[发明专利]一种选区激光烧结的供给粉末的逐层铺粉压实的方法及装置

说明书

本发明提出一种选区激光烧结的供给粉末的逐层铺粉压实的方法及装置，在一个供粉缸和成形工作缸的共同水平工作面上设置一个可直线运动的铺粉平台，利用铺粉平台上的可控上下运动的推粉刮刀将粉末均匀铺设在成形缸的载物平台上，铺粉平台上的压粉板向下移动覆盖在成形缸上端口，成形缸中的载物台向上运动，对铺设的单层粉末进行挤压紧实后，铺粉平台回退至供粉缸位置，压粉板向下运动覆盖在供粉缸上端口平面，完成一个单层铺粉和压实工作循环。本发明结构紧凑，铺粉和压实一体化，粉末压实度可由单层铺粉体积和成形缸载物台向上移动行程控制，每次铺设粉层上表面与水平工作面重合一致性精度好，有利于提高烧结件的密实度和机械性能。

技术领域

本发明属于激光快速成型技术领域，具体涉及一种选区激光烧结的供给粉末的逐层铺粉压实的方法及装置。

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，对于具有孔隙特征的粉末材料，在铺设一个设定的自然堆积厚度粉末层后的激光熔融凝结过程中容易产生孔洞，伴随着冷却收缩其层厚尺寸误差加大，直接影响烧结件的有效成形制造。现有技术中通常是利用滚粉筒来进行粉末的铺粉和滚动压实，但是由于存在粉末的材料和颗粒度的不同，滚筒与粉末层摩擦推动以及黏贴等，不仅影响有效铺粉与单粉层的压实，还会对粉末层下方的已烧结结构带来不利影响。中国专利CN104043830A通过对铺粉器角度选择和振动压实来进行铺粉与压实，同样存在着难以有效满足对不同颗粒度的粉末以及粉层的平整度和精度的需要。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种选区激光烧结的供给粉末的逐层铺粉压实的方法及装置，通过在一个储存粉末的供粉缸和成形工作缸的共同水平工作面上设置的一个可直线平移运动的铺粉平台，利用铺粉平台上设置的可上下运动机构带动推粉刮刀的平动，将粉末均匀铺设在成形缸的载物平台上，铺粉平台上的压粉板向下移动覆盖在成形缸上端口工作平面上，成形缸中的载物台向上运动，铺设的单层粉末在成形缸载物台和压粉板之间进行挤压紧实，铺粉平台回退至供粉缸位置，压粉板向下运动覆盖在供粉缸上端口平面，完成一个单层铺粉和压实工作循环，同时，成形缸开口完全敞开后就可以进行激光的选区扫描烧结加工，重复循环即可完成一个三维结构件的烧结制造。

本发明采用的技术方案为：一种选区激光烧结的供给粉末的逐层铺粉压实的装置，包括一个用来储存粉末的供粉缸和一个用来实现逐层铺粉的成形缸，在供粉缸和成形缸上端的同一水平工作面上设置一个可直线平移运动的铺粉平台，利用设置在其上的可控上下运动机构带动压粉板和推粉刮刀运动，实现推粉刮刀对成形缸的逐层均匀铺粉，压粉板对成形缸中单层粉末的压实。

一种选区激光烧结的供给粉末的逐层铺粉压实的方法，该方法包括如下步骤：

第一步，储存粉末的供粉缸和逐层铺粉的成形缸的上端口面设置为同一水平的工作平面；

第二步，供粉缸和成形缸的共同水平工作面上设置有一个可控直线平移运动的铺粉平台，其初始位置设定在其上的压粉板覆盖在供粉缸上端口平面上；成形缸中载物台面初始位置与成形缸上端口工作平面在同一水平面；