一种激光烧结3D打印机发明专利

一种激光烧结3D打印机

摘要：本发明属于增材制造领域，具体涉及一种激光烧结3D打印机，包括上缸体2、下缸体7和机架，上、下缸体为活动连接，成型缸底面直接作为工作平台，进行铺粉等操作，减少了现有技术中的工作台。与现有技术相比，本发明采用的技术方案，不存在密封问题，减少了粉末的浪费，避免磨损，同时，由于减少了内部装置，大大减轻了3D打印机的重量，降低了制造成本，且易于清洗。

专利类型：发明专利

专利申请号：CN201810562488.5

专利申请（专利权）人：四川交大至信教育科技有限公司
权利人地址：四川省乐山市乐山高新区乐高大道789号乐山数字经济示范园4栋201室

专利发明（设计）人：康柱, 黄继霖, 郑力铭, 吴春蕾, 康小青, 尹海龙

主权利要求:一种激光烧结3D打印机
技术领域
[0001]本发明属于増材制造领域，具体涉及一种激光烧结3D打印机。
背景技术
[0002]随着3D打印技术的发展，对激光烧结技术的研究越来越深入。激光烧结加工零件的过程是供粉铺粉装置将一定量的粉末铺在工作台上，再由刮平器将粉末刮平，随后激光头对该层粉末进行烧结，加工完成之后，再由供粉铺粉装置铺粉，继续刮平，重复这一过程，将得到需要的零件。
[0003]在3D打印技术中，尤其在激光烧结技术中，对成型缸的密封条件要求很高。现有技术中，工作台与成型缸为活动连接，通过丝杠螺母副驱动工作台，从而实现工作台的升降运动，完成3D打印的逐层打印过程。若工作台与成型缸之间的空隙较大，则会有大量粉末进入成型缸下部，对其下部的丝杠螺母副造成损害。由于用于3D打印的粉末极其细小，即使进一步增加二者之间的密封，仍会有部分粉末进入密封部位，不仅难于清洗，而且导致工作台磨损增加。为保持密封效果，需要经常更换密封件。由于工作台质量较重，在更换密封件时较难操作。上述缺陷为后续的3D保打印机保养和更新带来了一系列问题。虽然本领域技术人员试图通过多种手段解决二者之间的密封问题，但仍无法完全避免粉末的进入。
[0004]因此，如何解决工作台与成型缸之间的密封问题，仍是本领域技术人员面临的一个技术难题。
发明内容
[0005]针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种缸体可伸缩式3D打印机，上、下缸体以活动方式连接，成型缸下缸体底面作为工作平台。
[0006]具体地，本发明提供了一种激光烧结3D打印机，包括上缸体2和下缸体7，其特征在于：所述上、下缸体由刚性伸缩结构连接；上、下缸体外侧设置有支撑整个3D打印机的机架结构；所述下缸体7底面即为工作台；所述下缸体底面外侧中心位置连接丝杠螺母副9，丝杠螺母副9另一端与机架连接；所述下缸体侧壁外侧相对位置设置有导轨8，所述导轨8与机架固定连接；在丝杠螺母副9的驱动下，配合导轨，下缸体可做升降运动。所述上、下缸体与伸缩结构一起构成密封腔体。
[0007]所述上缸体内部X轴方向固定设置有光杆11；光杆上设置有与光杆相配合的杆套12，杆套12可以在光杆上自由滑动；铺粉刮平装置14通过气缸13与杆套12连接，在动力装置的驱动下，气缸13带动铺粉刮平装置14进行升降运动；同时，通过动力装置驱动杆套12，带动整个铺粉刮平装置在X轴方向移动，完成铺粉刮平。

