[实用新型]粉末床的混粉式三维梯度材质供粉机构

说明书

一种粉末床的混粉式三维梯度材质供粉机构，由多个带储粉筒的粉末定量输送器、混粉器、微振落粉头、压平机构等组成，各个粉末定量器根据成形某层梯度材质实体各个位置点的需要实时向混粉器定量输送粉末，粉末在混粉器中随机混合后集中到微振落粉头，微振落粉头在微振动作用下实时把混合粉末落到成形基板或工件上表面对应的位置点，随着微振落粉头在粉末床上方进行平面扫描和落粉，粉末床上各个位置点逐渐被供送了总量相同但成分可能不同的粉末，随后压平机构把粉末床上表面压平整，从而得到了成形一层梯度材质实体的粉末层。本实用新型的有益效果是，能够在粉末床X、Y、Z三维方向上实现梯度材质供粉，为增材制造三维梯度材质的复杂构件打下基础。

技术领域

粉末床的混粉式三维梯度材质供粉机构属于成形制造装备领域，具体来说，主要涉及用于粉末床熔融、喷墨成形等增材制造(3D打印)工艺的一种供粉机构。

背景技术

增材制造是一种很有前景的成形制造工艺，是目前和今后相当一段时间研究的热点。增材制造技术能够根据构件的三维CAD模型，不需要模具，直接成形出实体构件，节约了模具费用和制造工期，有利于减少产品开发成本、缩短开发周期，快速适应市场需要，而且特别适合结构复杂、传统方法难成形的构件以及单件小批量构件的快速制造。

粉末床熔融、喷墨成形等增材制造工艺是当前应用较广、很有发展前景的增材制造工艺。相对于其他增材制造工艺，这类工艺由于粉末床中粉末对成形结构的支撑作用，能够成形结构更复杂、精度更高的构件。目前出现了粉末床激光熔融、粉末床电子束熔融、型砂喷墨成形等增材制造工艺已经能够成形制造金属和非金属构件、铸造用砂型、陶瓷件等，广泛地应用于机械、模具、航空航天、铸造、轻工业、医疗等多个领域。

目前，人们希望用增材制造工艺成形制造出三维梯度材质的复杂构件，以满足构件复杂的工况要求。但是，如何向粉末床逐层供送形成三维梯度材质的多种异质粉末，却阻碍了增材制造三维梯度材质的复杂构件的步伐。

发明内容

针对这种情况，本专利分析了当前存在的各种与粉末床有关的增材制造工艺与设备的特点，并参考当前各种供料机构的工作原理，设计了一种新的粉末床的混粉式三维梯度材质供粉机构，以满足增材制造三维梯度材质的复杂构件的粉末供送需求。

本实用新型解决问题的方案是：粉末床的混粉式三维梯度材质供粉机构由多个带储粉筒的粉末定量输送器、混粉器、微振落粉头、压平机构等组成，各个粉末定量器根据成形某层梯度材质实体各个位置点的需要实时向混粉器定量输送粉末，粉末在混粉器中随机混合后集中到微振落粉头，微振落粉头在微振动作用下实时把混合粉末落到成形基板或工件上表面对应的位置点，随着微振落粉头在粉末床上方进行平面扫描和落粉，粉末床上各个位置点逐渐被供送了总量相同但成分可能不同的粉末，随后压平机构把粉末床上表面压平整，从而得到了成形一层梯度材质实体的粉末层。

上述粉末床的混粉式三维梯度材质供粉机构，所述多个粉末定量器根据梯度材质实体层对应的粉末床某位置点的粉末成分要求分别从各自的储粉筒内实时定量输出不同材质的粉末，并在气体作用下形成粉末流，向混粉器定量输送。

上述粉末床的混粉式三维梯度材质供粉机构，所述混粉器接纳、汇聚多个粉末流，并逸散其输送气体，且使混合粉末自动汇入微振落粉头中。

上述粉末床的混粉式三维梯度材质供粉机构，所述微振落粉头的落粉口尺寸决定于粉末种类、粒径、微振幅度与频率、梯度材质精度要求等，落粉口在没有微振动时不落粉，在微振发生后才把定量的混合粉末落到粉末床上。

上述粉末床的混粉式三维梯度材质供粉机构，所述压平机构的压平板工作面与成形缸的横截面相同，压平机构工作时，压平板工作面与成形缸横截面对齐，并把成形缸内的粉末床上表面压平，与成形平台平齐或达到设定高度。

上述粉末床的混粉式三维梯度材质供粉机构，对于材质不同的下一个实体层，粉末定量器实时改变在其对应的粉末层位置点的各种粉末的比例，微振落粉头在该层完成扫描、落粉且粉层上表面经压平机构压平后就可获得对应于下一个实体层的粉末层。