[发明专利]粉末3D打印专用融合微梳铺粉法及铺粉装置

说明书

[技术领域]

本发明属于机械技术领域，确切的讲是激光烧结及喷粘式3D打印专用一种快速的逐层铺粉的方法。

[背景技术]

目前，粉末激光逐层烧结及粉末逐层粘接的3D打印机越来越作为工业加工的一种重要手段，而铺粉技术及装置直接影响工件的打印速度与打印质量，现有的粉末3D打印机的铺粉装置大多为设置能够升降的活塞仓式储粉及上落粉式供粉装置，这样的铺粉装置都是将粉收集或落到平直刮粉片的前面，堆积成有着几十层的铺层厚度的丘状条形的粉体堆，之后需要刮粉片(也称刮刀)平推粉堆将粉铺匀，由于绝对不能扰动上一层已经打印(烧结或粘结)好的成型物件结构，粉堆过高时或铺粉速度过快时都可能位移成型仓的浅部的没有牢固根基的微小成型构造，而不得不降低刮刀速度，相对较薄的精细打印更为严重，对于中等打印尺面的成型机，这一过程要长达甚至40秒-2分钟，造成铺粉速度的极大缓慢，效率较低。

技术背景详述：三维印刷技术(3DP，Three-DimensionalPrinting)主要为粉末粘结成型。3DP的具体工艺为：在每一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离(等于层厚)，供粉缸上升一段高度，推出多余粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按照下一个截面的二维几何信息进行运动，有选择地喷射粘结剂，最终构成层面。原理和打印机非常相似，即为三维打印这一名称的由来。铺粉辊铺粉时多余的粉末被粉末收集装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结，从而生产制品。

3DP技术较为成熟。1989年，美国麻省理工学院的EmanualSachs等人申请了3DP专利，该专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心专利之一。采用3DP技术的厂商，主要是ZCorporation公司(3DSystems2011年收购)、Ex-One公司和日本RikonInstituto等，zprinter、R系列三维打印机为主。2000年以色列ObjectGeometries(Stratasys2012年收购)推出基于结合3Dink-Jet与SLA工艺的打印设备Quadra。3DP打印设备能使用的材料比较多，包括石膏、塑料、陶瓷和金属等，而且还可以打印彩色零件，能够形成内部具备复杂形状的零件。此类打印机通过多碰头和喷嘴来提高速度。国内方面，目前清华大学、西安交通大学、上海大学等也在积极研发。3DP成型速度快，可做彩色原型。3DP技术成型速度快，成型材料价格低，适合做桌面型的快速成型设备。同时，由于在粘结剂中添加颜料，可以制作彩色原型，这是该工艺最具竞争力的特点之一。整个成型过程不需要支撑，多余粉末的去除比较方便，特别适合于做内腔复杂的原型。当然，由于3DP成型件强度较低，只能做概念型模型，而不能做功能性试验件。3DP技术在国外的家电、汽车、航空航天、船舶、工业设计、医疗等领域已得到了较为广泛的应用。目前市场上主流的全彩3D人像打印多采用3DP技术。