[发明专利]一种增材制造重复使用基板及重复使用方法

说明书

本发明公开了一种增材制造重复使用基板，包括相互平行的基板被铺粉面和工作台贴合面，其特征在于所述工作台贴合面设置至少三个凸台，所述凸台上设置有沉头孔，所述沉头孔用于基板与3D打印工作台的固定安装。本发明更易于保证基板的形位公差，更易于实现在3D打印时铺粉的均匀密实，减小基板的加工难度系数，加快基板的使用效率。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体是一种增材制造重复使用基板及重复使用方法。

背景技术

增材制造技术(也称“3D打印”)是基于计算机三维CAD模型，采用逐层堆积的方式直接制造三维物理实体的方法。有鉴于增材制造本身的优异性，目前已出现各类针对性3D打印技术如：选区激光熔化、直接金属熔融沉积、光敏树脂选择性固化、选区激光烧结、3D喷射打印等方式，这几种3D打印方式，都有采用基板做为3D打印工件依附的底板。由此基板表面的平度和基板上下面的平行度对3D打印工件质量，有着直接影响。

下面以目前工业上使用较为广泛的选区激光熔化3D打印技术为例，来阐述基板的形位公差对打印工件的影响。

选区激光熔化加工过程，是采用刮刀将一层层金属粉末材料平铺在基板表面。通过控制系统控制激光束，在粉末上按照工件在该层的截面的轮廓进行扫描。使粉末的温度升至熔化点，熔结形成工件最初截面。随之3D打印工作台连同基板下降一个铺粉层的厚度，再次通过刮刀将粉末平铺到已成型工件截面的上表面，并加热至恰好低于该粉末熔结点的某一温度，通过控制系统控制激光束，再在粉末上按照该层的截面轮廓进行扫描，使粉末的温度升至熔化点进行再次熔结，并与下面已成型的部分实现粘结。当此层截面熔结完成后，3D打印工作台连同基板又将下降一个铺粉层的厚度，粉末材料再次通过刮刀在上面进行平铺，进行新一层截面的熔结，直至完成整个工件。在工件打印完结后升起整个3D打印工作台，清理掉多余粉末将熔结在基板上的工件一同从3D打印工作台上取下，通过线割或者其他工艺手段将工件和基板分离。由上述工作过程可以看出，最开始打印时基板与3D打印工作台的表面的平整情况直接关系到刮刀在基板表面的铺粉层的密实均匀情况。而3D打印工作台的平整由设备所决定，设备厂家会在安装时一次性调好，但基板则不同，基板是可以进行后期机械加工或者由工件打印者自行制作，通过螺丝安装于3D打印工作台上。因此基板被铺粉面的平面度，基板被铺粉表面和与3D打印工作台贴合面之间两面的平行度对铺粉层的密实均匀情况影响最为直接。且由于在增材制造过程中受预热和激光烧结过程中高温的影响，每次打印完成后基板表面会产生一定的形变量，而打印后从基板线割分离的工件会在基板被铺粉面残留工件底座或支撑，为了达到基板的重复利用的目的都会将基板进行再次磨铣加工来保证基板的表面的平面度和上下两面的平行度。

现有技术如图1所示，当增材制造完成后，通过铣、磨基板的被铺粉面，使其面的平面度达到要求；然后将基板的被铺粉面翻转作为基准面，铣、磨与3D打印工作台的贴合面，达到所需要的面的平面度及两面的平行度。由于基板的被铺粉面和与3D打印工作台的贴合面两面的面积较大(如图1所示)，导致磨铣加工时需要用到较大的铣刀或者砂轮，这样致使加工时冷却液难以完全喷射到铣刀的刀尖处或砂轮与工件切削接触处，致使切削时冷却不够而热损刀具，降低加工效率；铣刀或砂轮在切削过程中刀具的磨损，也致使往返磨铣的相邻两位置面的高低会有所不同；加工面积较大也将导致铣刀或砂轮往返切削次数增多，使得工件被加工面热量累积变形；加工面积较大致使往返磨铣方向不易调整一致性，会导致相邻位置去除材料量产生差异。

由此现有基板加工方式，较难达到所要求的面平面度及两面的平行度，尤为以难保证基板两面的平行度问题突出。而基板面的平面度及两面的平行度，直接影响到每次3D打印时铺粉的均匀密实情况。且现有基板的加工难度，造成每次的加工时间过长和经济成本较高，降低了基板的使用效率。