床和Z轴运动组件之间定位。该设备能灵活替换不同大小的成型仓，节约金属粉末的用量。

技术研发人员：房卫萍,马镇,左从进,易耀勇
受保护的技术使用者：广东省科学院中乌焊接研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13