增材制造裝備粉末自動干燥-篩分-回收循環裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及增材制造技術領域，具體地，涉及一種基于鋪粉方式的增材制造裝備中粉末的自動干燥、篩分、回收和循環使用裝置及方法。
【背景技術】
[0002]增材制造技術，是一種新興的制造技術。它是基于離散材料逐層堆積成形原理，依據產品三維CAD模型，通過材料逐層堆積出產品原型或零部件。具有高度靈活、個性化的特點，是當前制造業的發展前沿。
[0003]基于鋪粉的增材制造技術由于可利用輔助結構和松散粉末作為支撐，因此可以制造幾乎任意形狀的零件，在眾多增材制造技術中最受關注。它的基本工作原理是在工作缸內平鋪一定厚度的粉末，依照計算機的控制，高能束(激光或電子束等)通過掃描的方式按照三維零部件圖形的切片處理結果選擇性地熔化、燒結預置粉末層。隨后工作缸下降一個切片厚度并再次鋪粉，高能束在掃描系統的帶動下再次按照三維圖形數據完成零部件下一層的制造。如此重復鋪粉、高能束掃描和工作缸下降等工序，從而實現三維零部件的整體制造。
[0004]目前，基于鋪粉方式的增材制造設備有兩種結構形式實現粉末的供應:一種是儲粉缸由下向上的頂粉方式，另一種是儲料箱自上而下的落粉方式。頂粉方式供粉存在加工過程中無法添加粉末，加工前必須計算需要的粉末量的問題，這種方式適用于小型增材制造設備。而落粉方式送粉在加工過程中可以不斷添加粉末，適用于大型增材制造設備。
[0005]然而，由于增材制造技術的特點，零件的制造過程對產品質量至關重要，上述兩種粉末供應方式的增材制造設備加工前和加工中需要人工烘粉、篩粉，加工后需要人工回收，這些工作過程中難免會造成粉末污染，影響加工零件的質量。
[0006]根據上述問題，發明一個粉末回收、干燥和篩粉循環使用的方法實現粉末的封閉式全自動化控制過程，減少人為對粉末的污染，對于保證增材制造產品的質量備具有重要意義。
[0007]目前沒有發現同本發明類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內外類似的資料。
【發明內容】
[0008]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種增材制造裝備粉末自動干燥-篩分-回收循環裝置及方法。
[0009]根據本發明提供的增材制造裝備粉末自動干燥-篩分-回收循環裝置，包括:成形缸、兩個粉末循環子系統，且所述兩個粉末循環子系統分別位于成形缸的兩側；其中，粉末循環子系統包括:粉末干燥模塊、粉末回收缸、防爆吸粉裝置、儲粉箱，粉末經粉末干燥模塊干燥后進入粉末回收缸；所述防爆吸粉裝置將粉末回收缸中的粉末抽送至儲粉箱；所述儲粉箱將粉末鋪設在加工平臺上，當零件加工完成后，加工平臺上多余的粉末通過回收槽回到粉末回收缸中。
[0010]優選地，所述粉末干燥模塊包括:添粉干燥箱、攪拌裝置、紅外加熱裝置，所述攪拌裝置位于添粉干燥箱內，所述紅外加熱裝置設置在添粉干燥箱周圍；粉末經過進粉漏斗添加至添粉干燥箱內。
[0011]優選地，所述添粉干燥箱上還設置有進粉閥、出粉閥、進氣閥、出氣閥、溫濕度傳感器；所述進粉閥設置在進粉漏斗與添粉干燥箱的連通處，所述出粉閥設置在添粉干燥箱與粉末回收缸的連通處，所述進氣閥、出氣閥設置在添粉干燥箱的上部位置；所述溫濕度傳感器用于檢測添粉干燥箱內的溫度和濕度值。
[0012]優選地，還包括超聲波振動篩，所述超聲波振動篩設置在儲粉箱上方，用于篩分防爆吸粉裝置抽送的粉末。
[0013]優選地，所述加工平臺能夠沿著成形缸的內壁上下運動，所述回收槽的一端與粉末回收缸連通，所述回收槽的另一端開口與成形缸的外壁貼合；
[0014]當加工零件時，成形缸的槽沿位置高于所述回收槽的另一端開口的上沿，加工平臺依次下降，儲粉箱內的粉末逐層鋪設在加工平臺上；
[0015]當成形缸內的零件加工完成后，成形缸下降，此時成形缸的槽沿位置與所述回收槽的另一端開口的下沿接合，加工平臺依次上升，則加工平臺上多余的粉末從回收槽滑入粉末回收缸內。
[0016]根據本發明提供的增材制造裝備粉末自動干燥-篩分-回收循環方法，利用上述的增材制造裝備粉末自動干燥-篩分-回收循環裝置實現，包括如下步驟:添加粉末和粉末干燥步驟、粉末循環和篩分步驟、零件加工步驟、粉末回收步驟。
[0017]優選地，所述添加粉末和粉末干燥步驟包括:
