[发明专利]一种紫外光选区照射固化金属的3D成型设备

说明书

本发明公开一种紫外光选区照射固化金属的3D成型设备，包括成型箱；平台组件，包括成型平台、第一动力机构；喷头组件，包括打印喷头、第二动力机构；刮平组件，包括沿横向可移动的设置在成型箱内且位于成型平台的上方的刮板、第三动力机构；成像元件，设置在成型箱内且位于打印喷头和刮板的上方，成像元件配置成接收计算机发出的零件三维模型的切片信息，并在成型平台上投影形成可透过紫外光线的与切片的截面形状相匹配的固化选区；紫外光发生器，设置在成型箱内且位于成像元件的上方，紫外光发生器配置成对固化选区照射紫外光线；控制器，设置在成型箱内且与第一动力机构、第二动力机构、第三动力机构、成像元件以及紫外光发生器分别控制连接。

技术领域

本发明涉及3D打印和金属熔覆沉积固化成型技术领域，特别涉及一种紫外光选区照射固化金属的3D成型设备。

背景技术

近年来，随着制备技术的发展，以3D打印为代表的新型金属加工技术越来越多的受到人们的重视，在传统车铣刨磨、锻压、铸造加工技术无法适用的场合，金属3D打印以其可实现特殊产品低成本、高效率制造的优势，逐步体现出了其作为通用制造技术的价值。金属3D打印技术通过“分层制造，逐层叠加”的原理进行复杂结构近净成型(是指零件成形后，仅需少量加工或不再加工，就可用作机械构件的成形技术)，其一般通过激光熔化烧结或者喷洒粘结剂的方式，使粉末在预设的剖面形状中粘结在一起，后续再通过相关热处理改善性能和机体组织。其中以SLM、SLS以及3DP技术较为常见。

SLM，即选择性激光熔化，是金属材料增材制造中的一种主要技术途径。该技术选用激光作为能量源，按照三维CAD切片模型中规划好的路径在金属粉末床层进行逐层扫描，扫描过的金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果，最终获得模型所设计的金属零件。

SLS，即选择性激光烧结，采用红外激光器作为能源，使用的造型材料多为粉末材料，主要用于塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。

3DP技术，与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。

以SLM、SLS为代表的激光烧结技术普遍采用热源释放高能束进行烧结，设备造价高、使用成本高且对环境的要求相对苛刻。而3DP技术作为逐层喷洒粘结剂成型的典型，具有较快的成型速度以及无需支撑结构的特点，但由于粉末粘接的直接成品强度不高，表面质量较低等原因，因此3DP技术的应用并不广泛。

但由于常见的3D打印工艺本身存在缺点，零件在成型过程中将难以避免地产生支撑结构及桥面，影响零件的表面质量并造成材料浪费，且成型过程对浆料的流动性要求较高。对于大型零件类，FDM工艺由线到面的连续成型方法将使得激光头连续工作数十或是数百小时，中途需要更换激光头或是喷头堵塞易造成零件缺陷，因此对于固化金属的3D打印方法仍有改进空间。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种适用于大型零件的快速成型、成型零件表面质量更高的紫外光选区照射固化金属的3D成型设备。

为此，本发明提供了一种紫外光选区照射固化金属的3D成型设备，包括：

成型箱；

平台组件，包括沿上下方向可移动的设置在成型箱内且沿水平方向延伸的成型平台、用于提供成型平台移动的第一动力机构；

喷头组件，包括沿纵向可移动的设置在成型箱内且位于成型平台的上方并用于输出浆料的打印喷头、用于提供打印喷头移动的第二动力机构；

刮平组件，包括沿横向可移动的设置在成型箱内且位于成型平台的上方并用于刮平浆料的刮板、用于提供刮板移动的第三动力机构，刮板的移动路径与打印喷头的移动路径是垂直的；