一种增材制造设备中粉末清理结构和清粉方法与流程

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种增材制造设备中粉末清理结构和清粉方法。

背景技术：

sls/slm是增材制造领域内常用的成形工艺。这种工艺通过铺粉，选择性烧结/熔融，逐层成形，最后得到整个工件。在工件成形完毕时，成形缸内不但有工件，还有大量的粉末。为了将工件取出，进行后续的处理工艺(如、线切割、去支撑、热处理等)，需要先清理粉末，将工件与粉末分离开来。

现有的sls/slm设备，通常是在工件成形完毕后，将整个成形平台(包含基板、工件及粉末等)从成形缸内顶出，由人工使用刷子、吸尘器等工具，清理成形腔室里的粉末。成形区域越大，工件结构越复杂，清粉的工作强度及工作时长就越大。另外，为了避免粉末经由皮肤、呼吸道、眼睛等部位进入人体，危害操作员的身体健康，必须要求操作员穿戴防静电套头工作服、防护面罩、橡胶手套、防静电鞋等安全防护用具。而安全防护用具的使用，不可避免会导致工作效率降低，同时也降低了设备的操作体验。

对于大型或超大型工件，为了减少工件占用设备的时间，通常还会将基板及工件运到专用场地或专用设备处，进行进一步的清粉工作。在工件转场的过程中，有可能会因磕碰造成设备或成形工件的损伤。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种增材制造设备中粉末清理结构和清粉方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种增材制造设备中粉末清理结构，包括基板，基板上开设有通孔结构，基板下端设有连通通孔结构的清粉通道，通孔结构下端或清粉通道上设有阀门。

进一步的，清粉通道连接至负压装置。

进一步的，基板底部开设有连通通孔结构的清粉槽，基板底部的清粉槽通过盖板密封，清粉通道开设于盖板上，清粉通道通过清粉槽连通至各通孔结构，清粉通道上设有封闭阀。

进一步的，盖板与基板通过螺钉固定连接。

进一步的，基板底部开设有连通通孔结构的清粉槽，基板的通孔结构下端设有阀瓣，阀瓣铰接在基板下端的清粉槽内。

进一步的，阀瓣与基板铰接处设有扭簧。

一种增材制造设备中清粉方法，包括以下步骤：

步骤1)、在基板上预设通孔结构，在开设有通孔结构的基板上预成型工艺支撑，在工艺支撑上成型待成型件，待成型件完成后去掉工艺支撑；

步骤2)、使基板的通孔结构下端形成负压，将基板上的粉末清理至通孔结构内，利用通孔结构下端的负压完成基板上的粉末清理。

进一步的，在基板上预设通孔结构，并且在基板下端开设连通通孔结构的清粉通道，在通孔结构下端或清粉通道上设置阀门，将清粉通道连接至负压装置。

进一步的，工艺支撑采用树形工艺支撑体，树形工艺支撑体下端与基板未形成通孔结构表面结合，树形工艺支撑体上端则与成形工件相连结。

进一步的，工艺支撑采用拱形工艺支撑体来支撑工件。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种增材制造设备中粉末清理结构，包括基板，通过在基板上开设有通孔结构，基板下端设有连通通孔结构的清粉通道，使基板上形成粉末流通通道，利用基板形成的粉末通道实现粉末清理，不需要将整个成形平台取出，结构简单方便，在清理粉末工序中，避免了操作人员与粉末的直接接触，大大减少了粉末对操作人员的危害性，提高了清粉的工作效率，通孔结构下端或清粉通道上设有阀门，能够防止在打印过程中漏粉。

进一步的，清粉通道连接至负压装置，利用负压加速粉末清理，提高清理速度。

进一步的，盖板与基板通过螺钉固定连接，结构简单，便于基板的通孔结构清理维修。

进一步的，阀瓣与基板铰接处设有扭簧，能够确保在打印过程中通孔结构保持关闭状态，防止漏粉发生。

一种增材制造设备中清粉方法，通过在基板上预设通孔结构，在开设有通孔结构的基板上预成型工艺支撑，在工艺支撑上成型待成型件，待成型件完成后去掉工艺支撑；然后使基板的通孔结构下端形成负压，将基板上的粉末清理至通孔结构内，利用通孔结构下端的负压完成基板上的粉末清理，清粉过程中，不需要将基板及工件转移到专用的粉末清理设备，且整个过程可以实现在线自动化或半自动化处理可以快捷方便地清理工作区域的粉末，提高设备使用效率，并且采用工艺支撑体可以减少增材加工时产生的热对基板的热变形影响。

