[发明专利]面向选区激光烧结的供给粉末的旋转搅拌预热方法及装置

说明书

本发明提出一种面向选区激光烧结的供给粉末的旋转搅拌预热方法及装置，在一个预热供粉缸中设置一个由电加热棒构成的可控转速的回转加热器对粉末进行搅拌式加热和预热，供粉缸上端口覆盖一个可上下移动和侧向平动的隔热盖板实现预热保温，供粉缸上端口下方的粉末中埋设有温度传感器来测量粉末的温度，达到设定温度后隔热盖板向上移动并向侧向运动以敞开供粉缸开口，以便推粉工具将预热的粉末推向成形工作缸。本发明具有结构紧凑，粉末预热温度可以通过回转加热器的搅拌转速和加热功率实现可调可控，实现对粉末的均匀预热，减小烧结过程温度梯度过大引发的烧结应力和变形，以有利于逐层铺粉和烧结结构件的质量提高。

技术领域

本发明属于激光快速成型技术领域，具体涉及一种面向选区激光烧结的供给粉末的旋转搅拌预热方法及装置。

背景技术

快速原型技术（Rapid Prototyping）是20世纪80年代初开发出来的集CAD/CAM技术、激光应用技术和功能材料科学于一体，能够快速地制造任意复杂的三维的一种新技术。基于其逐层添加制造的原理，近年来也称之为增材制造技术，且随着应用材料的不同发展有主要5种工艺方法：面向液态树脂的光固化的SLA工艺，面向粉末材料的SLS/SLM工艺，面向薄材的LOM工艺，面向熔融线形体的FDM工艺以及利用液滴形物质堆积的3DP工艺。其中，面向粉末材料的选区激光烧结/熔接（SLS/SLM）工艺以其应用材料的广泛性，烧结构件拥有较好力学性能和成形工艺简便等优点，受到工业以及医疗应用等多领域的广泛关注，并已成为该领域的研究重点之一。

对于选区激光烧结来说，通常是在成形缸中的一个具有垂直移动载物台上铺设一个设定层厚的粉末，激光按所需的图形进行扫描烧结，载物台向下移动一个层厚距离后，再铺设一层粉末，再扫描烧结，直至完成一个结构件的逐层叠加烧结成形。但是，聚焦的激光光斑对粉末材料的扫描烧结过程，是一个从室温迅速达到熔融温度，又快速冷却的热作用过程，烧结成形物产生较大的应力甚至是变形，使得烧结过程的逐层添加受到影响，甚至直接影响烧结件的成形制造。

中国专利CN103100713B，CN106799493A，CN106563806B是利用电磁感应来对送粉筒（或漏斗）中粉末加热来进行预热；中国专利CN105880591A是通过对成形缸基板加热实现预热；中国专利CN105014071B是通过成形缸体中加热圈和活塞基板上加热板来进行预热；中国专利CN106001575A是通过分区域加热辐射对铺设后粉末进行预热；相关方法虽然在不同程度上实现了粉末的预热处理，但是均存在加热效率和效果以及装置与控制的复杂等问题，存在着难以有效满足对不同粉末材料对不同预热温度和预热温度均匀性的需要。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种面向选区激光烧结的供给粉末的旋转搅拌预热方法及装置。通过在一个供粉缸中设置一个可控转速的回转加热器对粉末进行搅拌式加热和预热，在供粉缸上端口覆盖有可上下移动和侧向平动的隔热盖板来进行保温，利用设置在紧邻供粉缸上端口下方的温度传感器来测定粉末温度，在达到预热设定温度后，隔热盖板向上和侧向移动，供粉缸活塞向上运动一个设定行程将已预热粉末顶出供粉缸上端口工作面，可利用铺粉工具将粉末推向成形缸实现铺粉。

本发明采用的技术方案为：一种面向选区激光烧结的供给粉末的旋转搅拌预热装置，包括：供粉缸和回转加热器，在一个用来粉末预热的供粉缸中设置一个可控转速的回转加热器对粉末进行搅拌式预加热，供粉缸上端口下方粉末中埋设有温度传感器来测定粉末的温度，供粉缸上端口平面上覆盖有可移动的隔热盖板实现预热保温。

一种面向选区激光烧结的供给粉末的旋转搅拌预热方法，该方法包括如下步骤：

第一步，在供粉缸中设置一个回转加热器对粉末进行搅拌式预加热，实现粉末的预热；

第二步，供粉缸上端口下方粉末中埋设有温度传感器来测定粉末的温度；

第三步，供粉缸上端口平面上覆盖有可移动的隔热盖板实现预热保温；