[0018]步驟Al:將添粉干燥箱上的進氣閥、出氣閥和出粉閥關閉；
[0019]步驟A2:打開進粉閥，通過進粉漏斗將原始粉末倒入添粉干燥箱中；
[0020]步驟A3:將進粉閥關閉，打開進氣閥和出氣閥；
[0021]步驟A4:打開攪拌裝置和紅外加熱裝置，對添粉干燥箱中的粉末進行加熱干燥處理；
[0022]步驟A5:待添粉干燥箱內部的溫濕度傳感器采集的溫濕度值達到設定值后，外部控制軟件根據所述溫濕度傳感器的反饋值發出打開出粉閥指令，出粉閥打開，粉末倒入回收缸中。
[0023]優選地，所述粉末循環和篩分步驟包括:
[0024]步驟B1:儲粉箱中的傳感器檢測到粉末量小于設定值時，打開落粉閥和抽粉閥；
[0025]步驟B2:開啟防爆吸粉裝置，將回收缸中的粉末抽送到防爆吸粉裝置中；
[0026]步驟B3:防爆吸粉裝置中的粉末通過開關閥定量落在超聲波振動篩上，開啟超聲波振動篩，篩分出的粉末落入儲粉箱中；
[0027]步驟B4:儲粉箱中的傳感器檢測到粉末量大于設定值時，停止防爆吸粉裝置和超聲波篩粉裝置，完成回收缸中的粉末循環篩分使用；當儲粉箱中粉末還沒有達到設定值，且回收缸中沒有粉末，則發出警報，提示添加新粉末。
[0028]優選地，所述零件加工步驟包括:
[0029]步驟Cl:加工平臺根據外部控制軟件的指令下降一個層厚；
[0030]步驟C2:左側儲粉箱落下設定量的粉末，通過刮刀將粉末鋪置于加工平臺上；
[0031]步驟C3:高能束根據零件三維模型分層后的二維圖形信息進行選擇性熔化粉末后就堆積形成一層零件；
[0032]步驟C4:加工平臺再下降一個層厚；
[0033]步驟C5:右側儲粉箱落下設定量的粉末，通過刮刀將粉末鋪置于加工平臺上；
[0034]步驟C6:高能束根據零件三維模型分層后的二維圖形信息進行選擇性熔化粉末后又堆積了一層零件。
[0035]優選地，所述粉末回收步驟包括:
[0036]步驟D1:打開落粉閥和回收閥；
[0037]步驟D2:成形缸下降到回收槽另一端開口的下沿，加工平臺上升；
[0038]步驟D3:隨著加工平臺的上升，零件四周多余的粉末通過回收槽進入粉末回收缸中；
[0039]步驟D4:打開抽粉閥和防爆吸粉裝置，將粉末回收缸中的粉末吸入防爆吸粉裝置中；
[0040]步驟D5:通過人工輔助，將零件內部的粉末和成形缸中的粉末徹底清除干凈，完成粉末的回收。
[0041]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0042]1、本發明中的方法在整個增材制造過程，只需將原始粉末倒入添粉干燥箱中即可，不再需要分別對粉末進行篩選、干燥以及回收，減少了粉末于外部環境的接觸，避免了灰塵、毛發和油漬等的污染，有利于保證增材制造成形件的質量。
[0043]2、本發明中的裝置通過控制軟件實現流程的自動控制，在儲粉箱和回收缸中有粉量檢測反饋設備，在添粉干燥箱中設有溫濕度檢測反饋設備；控制軟件通過檢測上述設備的反饋信號自動控制粉末干燥時間、是否要啟動防爆吸粉裝置吸粉、是否要啟動超聲波振動篩篩粉等，提高生產效率。
【附圖說明】
[0044]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0045]圖1為本發明提供的增材制造裝備粉末自動干燥-篩分-回收循環裝置的結構示意圖；
[0046]圖2為本發明提供的增材制造裝備粉末自動干燥-篩分-回收循環裝置粉末回收狀態不意圖；
[0047]圖中:
[0048]1-尚能束；
[0049]2-加工平臺；
[0050]3-成形缸；
[0051]4-零件；
[0052]5-回收槽；
[0053]6-粉末回收缸；
[0054]7-攪拌裝置；
[0055]8-添粉干燥箱；
[0056]9-紅外加熱裝置；
[0057]10-進粉漏斗；
[0058]11-防爆吸粉裝置；
[0059]12-超聲波振動篩；
[0060]13-儲粉箱。
【具體實施方式】
[0061]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0062]本發明的具體實現過程為:
[0063]粉末添加和干燥過程:
[0064]步驟Al:將進氣閥、出氣閥和出粉閥關閉；
[0065]步驟A2:打開進粉閥，通過進粉漏斗10將原始粉末倒入添粉干燥箱8中；
[0066]步驟A3:將進粉閥關閉，打開進氣閥和出氣閥；
[0067]步驟A4:打開攪拌裝置7和紅外加