[实用新型]一种电子束金属3D打印装置

说明书

本实用新型涉及一种电子束金属3D打印装置，属于精密增材制造领域。电子枪位于成形室的正上方，成形室位于工作台下方，其方口与工作台方口连接，可上下移动的升降台位于成形室内部，送料模块与张紧模块分别与工作台上表面固定连接、且在工作台方口两侧呈对称分布，预热模块与工作台上表面固定连接，其分布在工作台方口四周。优点是避免了高质量粉末制备、均匀铺粉、送料收料、加工环境清洁等技术难题。提高了成形件的表面质量，大大提高了电子束加工效率，降低了加工成本，降低了系统控制难度。

技术领域

本实用新型属于精密增材制造领域，尤其涉及一种电子束金属3D打印装置及方法，用以制造高精密的医用植入件及高性能的工业零件。

背景技术

金属3D打印是一种通过逐层的材料堆积来实现零件加工的高端制造技术，广泛应用在航空航天、汽车、模具、医疗等领域，尤其是在医用植入件和工业高性能零件方面有着广泛地需求。目前金属3D打印技术根据热源不同分为激光式3D打印和电子束3D打印。电子束3D打印技术相对于激光3D打印技术而言，由于其输出功率和扫描速度较高、预热效果较好、成形零件力学性能及表面质量较好等优势，所以具有更大的应用空间和更好的发展前景。

目前利用电子束进行金属3D打印的主要工作流程为铺粉、熔融、铺粉，即逐层堆积、烧结、熔化金属粉末，其加工装置与选择性激光熔化成形技术(SLM)的加工装置除热源、真空设备及部分运动参数不同以外没有太大的差异。利用以上加工系统及方法进行电子束成形的过程中，必然会面临高质量粉末制备、均匀铺粉、送料收料、加工环境清洁等技术问题。然而，现有的国内金属粉末颗粒制备技术难以制备出满足电子束加工要求的高质量金属粉末颗粒，细粉的收得率不高，成本相对较高；虽然国内的许多高校在金属粉末的铺粉效果方面取得了一定进展，但依然存在着粉层厚度较厚、铺粉不均匀，粉层致密度较低、铺粉效率较低等问题；在铺粉过程中，铺粉装置、铺粉装置行走机构及驱动部分、余料回收机构的设计都较为复杂，且在工作平台上方占用大量的空间，一定程度上降低了电子束的烧结能量；同时由于电子束加工需要真空且清洁的加工环境，而在送料、铺粉、加工、余料回收过程中难以避免粉末颗粒被吹飞而散落对加工环境的影响，极大降低了电子束3D打印的加工效果及安全性。综上所述，对于电子束金属3D打印的而言，采用以往熔融金属粉末颗粒的方式进行增材制造的系统和方法，会产生一系列的技术难题。目前急需一种适应于电子束金属3D打印技术的加工系统和方法。

发明内容

本实用新型提供一种电子束金属3D打印装置，以解决上述熔融金属粉层增材制造中存在的问题。

本实用新型采取的技术方案是：包括成形室、升降台、工作台、电子枪、送料模块、张紧模块和预热模块，电子枪位于成形室的正上方，成形室位于工作台下方，其方口与工作台方口连接，可上下移动的升降台位于成形室内部，送料模块与张紧模块分别与工作台上表面固定连接、且在工作台方口两侧呈对称分布，预热模块与工作台上表面固定连接，其分布在工作台方口四周。

本实用新型所述送料模块包括驱动机构、送膜机构、收膜机构以及传动机构，其中驱动机构位于送膜机构的一侧，与送膜机构通过联轴器进行连接，收膜机构与送膜机构相互平行，传动机构位于送膜机构的另一侧，且与送膜机构通过齿形带轮一连接，该传动机构还通过齿形带轮二与收膜机构连接；

本实用新型所述送膜机构包括送膜辊子支撑件、送膜辊子、深沟球轴承一，其中深沟球轴承一位于送膜辊子两侧，深沟球轴承的内径与送膜辊子两端过盈配合连接，送膜辊子支撑件上设置有圆形槽，深沟球轴承一外径通过过盈配合安装在圆形槽中；送膜辊子支撑件安装在工作台方口一侧；

本实用新型所述收膜机构包括收膜辊子支撑件、收膜辊子、深沟球轴承二，其中深沟球轴承二位于收膜辊子两侧，深沟球轴承二的内径与收膜辊子两端过盈配合连接，收膜辊子支撑件上设置有圆形槽，深沟球轴承二外径通过过盈配合安装在圆形槽中，收膜辊子支撑件安装在工作台方口另一侧；