[发明专利]一种具有粉末流动性表征装置的检测设备

说明书

本发明公开了一种具有粉末流动性表征装置的检测设备，包括粉缸，粉床，设置于粉缸内并可沿粉缸内壁上下移动；升降机构，用于驱动粉床上下移动；粉斗，设置于粉床上方且至少设置一个；刮粉机构，设置于粉床上方，用于铺平粉末；所述粉末流动性表征装置包括质量传感器和显控装置，质量传感器用于测量每次铺粉的重量，并将数据传输至显控装置；显控装置通过每次铺粉的重量及不同批次铺粉之间的重量变化，计算出多次铺粉重量的算术平均数和方差，再结合粉末材料的理论密度对粉末流动性进行定量表征，本发明测试为动态过程与实际使用过程更加接近，测试结果更有说服力，同时该设备能够对不同3D打印粉末流动性进行精确表征。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种具有粉末流动性表征装置的检测设备。

背景技术

增材制造技术(也称“3D打印”)是基于计算机三维CAD模型，采用逐层堆积的方式直接制造三维物理实体的方法。增材制造技术可以在一台设备上快速精密地制造出任意复杂形状和结构的零部件，从而实现“自由制造”。与传统加工技术相比，增材制造可降低加工成本20％-40％以上，缩短产品研发周期约80％。近20年来，增材制造技术得到了快速发展，形成了多种成型技术和装备。这些技术面向航空航天、武器装备、汽车、模具以及生物医疗等高端制造领域。直接制造三维复杂结构，解决传统制造工艺难以甚至无法加工的制造难题。

粉末是3D打印技术的重要基础,粉末包括了以下独特的材料组分，固体(实体颗粒)、液相(存在于颗粒表面或结构内部的水分)以及气相(颗粒之间的空气)。因此，粉末是一种组成复杂的材料组合体，拥有各种组合体及其组合所带来的不同属性，无法用简单、单一的参数来进行描述。

目前制约3D打印大规模应用的主要原因就是原材料成本较高，缺乏统一的检测标准，不同厂家的设备之间，原材料的通用性较差，设备操作人员需要选择与设备及工艺相匹配的粉末，或者根据粉末的性能来调节设备参与及工艺参数,特别是对3D打印金属材料，这一问题尤其突出。

目前常用的粉末表征手段有如下几种：

1、显微形貌观测，例如申请号为201710316475.5的专利，公开了一种用于增材制造粉末流动性检测的设备，包括用于测量粉末层表面形貌的表面形貌测量装置和用于测量铺粉装置铺设的粉末层密度的密度测量装置，该方案就采用了形貌观测的方法，由于观察的范围有限，测量结果不具有代表性，而且测量时多采用投影法，不能客观反映物体在3维空间的实际情况，此外该方案与实际使用过程存在较大差异，指导意义不明显。

2、粉体流速仪测试，因为测试过程采用的漏斗漏料与3D打印铺粉过程存在很大的差异，测量结果与实际使用情况相差较远。

3、安息角测量，因为粉末存在光散射和衍射，导致粉末堆积轮廓确定与理想情况存在较大的差距，因此测量误差较大。

因此，迫切需要研发一种能够精确表征3D打印粉末流动性的通用性设备。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有粉末流动性表征装置的检测设备，为3D打印粉末材料的研发及应用提供一种标准化的检测设备,同时该设备能够对不同3D打印粉末流动性进行精确表征。

一种具有粉末流动性表征装置的检测设备，包括：

粉缸，用来储存粉末的容器，保证测试过程中，粉末不会变形；

粉床，为模拟打印的加工区，是测量对象所在区域，其设置于粉缸内并可沿粉缸内壁上下移动；

升降机构，用于模拟打印的升降过程，方便多次测量取平均值，减小实验测量误差，并用于驱动粉床上下移动；

粉斗，负责供给粉末材料，其设置于粉床上方且至少设置一个；

刮粉机构，模拟打印过程，将粉末平铺在加工区，其设置于粉床上方；