[发明专利]一种用于形成激光粉末床熔融风场的装置及3D打印机

说明书

本发明涉及一种用于形成激光粉末床熔融风场的装置及3D打印机，包括设有进风口的成型箱以及与进风口相连通的风机，还包括视觉识别系统、控制系统和进风调节器，视觉识别系统和所述控制系统电连接，风机和进风调节器均与控制系统电连接，且风机和进风调节器为并联关系，视觉识别系统用于侦测成型箱内的烟尘和飞溅物的数量及分布状况，控制系统用于基于侦测结果控制风机调节进风口风速大小，以及控制进风调节器调节进风口高度及进风风向，以排除烟尘和飞溅物。相比于现有技术，本发明可实时自动调整进风口高度、风速及风向，不需线下多次试错，省时省力；3D打印机具有前述结构的该装置，并具有相同的技术效果。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种用于形成激光粉末床熔融风场的装置及3D打印机。

背景技术

增材制造，又名3D打印，是指以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术。增材制造装备可“从无到有”地直接构建实体零件，无需遵循毛胚、粗加工、精加工的传统工序，亦不依赖专用成形模具，具有设计自由、制造灵活、低成本、周期短等优势。增材制造技术已广泛应用于航空航天、汽车、机械、能源、医疗等行业，用于快速开发、快速制造、快速修复等。

激光粉末床熔融(LPBF)是金属增材中最常见的技术之一，它使用激光能量源将金属、陶瓷或聚合物等颗粒材料熔融在一起以形成三维物体。在烧结、熔融过程中产生的副产物，例如烟尘和飞溅物对打印过程有严重的负面影响，一是遮挡激光，造成能量不足，烧结不充分，二是烟尘和飞溅物沉积在粉床上影响下一层烧结，或嵌入产品形成夹杂，影响产品性能。因此，设计合理的风场将烟尘和飞溅物有效地排除，减少对打印过程的影响对提高打印质量至关重要。由于烟尘和飞溅物的生成数量、飞溅速度及飞溅高度与打印参数(激光功率、扫描速度)，粉末层厚，材料成分相关，同一风场结构无法满足在各种材料，工艺参数条件下都能有效带走烟尘和飞溅，现有技术中是依靠经验和试错来调整进风口的风速，以适配打印工艺和材料，更有效带走烟尘和飞溅物，现有技术无法通过成型室内烟尘和飞溅物分布情况实时自动调整进口风速，当材料、层厚、打印参数变化，就需要重新线下多次试错调整，费时费力；同时，现有技术只能调整进风口风速，影响风场的其他参数(比如进风角度和进风口高度)无法调节，因此调节范围有限。

发明内容

本发明的第一目的在于：针对现有技术中当材料及打印参数变化时，为有效排除烟尘和飞溅物，需线下多次试错调整进风口风速，调节范围有限且费时费力的问题，提供一种用于形成激光粉末床熔融风场的装置；本发明的第二目的是提供一种3D打印机。

为了实现第一目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于形成激光粉末床熔融风场的装置，包括设有进风口的成型箱以及与所述进风口相连通的风机，还包括视觉识别系统、控制系统和进风调节器，所述视觉识别系统和所述控制系统电连接，所述风机和所述进风调节器均与所述控制系统电连接，且所述风机和所述进风调节器为并联关系，所述视觉识别系统用于侦测所述成型箱内的烟尘和飞溅物的数量及分布状况，所述控制系统用于基于所述视觉识别系统的侦测结果控制所述风机调节所述进风口风速大小，以及控制所述进风调节器调节所述进风口高度及进风风向，以排除烟尘和飞溅物。

采用前述技术方案的本发明，通过设置视觉识别系统对成型箱内的烟尘和飞溅物的数量及分布状况实时侦测，控制系统基于侦测结果控制风机调节进风口风速大小以及控制进风调节器调节进风口高度和进风风向，以排除烟尘和飞溅物，相比于现有技术中当材料及打印参数变化时，为有效排除烟尘和飞溅物，需线下多次试错调整进风口风速，调节范围有限且费时费力的问题，本发明可实时自动调整进风口高度、风速及风向，不需线下多次试错，省时省力。

进一步的，所述进风调节器设置于所述进风口处，所述进风调节器包括多个相互平行的第一调风叶片及与多个相互平行的第二调风叶片，所述第一调风叶片与所述第二调风叶片相垂直，进风调节器通过两组调风叶片调节进风角度，更大的调节范围可更有效排除烟尘和飞溅物。