一種雙向鋪粉的粉末基增材制造設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于增材制造領域，更具體的說，尤其涉及一種雙向鋪粉的粉末基增材制造設備。
【背景技術】
[0002]增材制造(Additive Manufacturing)，俗稱3D打印，是指通過材料逐層增加的方式將數字化模型(3D模型)制造成三維實體的過程。與傳統的去除材料加工及變形加工相比，逐層加工的增材制造技術具有制造過程直接而無需工模具，不受結構復雜程度限制而為設計創新提供更自由的空間，材料利用率高，制造過程節能環保等諸多優勢突出，滿足了工業領域單件小批量制品、醫學領域定制化的植入體、文化創意展示品、個性化日用品及其他眾多領域物品制作日益發展的需求。
[0003]增材制造技術，尤其是粉末基增材制造技術，集成了高能束(激光或電子束)、機械、自動控制、精密傳動、材料科學與工程、化學、CAD/CAM等技術，從三維模型通過逐層掃描的模式直接制造最終產品，具有不受模型形狀限制、完全的冶金結合，致密度近乎100%。粉末基增材制造由于具有各種優勢而得到快速發展，現已應用到航空航天、軍工、汽車、醫療、文化創意、消費電子產品等領域。
[0004]粉末基增材制造(SLS/SLM/EBM/3DP)是復雜產品部件制造的重要方式，其優勢主要表現在:
[0005]( 1)使用高功率的能量束如激光束、電子束等，對熔點高、難加工的金屬材料可直接加工成最終產品；
[0006](2)制造的金屬零件具有冶金結合的特點，其致密度幾乎達到100%，性能超過傳統鑄造件，和鍛造件接近；
[0007](3)采用分層實體制造技術，成型件不受幾何復雜度的影響，對任意復雜金屬零件可直接制造，適用于個性化定制及小批量生產；
[0008](4)零件近凈成形，機加余量小，材料利用率高，粉末材料可回收利用；
[0009](5)可用的材料來源廣泛，陶瓷材料、高分子材料、金屬材料，只要做出顆粒合適的粉末，均可用于粉末基增材制造；
[0010](6)無模具快速自由成型，制造周期短，小批量零件生產成本低，適于新產品的開發。
[0011]現有的粉末基增材制造的鋪粉方式是:平行布置成型缸和送粉缸，采用單向鋪粉，燒結一層之后，成型缸下降一層燒結層厚度，供粉缸上升擠出一定量的粉末，鋪粉輥或刮板將供粉缸粉末平鋪到成型缸，然后開始燒結或熔融，待該層橫截面全部燒結后，再使成型缸下降一層燒結厚度，之后再供粉、鋪粉，循環往復此過程，最終完成零部件的增材制造。
[0012]現有粉末基增材制造鋪粉技術的缺點:(1)大多數都采用滾筒鋪粉、或者是刮板刮粉的方式，此鋪粉方式為單向鋪粉，效率低；(2)鋪粉輥將粉末材料鋪展到成型缸過程中，會在鋪粉輥前端造成大量粉末堆積，當堆積量太大時，粉末會溢滿到鋪粉輥后方，造成已鋪粉末的破壞，同時，由于摩擦的作用，粉末的堆積對已成型層也有不利影響；(3)采用刮板刮粉時，由于未對已鋪平粉末進行壓實，降低了粉末的密度，從而降低了成型件的致密度、提高了孔隙率;(4)現有鋪粉技術只能鋪一種粉末，不能實現多種粉末的鋪覆，對復合材料、多層材料無能為力。
【發明內容】
[0013]本實用新型的目的在于對現有的粉末基增材制造技術加以改進，以及對鋪粉過程中的問題加以解決，提供了一種全新的、高效的、高質量的雙向鋪粉的粉末基增材制造設備。
[0014]本實用新型通過以下技術方案實現。
