[发明专利]一种3D打印铺粉系统、3D打印装置及3D打印铺粉方法

说明书

本发明提供了一种3D打印铺粉系统、3D打印装置及3D打印铺粉方法，3D打印铺粉系统包括圆盘形铺粉台、第一圆筒形粉槽壁、刮刀旋转轴及多个主刮刀，第一圆筒形粉槽壁的下边缘密封连接于圆盘形铺粉台的上表面，圆盘形铺粉台的中心开设有一通孔，刮刀旋转轴穿设于通孔中，多个主刮刀的一端固定连接于刮刀旋转轴上，刮刀旋转轴带动多个主刮刀单向旋转，圆盘形铺粉台还设置有至少一个铺粉口，通过主刮刀的单向旋转将粉体从铺粉口送出。提高了3D打印铺粉系统的铺粉效率，同时由于刮刀旋转轴单向旋转也降低了打印风险，使得主刮刀能够继承前一主刮刀刮落的粉体继续用于下一层铺粉，实现了连续铺粉，提高了粉体利用率。

技术领域

本发明属于3D打印增材制造技术领域，涉及一种3D打印铺粉系统、3D打印装置及3D打印铺粉方法。

背景技术

增材制造，即3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，通过逐层打印金属、塑料、陶瓷、砂等可粘合材料的方式来成型物体的技术，突破了传统工艺的加工限制，能够快速成型具备复杂结构的零件。根据耗材种类及送料方式的不同，3D打印装置采用的技术类型也不同，包括：光固化成型技术(Stereo Lithography，简称SL)、熔融沉积技术(FusedDeposition Modeling，简称FDM)、选区激光熔化技术(Selective Laser Melting，简称SLM)、选区激光烧结技术(Selective Laser Melting，简称SLS)、电子束熔化技术(Electron Beam Melting，简称EBM)、电弧送丝增材制造技术(Wire and Arc AdditiveManufacturing,简称WAAM)及激光近净成形技术(Laser Engineered Net Shaping，简称LENS)等。其中，SLS、SLM及EBM工艺都是基于层层铺粉后采用激光器等热源对粉体进行烧结或者熔覆，在实际打印过程中，铺粉的时间会占用掉整个打印过程时间的40％甚至以上，成为制约3D打印效率的瓶颈。

传统的SLS、SLM及EBM装置基本包括以下五个基本部分：计算机数控系统(Computer Numerical Control，简称CNC)、运动系统、热源(一般是激光加振镜，或者是电子束)、3D打印铺粉系统和基板。其中，CNC系统用于切片模型、生成打印路径及控制工艺参数，运动系统用于控制热源沿X轴和Y轴方向上运动、3D打印铺粉系统沿Y轴方向上运动及基板沿Z轴方向上运动，热源用于对3D打印铺粉系统刮出的粉体层进行烧结，从而实现在打印平台上耗材的逐层叠加。

图1是现有技术中的一种3D打印铺粉系统的结构示意图，请参考图1，基板是一块形状为方形或矩形的金属块体，基板与粉体的材料一般是相同的。在实际打印过程中，3D打印铺粉系统的单个刮刀1沿着Y轴方向运动在基板上单向或者来回双向压实一层粉体，通过控制热源2沿X轴和Y轴方向上的运动，对该层粉体进行烧结或者熔覆。刮落的粉体会落入粉体回收瓶3中回收利用。接着基板会沿着Z轴下移一层粉体的层厚距离，刮刀1恢复到原位后再进行下一层粉体的铺粉，直到零件最终成型后，再将其从基板切除或移除。由于单向或双向刮刀1在热源2烧结或熔覆时是静止的，且需要在3D打印铺粉系统的前后分别设置一个或者两个粉体回收瓶3，因此铺粉周期较长(占用整个打印过程时间的40％甚至以上)，且粉体利用率较低(40％以上的粉体刮入回收瓶)。

现有技术中公布了一种环形3D打印装置，通过调整作业面的直径实现可变尺寸零件的高效3D打印。但是送粉台在铺粉台之外，在实现铺粉均匀性上较有难度。且所述3D打印装置只使用单个刮刀，铺粉效率较低，应用领域局限性较大。

现有技术中公布了另一种扇形3D打印装置，采用扇形往复刮粉，刮伤零件的风险较大。且所述3D打印装置只使用单个刮刀，相对于传统双向刮刀，并没有节省铺粉时间，也没有节省铺粉用的粉体，应用领域局限性亦较大。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种3D打印铺粉系统、3D打印装置及3D打印铺粉方法，以解决现有技术中的3D打印铺粉系统的铺粉效率低的问题。

本发明的另一目的在于提高3D打印铺粉系统的铺粉均匀性。