CN103447528B - 用于激光选区熔化成形的可折叠易更换成形装置 - Google Patents
用于激光选区熔化成形的可折叠易更换成形装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于激光选区熔化成形的可折叠易更换成形装置，其特征在于，包括成形基板、底板、从下往上逐渐缩小的伸缩罩，成形基板固定在底板上，伸缩罩下端固定在底板周边，底板通过下夹紧件与电动推杆上板相连；伸缩罩上端通过上夹紧件和成形面的下表面相连。成形过程结束之后，只须将该装置取出即可把零件取出和清除剩余粉末。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印激光选区熔化快速成形技术，特别涉及一种用于金属和非金属激光选区熔化成形装置。
背景技术
激光选区熔化成形(Selective Laser Melting,SLM)技术一种能够直接成形金属零件的快速成形技术，是3D打印快速成形的主要形式之一。该技术的原理见图1所示。工控机根据经过切片处理的CAD模型信息控制振镜选区扫描，被扫描到的金属粉末熔化粘接在一起，一层扫描完，送料缸上升一层(成形缸相应的下降一层)、刮板(或辊子)在成形面铺上一层粉末，然后进行下一层的扫描熔化，这样一层接一层成形出最终零件。由于每层没熔化的粉末支撑着倾斜(甚至悬空)的零件部分，因此可以直接制造出传统加工方法根本无法制造出的复杂金属零件，而且成形的零件有很好的力学性能，正因为如此，此项工艺在航空航天和生物医疗等方面应用越来越广泛。
SLM工艺因为采用的是扫描振镜来控制激光扫描路径，速度可以达到3-5m/s，因此其成形效率比较高，但是零件成形完、剩余粉末的清理却要花费很长时间，因为成形过程中，成形面上会或多或少的残留一些金属粉末，在成形缸里除了成形好的零件外，其他空间都充满着未熔化的金属粉末。这些粒度只有几十个微米大小的粉末想要清理干净并不容易，如果采用吸尘器吸，那么既费时又费力，而且吸进去的粉末因为是金属的，很容易把吸尘器的电机损坏；而如果采用人手工用清粉的刷子清理，细小的粉末移动时会形成粉尘，严重损害操作人员的身体健康，不利于设备的长期使用，消耗大量的辅助时间，不符合现代工业上的高效、环保、人性化理念。如何很好的解决激光选区熔化粉末的清理回收在某种意义上也决定着SLM设备工艺在市场上的推广和工业上大规模的应用。
目前，国外的SLM设备像德国EOS的EOSINT M280，英国MCP公司的FS-RealizerSLM Machine等皆采用特制的防爆吸尘器来回收成形的剩余粉末，这种特制的吸尘器目前国内还没有同类产品。
在实际生产中，如果能有更好的方式来回收成形粉末，省去吸尘器这个环节，势必会提高设备整体效率，更利于工作人员的健康，从而提高设备的竞争优势，从长远来看，也能更好的推动激光选区熔化技术的进一步发展和应用。
发明内容
为了解决现有SLM设备粉末回收耗时、耗力、效果不好的难题，本发明的目的在于提供一种用于激光选区熔化成形的成形装置，该成形装置可以随着电动推杆的升降而伸缩，从而更方便的回收、清除剩余粉末。
为了达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种用于激光选区熔化成形的可折叠易更换成形装置，其特征在于，包括成形基板、底板、从下往上逐渐缩小的伸缩罩，成形基板固定在底板上，伸缩罩下端固定在底板周边，底板通过下夹紧件与电动推杆上板相连；伸缩罩上端通过上夹紧件和成形面的下表面相连。
上述方案中，所述的伸缩罩包括多个套在一起的环圈，径向最内侧环圈上端连接成形面下表面；径向最外侧环圈下端固定在底板周边，各环圈轴向伸长后通过相反的“L”周边连接。
