[发明专利]定量供粉系统、成型设备及定量供粉方法

说明书

本发明涉及一种定量供粉系统、成型设备及定量供粉方法，该定量供粉系统能够实现较为精确的定量供粉，同时，由于供粉量的调定不在依赖粉辊的结构设计或粉末流量的精确控制，该定量供粉系统输出的粉堆可以适应幅面宽度较大的供粉场合。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种定量供粉系统，以及具有该定量供粉系统的成型设备。对应地，本发明还涉及一种定量供粉方法。

背景技术

与传统数控切削加工相比，3D打印不仅继承了全数字化三维实体成形方式，而且可运用多种材料属性，得到功能更多样化的材料混构成形体。特别是3D打印设备所采用的逐层累积成形方法，可有效避免数控切削加工的刀具干涉问题，从而在复杂轮廓、空腔、晶格等加工领域发挥优势。根据成形原理不同，现有的3D打印设备主要分为熔融沉积成形(FDM)、光固化成形(SLA、LCD、DLP)、粉末选区熔融成形(SLM)、粉末选区烧结成形(SLS)以及激光直接成形(LDM)等类别，其中FDM设备采用线材、颗粒形态的原材料，光固化成形以液态光敏树脂为原料，SLM与SLS则采用微细粉末原材料。得益于粉末材料的细粒度，以及激光束选区加热的精准控制能力，与其它类型3D打印设备相比，SLM与SLS设备具有成形精度高的突出特征，并且由于粉末材料同时具备良好的动态流动性与静态支撑性能，SLM、SLS设备在建造三维零件时，还有支撑结构依赖性低、后处理简单的附加优势。

近期，随着大功率激光器、振镜扫描装置等关键部件价格不断走低，以及各种金属、高分子精细粉末的量产普及，SLM、SLS设备向更高加工性能与更优生产效率的升级，使得SLM与SLS工艺的打印尺寸越来越大、成形速度越来越快。

SLM、SLS设备中，典型成形循环包括：供粉、铺粉、激光扫描三个基本环节。在提升打印尺寸与效率的尝试中，激光扫描装置发展迅猛，然而，与之适配的供粉及铺粉装置则发展相对滞后。随着打印尺寸的增大，供粉装置的发展滞后，制约了这类设备的进一步发展。

现有的供粉装置一般分为两类：粉缸和粉辊。其中：粉缸供粉的方式在适应于大尺寸打印时，粉缸本身的尺寸增大，同时造成成形仓尺寸的加大，导致设备尺寸与造价居高不下，同时还会造成加粉、换粉操作繁琐；粉辊配合储粉罐的供粉方式，在适应于大尺寸打印时，需要将粉辊的长度设置的适应于供粉的幅面宽度，然而，粉辊在料斗内转动以向外输出定量粉末时，为了避免粉末在粉辊与料斗之间的间隙内积存，粉辊与料斗内壁之间间隙需要严格控制，这势必造成粉辊外周与料斗内壁之间存在较大的干摩擦，而随着粉辊长度的增大，干摩擦加剧，当幅面宽度增大至一定值时，粉辊供粉存在较大的制造难度。

一些现有技术中记载的一些供粉装置，通过控制粉末的输出速度而实现定量供粉，并通过供粉结构沿幅面宽度的移动适应供粉的幅面宽度要求。然而，3D打印中所使用的粉末，往往颗粒较小，流动性具有较强的不确定性，因此，这类供粉装置实际上很难实现粉末的定量输出，由这类设备形成的粉堆体积波动性较大，体积不稳定，不利于打印质量的提升。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种定量供粉系统、成型设备及定量供粉方法，该定量供粉系统能够实现较为精确的定量供粉，同时，由于供粉量的调定不在依赖粉辊的结构设计或粉末流量的精确控制，该定量供粉系统输出的粉堆可以适应幅面宽度较大的供粉场合。

本发明首先提供一种定量供粉系统，所述定量供粉系统包括：

储粉装置，包括储粉腔以及连通所述储粉腔至外部的粉末出口；

送粉装置，包括送粉腔以及设置于所述送粉腔的送粉组件，所述送粉腔具有连通至所述粉末出口的入口端，以及出口端；

集粉装置，包括连通至所述出口端的集粉腔，且所述集粉腔上还开设有落粉口；以及，

启闭装置，能够相对于所述落粉口运动，以在开启工位和封闭工位之间切换；