[发明专利]一种金属3D打印机的过滤装置及方法

说明书

本申请公开了一种金属3D打印过滤装置及方法，所述装置包括采用管路相连通的惰性气源(1)、过滤器(2)、金属3D打印机(3)以及涡旋风机(4)，所述装置还包括检测仪表以及控制器(5)，所述过滤方法以惰性气源作为金属3D打印及过滤除尘过程中的保护介质，在过滤器中设置惰化剂作为预涂料，降低金属3D打印及过滤除尘过程中发生火灾甚至爆炸的风险，并使净化后的惰性气流可以直接返回金属3D打印机中循环使用，从而保证金属3D打印过程高效率，稳定性及安全可靠性。

技术领域

本发明涉及过滤净化领域，具体涉及一种金属3D打印机的过滤装置及方法。

背景技术

金属3D打印是以金属粉末作为打印原料，按照设计模型利用激光束的高温对特定区域的金属粉末进行烧结，从而制得具有特定结构的产品。具体地，在激光束开始扫描前，铺粉装置先把金属粉末平推到成型缸的基板上，激光束再按当前层的填充轮廓线选区熔化基板上的金属粉末，加工出当前层，然后成型缸下降一个层厚的距离，粉料缸上升一个层厚的距离，铺粉装置再在已加工好的当前层上铺好金属粉末，3D打印设备调入下一层轮廓的数据进行3D打印加工，如此层层加工，直到整个零件加工完毕，完成金属3D打印。整个打印加工过程需要在充满惰性气体保护的加工室中进行，以避免金属粉末在高温下与活泼气体发生反应，甚至发生爆炸，从而保证加工过程的安全性。

由于在金属粉末烧结的过程中会产生烟气，而且，在铺粉过程中会有金属粉尘飞扬，加工室中的烟尘会影响激光束传播，进而降低金属3D打印的精度及工件的质量，因此，需要对加工室中的惰性气体进行除尘净化。最为简单的方法是不断向加工室中通入干净的惰性气体，将含尘气体排出加工室，然而，加工室中的含尘气体不仅含有激光烧结产生的烟气，还含有未反应的金属粉末，由于金属粉末的化学活性极高，在空气中达到一定浓度后极易发生火灾或爆炸，而且，高纯度惰性气体价格昂贵，在金属3D打印过程中捕集的烟尘具有易燃易爆性，与外界空气接触时极易发生燃烧或爆炸，如果将加工室中的含尘气体直排入大气中，不仅增加惰性气体的使用成本，而且，会造成较为严重的环境污染和极大的安全隐患。

传统的尘气净化装置主要分为湿法过滤装置和干法过滤装置两种，湿法过滤装置结构简单价格低廉，但是湿法过滤装置的捕集效率低，净化后的气体由于湿度的变化及含尘浓度高等因素无法循环使用，因此只能在某些实验室的小型金属3D打印机中使用，无法满足大规模工业化生产的需求；常规的干法过滤装置如滤袋或滤筒过滤装置，净化后的气体的含尘浓度一般在10mg/m³以上，对于金属3D打印设备来讲，该含尘浓度仍然过高，进而会影响金属3D打印设备的工作稳定性、使用寿命以及打印产品的质量。

因此，亟需开发一种能够充分净化金属3D打印机加工室中尘气中烟尘并且能够回收循环利用高纯度惰性气体的系统和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属粉体3D打印系统过滤装置及方法，采用了惰性气源作为3D打印及过滤过程中的保护介质，采用了惰化物料作为预涂料，大大降低了金属粉体3D打印及过滤过程中发生火灾甚至爆炸的风险；通过烧结板过滤器的高效过滤，实现<0.2mg/m³的排放，同时烧结板滤料具有10年以上长使用寿命，保证了净化后的气流可以直接返回金属粉体3D打印机中循环使用，保证了金属粉体3D打印过程高效率，稳定性及安全可靠性。

本申请提供的金属3D打印机过滤装置包括采用管路相连通的惰性气源1、过滤器2、金属3D打印机3以及涡旋风机4，所述装置还包括检测仪表以及控制器5。

在一种可实现的方式中，所述过滤器2上开设有过滤器进风口2A和过滤器排风口2B，所述金属3D打印机3上开设有打印机进风口3A和打印机排风口3B，所述涡旋风机4上开设有涡旋风机进风口4A和涡旋风机排风口4B，其中，所述过滤器进风口2A与打印机排风口3B相连通，所述过滤器排风口2B与涡旋风机进风口4A相连通，涡旋风机排风口4B与打印机进风口3A相连通，构成闭式循环系统。