[发明专利]脉冲式粉体定量供给装置及其方法

说明书

本发明提供一种脉冲式粉体定量供给装置及其方法，该装置包括刚性腔体，开合单元，脉冲控制单元和出料单元，位于刚性腔体底部的铺粉平台和设置于铺粉平台上方且固定于刚性腔体的顶部用于存放材料粉体的储粉容器，储粉容器具有储粉腔，开合单元设置于储粉容器内部且位于储粉腔的下方，出料单元位于储粉腔和开合单元之间，出料单元具有出料口，出料口连通于储粉腔，脉冲控制单元连接于开合单元能够控制开合单元交替地处于开启状态或者闭合状态，当开合单元处于开启状态时，材料粉体能够通过出料口掉落到铺粉平台上形成目标铺粉面，当开合单元处于闭合状态时，材料粉体被阻挡在开合单元上方，该装置具有出粉速度快，供粉量可控的特点。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，特别是涉及一种脉冲式粉体定量供给装置及其方法。

背景技术

随着3D打印设备性能的不断提升，不同类型的3D打印工艺技术与设备不断趋于完善，使越来越多不同材质和物理形态的材料可以应用在3D打印设备中，为各行各业的进步和发展提供更多样化的选择。不同类型的打印工艺由对应工艺所使用的材料种类、材料形态等决定，从材料形态的角度看，对应的有固体丝材(热熔挤出工艺，简称FDM)、固体粉末(热熔粘接，简称SLS、热熔结合，简称SLM、直接金属沉积，简称DMD)、液体材料(立体光固化成型，简称SLA)等。针对其中的固体粉末材料来讲，在加工方式上使用激光振镜二维扫描或是喷墨打印工艺，可以获得近似于平面二维加工的能力，有极高的打印效率，在粉体材料的成形原理上的适应性也比较广阔，比如热熔粘结(SLS)、热熔结合(SLM)、化学反应粘结(喷墨砂模打印)，由此粉体材料类3D打印工艺在应用上也有比较广的适用范围，在个人消费、设计原型验证、工业批量生产等领域有越来越广泛的应用，其中的热熔结合(SLM)工艺设备因其成形件有较高的精度和结构性能，在航空航天、医疗等领域也有着广泛的应用。

另一方面，在使用粉体材料的增材设备中，现有的粉体材料的定量供给、粉床设备中的均匀铺粉等，粉体材料在设备内的输送技术方案却限制了此类设备性能的进一步提升。热熔粘结(SLS)、热熔结合(SLM)等粉床类设备的供粉方式分为上送粉和下送粉，上送粉方式因其结构紧凑、可实现外部连续供粉等优势，在热熔粘结(SLS)与热熔结合(SLM)设备中有较广的应用。上送粉方式需要实现两个主要功能，一个是粉末的定量供给，另一个是粉末在粉床一侧的分布与粉床所需粉量分布相匹配，这两个功能保证了铺设一层粉末所需的粉末足量供给，同时又不会有很多的余粉浪费。粉末定量供给现有的做法是使用伺服电机驱动供粉齿轮转动，利用齿轮凹槽实现定量供给粉末，这种方法中的齿轮安装结构复杂、出粉速度低、易出现卡粉漏粉现象，同时粉末供给后的粉末量分布与粉床形状的匹配在打印幅面持续增大的情况下，如没有有效的对应方案，会使粉末得不到充分的利用，降低了粉末的利用效率。

目前，针对热熔粘结(SLS)与热熔结合(SLM)设备的粉末供给，尚缺少一种出粉速度快、供粉幅面宽度适应性好、供粉量分布可控的脉冲式粉体定量供给方法。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种脉冲式粉体定量供给装置及其方法，具有出粉速度快，供粉量和供粉的分布可控的特点。

本发明提供的一种脉冲式粉体定量供给装置，包括刚性腔体，位于所述刚性腔体底部的铺粉平台和设置于所述铺粉平台上方且固定于所述刚性腔体的顶部用于存放材料粉体的储粉容器，所述脉冲式粉体定量供给装置还包括开合单元，脉冲控制单元，和出料单元，所述储粉容器具有储粉腔，所述开合单元设置于储粉容器内部且位于储粉腔的下方，所述出料单元位于所述储粉腔和开合单元之间，所述出料单元具有一出料口，所述出料口连通于所述储粉腔，所述脉冲控制单元连接于所述开合单元能够控制所述开合单元交替地处于开启状态或者闭合状态；当所述开合单元处于开启状态时，材料粉体能够通过所述出料口掉落到所述铺粉平台上形成目标铺粉面，当所述开合单元处于闭合状态时，材料粉体被阻挡在所述开合单元上方。