[0008]本发明中，铺粉结构可直接在下缸体底面进行铺粉。
[0009]进一步地，所述下缸体7侧壁顶端均固定连接有厚度小于下缸体厚度的插入板6，上缸体侧壁竖直方向设置有与插入板相配合的凹槽3，在丝杠螺母副9的驱动下，插入板6可在凹槽3内做升降运动。
[0010]进一步地，所述插入板的上端厚度增加，形成外沿5，与上缸体凹槽3内壁紧密配合。
[0011]更进一步地，所述外沿与凹槽内壁之间设置有柔性密封材料。
[0012]所述柔性密封材料为3D打印领域常规的密封材料，例如现有技术中，工作台与成型缸之间的密封材料。
[0013]进一步地，所述固定连接为焊接。成型缸与插入板可以为相同材质或不同材质。
[0014]进一步地，所述插入板与下缸体一体成型。
[0015]进一步地，所述机架由上顶面1，下底面10、立柱4和横梁组成，所述立柱为4个，上顶面1与上缸体2顶面固定连接，下底面10通过立柱4与上顶面1连接；所述横梁与下底面平行设置；导轨的两端分别与机架下底面和横梁固定连接。
[0016]进一步地，所述机架由上顶面，下底面10、立柱4和横梁组成，所述机架上顶面与上缸体顶面在同一平面，上缸体顶面向外延伸，即构成机架上顶面，下底面通过立柱与上顶面连接；所述横梁与下底面平行设置；导轨的两端分别与机架下底面和横梁固定连接。
[0017]所述上、下缸体均为圆形或矩形。
[0018]另一方面，本发明提供了本发明所述激光烧结3D打印机的打印方法：打印开始时，下缸体在丝杠螺母副9的作用下运动至可伸缩范围的最上端，铺粉刮平结构运动至下缸体底面上方，在下缸体底面上完成铺粉刮平过程；激光对该层粉末进行激光烧结，为了实现无冗余铺粉以保证铺粉质量，在打印中，每铺一层粉末，都需要在当层粉末的周围烧结出相同的矩形，烧结出的矩形大小应根据所要加工的零件大小进行相应的调整，以保证粉末受到冲击时可保持形状，满足打印的要求。完成后，下缸体在丝杠螺母副的驱动下下降，实现逐层打印。
[0019]本发明采用了一种可伸缩式成型缸，未使用现有技术中的工作台，而直接以成型缸底面为工作台，进行铺粉等操作，不仅解决了现有技术中的密封问题，而且易于清洗。此外，还大大减轻了3D打印机的重量，降低了制造成本。
附图说明
[0020]图1为本发明实施例1的正剖图
[0021]图中序号代表结构如下：
[0022]1、机架上顶面2、上缸体3、上缸体凹槽4、机架立柱5、插入板外沿6、插入板7、下缸体8、导轨9、丝杠螺母副10、机架下底面11、光杆12、杆套13、气缸14、铺粉刮平装置

具体实施方式
[0023]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024]实施例1
[0025]参见图1，一种激光烧结3D打印机，包括机架、上缸体2和下缸体7，所述下缸体7侧壁顶端均固定连接有厚度小于下缸体厚度的插入板6，下缸体7与插入板6之间为一体成型；上、下缸体均为矩形，插入板为与上、下缸体对应的矩形；上缸体侧壁竖直方向设置有与插入板相配合的凹槽3；插入板的上端厚度增加，形成外沿5，与上缸体凹槽3内壁紧密配合；所述机架由上顶面1，下底面10、立柱4和横梁组成，所述立柱为4个，上顶面1与上缸体2顶面固定连接，下底面10通过立柱4与上顶面1连接；所述横梁与下底面平行设置；导轨的两端分别与机架下底面和横梁固定连接。下缸体底面外侧连接丝杠螺母副9，丝杠螺母副9另一端与机架下底面连接；下缸体相对一组侧壁上连接有导轨8，在丝杠螺母副9的作用下，配合导轨
8，下缸体7可以实现升降。其中，插入板与凹槽紧密配合。由于插入板与凹槽的结合处始终处于铺粉层上方，因此不存在粉末进入结合处，造成难清洗的问题。

[0026]所述铺粉刮平装置为现有技术中的铺粉刮平装置，铺粉与刮平装置可以分开设置，也可结合设置。只要能够实现铺粉、刮平即可，对其不作特别限定。
[0027]打印开始时，下缸体在丝杠螺母副的作用下运动至可伸缩范围的最上端，铺粉刮平结构运动至下缸体底面上方，在下缸体底面上完成铺粉刮平过程，激光对该层粉末进行激光烧结，为了实现无冗余铺粉以保证铺粉质量，在打印中，每铺一层粉末，都需要在当层粉末的周围烧结出相同的矩形，烧结出的矩形大小应根据所要加工的零件大小进行相应的调整，以保证粉末受到冲击时可保持形状，满足打印的要求。烧结完成后，下缸体在丝杠螺母副的驱动下下降，实现逐层打印。
[0028]实施例2
[0029]本实施例与实施例1的区别仅在于，所述机架上顶面由上缸体顶面延伸形成，二者在同一平面上。其余结构及工作方式均与实施例1相同。相对于实施例1，本实施例进一步减少了结构的复杂性，减轻了重量，减低了成本。
[0030]实施例3
[0031]本实施例相对于实施例1的区别仅在于，所述外沿与凹槽之间加入了密封件，实现了进一步的密封效果。其余结构及工作方式均与实施例2相同。
[0032]实施例4
[0033]本实施例相对于实施例3的区别仅在于，所述机架上顶面由上缸体顶面延伸形成，二者在同一平面上。其余结构及工作方式均与实施例1相同。在实现进一步密封的基础上，减少了结构的复杂性，减轻了重量，降低了成本。
[0034]实施例5
[0035]本实施例相对于实施例1的区别仅在于，所述上、下缸体为圆形，插入板为与缸体对应的圆形，其工作方式与实施例1相同。
[0036]实施例6
[0037]本实施例相对于实施例1的区别仅在于，下缸体7与插入板6通过焊接方式连接，其余结构及工作方式与实施例1相同。
[0038]以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

专利地区：四川

专利申请日期：2018-06-04

专利公开日期：2022-01-07

专利公告号：CN110549604B