附图说明

图1为本发明基板示意图。

图2为图1的a-a剖视图。

图3为基板上阀瓣安装结构示意图。

图4为树形工艺支撑体示意图。

图5为拱形工艺支撑体示意图。

图中：1-基板；2-螺钉；3-盖板；5-排粉管道；6-单向阀瓣；7-成形工件；8-树形工艺支撑；9-拱形工艺支撑；10-通孔结构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，一种增材制造设备中粉末清理结构，包括基板1和工艺支撑，基板1上开设有通孔结构10，基板1下端设有连通通孔结构的清粉通道5，通孔结构下端或清粉通道5上设有阀门，工艺支撑放置于基板1上端，工艺支撑作为成型件基体；清粉通道5通过至负压装置连接至粉末收集装置，用于使清粉通道5内产生负压；阀门包括设置于通孔结构下端的阀瓣6和设置于清粉通道5上的封闭阀4；

具体的，如图2所示，基板1底部开设有连通通孔结构的清粉槽，基板1底部的清粉槽通过盖板3密封；盖板3与基板1通过螺钉2固定连接，清粉通道5开设于盖板3上，清粉通道5通过清粉槽连通至各通孔结构，封闭阀设置于清粉通道5上；在工件成形阶段，封闭阀是关闭的，避免在成形过程中粉末进入清粉通道，造成粉床塌陷，工件作废；当工件成形完毕后，封闭阀4打开，利用负压气载形式是清粉通道内形成负压，将粉末从成形缸内，经由前述的工艺支撑体之间的通道→基板上预制的孔洞及横向沟槽→排粉管道，最终将成形缸里的粉末传输到粉末收集装置中。

如图3所示，基板1底部开设有连通通孔结构的清粉槽，基板1的通孔结构下端设有阀瓣6，阀瓣6铰接在基板1下端的清粉槽内；阀瓣6与基板1铰接处设有扭簧，使阀瓣6与基板1的通孔结构保持关闭状态；开始铺粉之前，先在清粉通道内由下方施加正向气压，配合阀瓣6与基板1铰接处的扭簧将阀瓣6向上托起，使其紧紧封住基板上的孔洞；封堵气体作用在阀瓣6上的压力，应大于阀瓣6上方粉末的重量；当工件成形完毕后，将前述正向气压换为负向气压，利用负压气载等形式，将粉末从成形缸内，经由前述的工艺支撑体之间的通道→基板上预制的孔洞及横向沟槽→排粉管道，最终将成形缸里的粉末传输到粉末收集装置中。该实施例可以提高粉末的有效使用率。

一种增材制造设备中清粉方法，包括以下步骤：

步骤1)、在基板上预设通孔结构，在开设有通孔结构的基板上预成型工艺支撑，在工艺支撑上成型待成型件，待成型件完成后去掉工艺支撑；

步骤2)、使基板的通孔结构下端形成负压，将基板上的粉末清理至通孔结构内，利用通孔结构下端的负压完成基板上的粉末清理。

在基板上开设有通孔结构，使粉末可以通过孔洞流出成形区域；

在成形工件之前，首先在基板上成形一组工艺支撑体，用工艺支撑体来连接基板与实际需成形的工件，可以减少增材加工时产生的热能对基板的热变形影响，同时能够增大粉末从成形缸底部流出的通道；

如图4所示，工艺支撑采用树形工艺支撑体，树形工艺支撑体下端与基板未形成通孔结构表面结合，树形工艺支撑体上端则与成形工件相连结；各工艺支撑体单元之间的空间，即为粉末从成形缸内流出的通道。

如图5所示，工艺支撑也可以采用拱形工艺支撑体来支撑工件。拱形支撑体承载能力强，结构简单，切片文件相对较小，适用于环形工件。