[发明专利]一种用于增材制造粉末流动性检测的设备

说明书

本发明涉及一种用于增材制造粉末流动性检测的设备。该用于增材制造粉末流动性检测的设备包括密封的壳体（1），所述壳体（1）内设置有用于铺设粉末的铺粉装置，还包括用于测量粉末层表面形貌的表面形貌测量装置，所述表面形貌测量装置设置于铺粉装置的周围。本发明的检测设备利用模拟打印过程中的铺粉工艺，对粉末进行性能检测，提高了对增材制造工艺的契合性；所表征的参数可以直接用于调整打印参数、选择粉末材料、研制粉末材料等情况，具有节省时间、减少资源浪费、代替高价值的打印设备对粉末进行前期验证、减少高额设备损耗、表征性能参数符合增材制造过程需要等优点。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种用于增材制造粉末流动性检测的设备。

背景技术

3D打印技术是快速成型技术的一种，它是一种以三维模型为基础，运用金属粉末或者塑料等可粘合材料，通过逐层扫描，层层堆垛的方式来构造出立体三维零件的技术。该技术结合了CAD/CAM、光学、数控及材料科学等各类学科，应用领域非常广泛，在珠宝、医疗、鞋类、工业设计、建筑、航空航天、汽车、教育等都有应用前景。

目前针对金属材料3D打印工艺，SLM是主流工艺，SLM技术是在SLS基础上发展起来的，二者的基本原理类似。SLM技术需要使金属粉末完全熔化，直接成型金属件，因此需要高功率密度激光器激光束开始扫描前，水平铺粉辊先把金属粉末平铺到加工室的基板上，然后激光束将按当前层的轮廓信息选择性地熔化基板上的粉末，加工出当前层的轮廓，然后可升降系统下降一个图层厚度的距离，滚动铺粉辊再在已加工好的当前层上铺金属粉末，设备调入下一图层进行加工，如此层层加工，直到整个零件加工完毕。

目前已有的铺粉设备、铺粉装置的专利均为设备厂商申请的专利，目的是对粉末材料的铺平，为激光成型提供基础。关键技术均为应用方向，没有粉末性能测试的功能。目前，3D打印用粉末材料的各项性能均利用原有粉末材料的检测标准与检测手段，无法全面的表征目前3D打印工艺使用粉末材料的性能要求。

在SLM增材制造过程中，铺粉过程是增材制造工艺的关键过程。金属粉末材料的可铺展性能对打印工艺及其重要。但目前对增材制造用金属粉末的性能检测仍然停留在传统的参数检测水平，利用传统粉末材料的检测手段进行表征，准确度不高，需要一种适合增材制造粉末材料性能检测的设备对粉末参数进行全面科学的表征。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于利用模拟铺粉过程来检测粉末材料的性能，得出表征参数，用于为3D打印工艺提供粉末材料的相关性能参数。

本发明的技术方案为：一种用于增材制造粉末流动性检测的设备，包括密封的壳体，所述壳体内设置有用于铺设粉末的铺粉装置，还包括用于测量粉末层表面形貌的表面形貌测量装置，所述表面形貌测量装置可以表征铺粉层表面的平整度，所述表面形貌测量装置为非接触式表面形貌测量装置。

优选的，所述表面形貌测量装置设置于铺粉装置的周围。

优选的，所述表面形貌测量装置为测距装置或/和成像装置。

所述铺粉装置可采用常规3D打印设备的铺粉装置，模拟3D打印设备打印过程中的铺粉过程。

进一步地，所述表面形貌测量装置的第一种实施方式为：

通过常规的高分辨率测距装置（如激光测距装置、光纤测距装置），激光测量装置位于测量点位的正上方，测量铺粉后铺粉仓表面N个位点，测得其相对于刮刀的刀锋所过面的相对高度的绝对值，并求得其平均值。或者测得激光发射装置与刀锋刮过的面的距离M,然后测得N个位点与激光发射装置的距离H₁、H₂…H_N,然后计算得到(M-H)的方差，所述的H为H₁、H₂…H_N。并用该方差来表征表面的形貌。方差越小，说明表面的平整度越高。