所述底板和成形基板的轴向总高度不高于伸缩罩在压缩的状态下的总高度。
与传统的方法(成形过程粉末直接落到成形缸中)相比，本发明的优点是：
1、成形过程中剩余的粉末都落在可折叠更换的粉末成形装置中，随着底板的下降逐渐伸展，每铺一层金属粉末都会落到伸缩罩内。成形结束后，只需将该装置取出即可将粉末回收，操作相当方便
2、由于成形面上不残留粉末，而每层剩余的粉末又都在伸缩罩中，因此成形结束后，不需要采用额外的设备来清理设备中剩余的粉末，省去了人工烦躁的清扫操作过程，很大程度上提高了工作人员的劳动环境。
3、大大缩短了粉末清理、粉末回收的时间，提高了设备的整体成形效率，提高了设备在市场上的竞争力。
本发明适用于3D打印快速成形领域，目标是解决激光选区熔化设备上存在的成形粉末回收、清理不方便的难题。节省了粉末清理时间，提高了成形机的利用率。
附图说明
以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是激光选区熔化设备原理示意图。
图2是本发明装置的结构示意图。图中：1.成形基面，2.压紧件，3.缸体，4.伸缩罩，5.底板，6.压紧件，7.成形基板，8.电动推杆。
图3是图2成形装置压缩状态的示意图。
图4是可伸缩罩连接部分的放大示意图。其中：a为图2中Ⅰ部放大图；b为图3中Ⅱ部放大图。
具体实施方式
如图2所示，一种用于激光选区熔化成形的可折叠易更换成形装置，设置在原成形缸的缸体3内，包括成形基板7、底板5、从下往上逐渐缩小的伸缩罩4。成形基板7固定在底板5上，伸缩罩4下端固定在底板5周边，底板5通过夹紧件6与电动推杆8的上板相连。伸缩罩4上端通过夹紧件2和成形面1(与原成形缸上端连接)的下表面相连。
开始成形时，电动推杆8推动底板5和成形基板7上升，使成形基板和成形面1平齐，此时伸缩罩4也随之缩短，形状变化如图3所示，其中伸缩罩4在图中形状仅起示意作用，实际应用不限材质和结构，只要能保证伸缩的效果以及有足够的刚度(不至于取出的时候坍塌导致粉末溢出)即可，底板5和成形基板7的总高度应不高于伸缩罩4在压缩的状态下的总高度。成形过程中，成形装置随着底板的下降逐渐伸展，每铺一层金属粉末都会落到该装置内。成形结束后，形状变化如图2所示，把夹紧装置2、6松开，取出成形装置，清理出其中的金属粉末，取出已成形的零件。
图4给出了伸缩罩4的一个具体结构，包括高度大于底板和成形基板总高度的多个(至少三个)套在一起的环圈(图4b)，径向最内侧环圈上端连接成形面1下表面；径向最外侧环圈下端固定在底板5周边，各环圈直径依次增大，各环圈轴向伸长后通过相反的“L”周边连接(图4a)。内侧环圈下“L”周边沿着外侧环圈上“L”周边的内壁滑动，这样可有效的防止粉末外流。
Claims (3)
1.一种用于激光选区熔化成形的可折叠易更换成形装置，其特征在于，包括成形基板、底板、从下往上逐渐缩小的伸缩罩，成形基板固定在底板上，伸缩罩下端固定在底板周边，底板通过下夹紧件与电动推杆上板相连；伸缩罩上端通过上夹紧件和成形面的下表面相连。
2.如权利要求1所述的用于激光选区熔化成形的可折叠易更换成形装置，其特征在于，所述的伸缩罩包括多个套在一起的环圈，径向最内侧环圈上端连接成形面下表面；径向最外侧环圈下端固定在底板周边，各环圈直径依次增大，各环圈轴向伸长后通过相反的“L”形周边连接，内侧环圈下“L”周边沿着外侧环圈上“L”周边的内壁滑动。
3.如权利要求2所述的用于激光选区熔化成形的可折叠易更换成形装置，其特征在于，所述底板和成形基板的轴向总高度不高于伸缩罩在压缩的状态下的总高度。
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