一种增材制造设备的基板温控系统的制作方法

本实用新型属于增材制造领域，具体涉及一种增材制造设备的基板温控系统。

背景技术：

增材制造技术是以三维数据模型为输入，以金属、陶瓷和塑料等为原材料，以专业的制造设备逐层制造并层层堆积制造零件的技术。区别于传统的做减法的材料去除技术，增材制造技术是一种做加法的的材料累加制造技术。

激光选区融化技术是增材制造技术的重要组成部分，采用精细激光聚焦光束快速熔化预置的金属粉末材料，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件。但是在激光选区融化成形过程中，局部激光的热量输入会导致零件成形后存在残余应力，残余应力会导致成形零件出现变形、翘曲甚至出现裂纹等缺陷，使得成形零件报废。

针对这一情况，尤其是在选区打印的前几层，必须要进行预热。现有技术方案中，基于点阵式主动温控系统使得零件在加热过程中始终可以处于一个近恒温环境中，但是这种技术方案结构复杂，加热单元和测温单元较多，温控系统复杂，维护难度大。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术技术问题是：提供一种增材制造设备的基板温控系统，整体结构简单，温控精度满足实际需求。

本实用新型技术问题通过下述方案解决：一种增材制造设备的基板温控系统，基板设在最顶层，自上而下依序包括基板、温度监控单元、加热单元、隔热单元、密封圈和底板。

基板置于最顶层，粉末在激光能量作用下会直接与基板融为一体。加热单元和温度监控单元协调工作，使得整个基板平面内温度值达到工艺要求值，且温度均匀一致。隔热单元可以降低热量向升降传动机构传输，确保传动机构不会因超温而失效。

所述的加热单元为一种整板均匀预埋加热丝的加热片，采用陶瓷、橡胶、钢板或铝板等作为外壳，通过预埋入细微的加热丝，并且避开安装孔，使加热丝均布在温度监控单元底部。

所述的温度监控单元包括温控板、精密温度传感器和温度开关，温控板与基板连接，采用包括紫铜或铝合金的高导热金属，外轮廓形状与基板一致；精密温度传感器和温度开关置于温控板的中部。

所述的温度开关为过温保护单元，当温控板实际温度低于设定温度时，温度开关正常；当温控板实际温度异常超出设定温度时，温度开关动作并发出超温报警信号，上位机读取报警信号处理后作出超温情况处理。温度监控单元内置有温度开关具有双重温度保护作用。

本实用新型的特点在于：

1.加热单元采用整板均匀预埋加热丝结构，加热温度场更加均匀；

2.温控板采用紫铜等导热好的材料，使得热量可以在温度监控单元内均匀分布；

3.温度监控单元安装有温度开关作为双重温度保护，即使温度传感器失效情况下也能及时作出有效保护。

附图说明

图1是基板温控系统结构总装示意图；

图2是温度监控单元结构示意图；

图3是隔热单元结构示意图；

图中标号说明：

1——基板；

2——温度监控单元；

201——温控板；202——精密温度传感器；203——温度开关；

3——加热单元；

4——隔热单元；5——密封圈；6——底板；

401——隔热垫；402——隔热圈。

具体实施方式

以下用实施例结合附图对本实用新型作更详细的描述。这些实施例仅是对本实用新型最佳实施方式的描述，并不对本实用新型的范围有任何限制。

本实用新型是提供一种增材制造设备的基板温控系统，如图1所示，基板1设在最顶层，自上而下依序包括基板1、温度监控单元2、加热单元3、隔热单元4、密封圈5和底板6。粉末在激光能量作用下会直接与基板1融为一体，尤其是融化的前几层，基板的温度控制在合理范围内能有效降低打印应力，提升3D打印质量。底板6向下与升降传动机构相连，外层包裹有密封圈5，密封圈5的主要功能是防止粉末渗漏入传动机构中，渗漏下的粉末影响传动精度和使用寿命。

如图2所示，所述的温度监控单元2包括温控板201、精密温度传感器202和温度开关203，温控板201与基板1通过螺钉锁紧连接，采用包括紫铜或铝合金的高导热金属，外轮廓形状与基板1一致；精密温度传感器202和温度开关203置于温控板201的中部。精密温度传感器202用于实施测量温控板201的温度，由于温控板201是紫铜材质，导热系数极高，因此，由底部传上来的热量会在温控板201内散布均匀，温度梯度较小。精密温度传感器202测得的温度与温控板201整板的实际温度分布差异很小。

本实施例所述的温度开关203为过温保护单元，当温控板201实际温度低于设定温度时，温度开关203正常；当温控板201实际温度异常超出设定温度时，温度开关203动作并发出超温报警信号，上位机读取报警信号处理后作出超温情况处理。温度开关203可根据实际设定温度选用合适的型号。

如图3所示，所述的加热单元3为一种整板均匀预埋加热丝的加热片，可采用陶瓷、橡胶、钢板或铝板等作为外壳，通过预埋入细微的加热丝，并且避开安装孔等结构，使加热丝尽可能的均布在温度监控单元2底部，以获得均匀的温度分布场。

如图1所示，加热单元3底部是隔热单元4，隔热单元4的主要功能是减少加热单元3的热量向下侧传输，过多热量会导致底板6下部的传动机构异常。如图3所示，隔热单元4包括隔热垫401和隔热圈402。隔热垫401优先采用隔热工程塑料，也可采用隔热棉等其他隔热材料。隔热垫401和底板6之间有一层隔热圈402，隔热圈402使得隔热垫401和底板6之间有一薄空气层，空气的导热性能极差，因此可以起到二次隔热的效果。

结合图1至图3，本实施例的工作原理如下步骤：

上位机发出设定温度t给温控器，温控器工作，加热单元3上电加热，加热模式由温控器自动控制，温控器实时读取精密温度传感器202的温度反馈数据，直至达到设定温度。工作过程中如果出现测温传感器失效等故障，加热温度超过设定报警温度后，温度开关203反馈报警信号给上位机，上位机作出超温情况处理操作。