[发明专利]用于粉末床3D打印的气囊式基板装置及其使用方法

说明书

本发明提供的用于粉末床3D打印的气囊式基板装置及其使用方法，包括成型腔、可拆卸网状基板和多个气囊，可拆卸网状基板设置在成型腔内，并通过丝杠和螺母在成型腔内实现上下移动，每个气囊之间相互紧贴且分别活动穿设在可拆卸网状基板的每个网格内，形成气囊阵列，每个气囊底部分别设有输气管，成型腔底部设有与气囊阵列对应的多个通孔，每根输气管分别每个通孔穿出。该气囊式基板装置能够在成型过程中根据模型轮廓动态调整气囊高度，兼顾充当支撑，大量减少支撑体积，且能有效减少耗材和粉末的浪费，且方便安装和拆卸，适合推广。

技术领域

本发明涉及激光3D打印领域，具体地说，是关于一种用于粉末床3D打印的气囊式基板 装置及其使用方法。

背景技术

3D打印又称增材制造，是发展智能制造的核心技术之一。粉末床3D打印作为3D打印 技术的主要打印方式，在铺粉时会造成粉末的浪费。此外，由于粉末床3D打印技术采取二 维逐层打印方式，故需要在打印时添加必要支撑。这将会影响3D打印成型质量和建造成本。

以3D打印中常见的SLM(选区激光熔化)技术为例，一般地，SLM过程的材料产出率约为26％-67％，实际上多数情况不足50％。其浪费主要来源于支撑添加，废件，刮粉和气体循环过程，国内外对粉末床打印中的粉末浪费一般采取废料回收利用或直接废弃，废料的回 收利用的条件较为苛刻，故实际上大多采取直接废弃的方式。而对于粉末床打印中支撑处理 方式则集中在设计和分析阶段，包括在设计过程对模型进行拓扑优化来减少支撑，在前处理 过程中分析模型几何特征来减少支撑。

随着基于粉末床打印的设备向多光束，大幅面的方向发展，打印过程中的粉末浪费势必 将更为严重。因此，通过结合粉末床打印设备的特征，进而开发一种能减少粉末浪费，兼顾 充当支撑的装置成为必要。

发明内容

为了解决现有粉末床打印过程中粉末浪费的缺陷，本发明提供一种能够减少送粉量的用 于粉末床3D打印的气囊式基板装置，具体方案如下：

用于粉末床3D打印的气囊式基板装置，包括成型腔、可拆卸网状基板和多个气囊，所 述可拆卸网状基板设置在成型腔内，并通过丝杠和螺母在成型腔内实现上下移动，每个气囊 之间相互紧贴且分别活动穿设在可拆卸网状基板的每个网格内，形成气囊阵列，每个气囊底 部分别设有输气管，成型腔底部设有与气囊阵列对应的多个通孔，每根输气管分别每个通孔 穿出。

进一步地，所述可拆卸网状基板由网状基板、上基板框架和下基板框架连接构成，所述 网状基板为网格状，其边缘端部分别设有凸起，上、下基板框架分别设有与凸起对应的凹槽， 使网状基板卡合连接在上、下基板框架之间，且上基板框架连接下基板框架，上、下基板框 架四端还分别设有与丝杠连接的螺纹孔。

进一步地，所述网状基板的网格密度根据气囊的尺寸进行设定。

进一步地，所述气囊为方形，气囊的上表面经过强化处理为平面。

如所述的用于粉末床3D打印的气囊式基板装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1.打印前，使气囊阵列的上表面和可拆卸网状基板的初始位置与成型腔顶面处于同 一水平面；

步骤2.打印模型过程中，每打印一层，通过驱动丝杠和螺母带动可拆卸网状基板和已打 印模型下降该打印一层的高度，与已打印模型相连的气囊跟随已打印模型下降，同时通过调 节跟随已打印模型下降气囊的内部气压实现气囊高度的变化，未与已打印模型相连的气囊保 持在初始位置不变，重复上述动作至完成整个模型的打印；

步骤3.打印完成后，撤去气囊阵列的内部气压，将已打印模型、可拆卸网状基板和与已 打印模型相连的气囊一同取出并分离。

本发明的优点