[0015]本實用新型是一種雙向鋪粉的粉末基增材制造設備，包括增材制造成型缸、粉末回收缸、自動鋪粉機構和自動送粉機構，所述增材制造成型缸下部連接有升降機構，左右兩側分別對稱布置有一個粉末回收缸，正上方設有對稱分布的左、右兩個自動送粉機構，左自動送粉機構和右自動送粉機構的出粉口分別對準增材制造成型缸的左邊緣內側和右邊緣內側，自動鋪粉機構通過設在左右走向的鋪粉輔助導軌上的可移動滑塊與鋪粉輔助導軌滑動連接，其能沿鋪粉輔助導軌來回滑動對落在增材制造成型缸上表面的粉末進行鋪粉及壓實。
[0016]優選的，自動送粉機構包括載粉器和定量送粉機構，兩者呈上下設置且連通，出粉口設在定量送粉機構底部。
[0017]優選的，上述載粉器內設置有預熱板，預熱板能對粉末進行預熱，定量送粉機構包括定量送粉齒輪、傳動軸、驅動電機三和保護殼，保護殼為上方設有與載粉器連通的進粉口、底部設有出粉口的封閉殼體，其具有圓形內壁面，定量送粉齒輪通過能帶其轉動的傳動軸安裝于保護殼內，傳動軸由驅動電機三驅動，定量送粉齒輪的齒頂與保護殼內壁圓周相切。
[0018]優選的，上述載粉器內設有粉末量檢測傳感器，用以對粉末量進行檢測，當粉末量低于某一值時，則會報警提示添加粉末。
[0019]優選的，上述進粉口和出粉口的傾斜角大于對應粉末的安息角。
[0020]優選的，上述自動鋪粉機構包括粉末柔性刮板、清潔器、粉末壓實輥筒和輥筒傳動軸，粉末壓實輥筒套裝在輥筒傳動軸上與之固定，輥筒傳動軸兩端通過軸承與可移動滑塊連接且軸端連接有能驅動其轉動的驅動電機一，其中粉末壓實輥筒前后各設一張粉末柔性刮板，清潔器設置在粉末壓實輥筒上方能清潔其表面附著的粉末。
[0021]優選的，上述的粉末柔性刮板和粉末壓實輥筒下部有高度差，高度差為粉末的壓實量，且高度差可調節，可根據不同種粉末調節高度差的大小。
[0022]優選的，上述粉末回收缸的上表面與增材制造成型缸的上表面在同一水平面上，用于對同種或不同種粉末進行回收。
[0023]本實用新型的優點在于，(1)本實用新型設有兩套自動送粉機構，鋪覆同種粉末時可來回鋪粉，提高效率;對于異種粉末材料的鋪覆，可實現層與層交替鋪粉，為復合材料及多層材料的制備提供了解決方案；(2)本實用新型在保證成型精度的前提下，可通過定量送粉齒輪實現定量送粉，送粉量根據每層粉末的體積而定，同時減少粉末的供應量，對粉末進行預熱，減少粉末團聚現象；(3)由于本實用新型采取了較為特殊的鋪粉方式即鋪粉與壓實同時進行，保證了鋪粉質量，有助于增加成型件的質量，同時可以實現雙向鋪粉，提高效率；
(4)本實用新型設有兩個粉末回收缸，粉末回收缸的上表面與成型缸上表面平齊，可用于對不同種粉末分別進行回收。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型的整體結構俯視簡圖。
[0025]圖2是本實用新型的整體結構主視簡圖。
[0026]圖3是本實用新型的自動送粉機構截面圖。
[0027]圖4是本實用新型的自動鋪粉機構截面圖。
[0028]附圖中的標號的名稱分別是:1-增材制造成型缸，2a_左粉末回收缸，2b_右粉末回收缸，3-鋪粉輔助導軌，4-自動鋪粉機構，5-可移動滑塊，6-螺釘，7-驅動電機一，8-驅動電機二，9-升降機構，10a-左自動送粉機構，10b-右自動送粉機構，11-粉末柔性刮板，12-粉末壓實輥筒，13-輥筒傳動軸，14-清潔器，15-載粉器，16-預熱版，17-定量送粉齒輪，18-傳動軸，19-進粉口，20-出粉口，21