[发明专利]积层制造的粉床机构

说明书

本发明公开了一种积层制造的粉床机构，其包含壳体、粉床平台以及多个升降装置。粉床平台设置于壳体内，粉床平台被配置以承载粉床，且粉床包含多个粉体，其中粉床平台包含至少二个升降床台，至少二个升降床台的一个至少相邻至少二个升降床台的另一个，且至少二个升降床台彼此为连动或不连动；多个升降装置分别连接每个降床台的底表面。本发明可以调整粉床平台的升降床台的高度，借以控制粉体的填充范围，进而避免多余粉体的浪费。

技术领域

本发明是关于一种积层制造的粉床机构，特别是关于一种具有升降装置的粉床机构。

背景技术

积层制造(Additive Manufacturing，AM)，也称为3D列印技术，为一种材料接合的制程。积层制造技术的步骤包含利用电脑辅助设计(Computer Aided Design，CAD)软件处理三维模型数据，将所设计的立体图档切片，再利用积层制造设备中的能量源对材料加热，使材料烧结或熔融成型，进行层层叠印，以制作出立体工件的技术。

积层制造技术使用的材料包含金属材料、高分子材料及陶瓷材料。一般而言，积层制造通常以粉末做为原料，而积层制造的工艺成本主要便来自于粉末材料的成本。由于积层制造所使用的粉末为平均粒径较小的微细粉末，其成本几乎为公知粉末冶金的粉末的十倍。然而，公知积层制造的粉床机构具有固定规格的工作平台，则无论所欲制作的工件尺寸大小，皆须将粉末材料铺满工作平台，始可进行积层制造。换言之，除了特定的成形区域范围，工作平台中其余粉末材料仅具有填充平台的作用。显然地，此公知粉床机构容易造成粉末材料的浪费。虽然未使用的粉末材料可在经过回收过筛后重新利用，然而，粉末回收过程不仅耗时，且未使用的粉末也无法百分之百的进行回收，则必然浪费掉部分的高成本粉末材料。再者，由于粉末回收皆为人工作业，除了造成人力资源的浪费，工作人员更易患有吸入粉末所导致的职业伤害。

另外，积层制造是对依序堆叠的粉体层施以能量，进行烧结或熔融成型。然而，在对堆叠于上层的粉体层进行加工成型时，下层已加工过的粉体层因具有较高温度传导热量至上层粉体，而使上层粉体层的成型温度与下层粉体层的成型温度有所差异，进而导致各层结构的材料性质不一致，影响成型工件的品质。再者，加工过的粉体层若温度下降过快，会因热应力累积而产生翘曲，则不利于后续粉体层的堆叠及加工。

公知积层制造的粉床机构设置加热元件，以对粉床进行预加热，借以避免在激光烧结或熔融过程中，因快速加热粉末而使温度梯度过大，且温度的剧烈变化会导致工件破裂，以及残留热应力及使顶板翘曲等问题。然而，随着工件高度的上升，仅从底部加热的加热元件对于上层粉体层的加热效果也随之下降，则粉体层的上层及下层间的温度梯度问题仍无法有效改善。

有鉴于此，亟须提供一种积层制造的粉床机构，以降低粉末材料的成本，并减少工艺时间及人力的浪费，且可减少不同高度的粉体层之间的温度梯度，进而改善工件的品质。

发明内容

本发明的一实施例是提供一种积层制造的粉床机构，其是通过升降装置连接粉床平台的至少二个升降床台，以根据欲制作的工件尺寸调整粉床平台尺寸。

本发明的另一实施例是提供一种积层制造的粉床机构，其是通过传动元件及气压缸控制粉床平台的环绕设置的多个升降床台，以根据欲制作的工件尺寸调整粉床平台尺寸。

根据本发明的一实施例，提供一种积层制造的粉床机构，其包含壳体、设置于壳体内的粉床平台及升降装置。粉床平台是被配置以承载粉床，其中粉床包含粉体。粉床平台包含至少二个升降床台，其中每一个升降床台是至少相邻于另一个升降床台。升降床台彼此为连动或不连动。升降装置是分别连接升降床台的底表面。

根据本发明的一实施例，上述粉床平台为组合式环形平台。至少二个升降床台是包含位于粉床平台的中心部分的第一升降床台以及环绕设置于第一升降床台的外侧的第二升降床台。