一種選區激光燒結成型3d打印設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種選區激光燒結成型3D打印設備，包括激光器、送粉容器、工作容器、數控運動控制器和工業計算機，激光器連接有掃描系統，掃描系統包括聚焦鏡、Y軸振鏡和X軸振鏡，工作容器中設有工作臺，工作臺的底部設有第一連接柱，第一連接柱設有工作伺服驅動器，工作伺服驅動器連接數控運動控制器，工作容器的內壁上設有第一精密高度計，送粉容器上設有鋪粉滾筒，送粉容器中設有粉末供應臺，粉末供應臺的底部設有第二連接柱，第二連接柱設有鋪粉伺服驅動器，鋪粉伺服驅動器連接數控運動控制器，數控運動控制器連接工業計算機。本實用新型可保證燒結質量，直接成型復雜的高強度零部件，從而有效降低單件或小批量生產零件時的模具成本。
【專利說明】一種選區激光燒結成型3D打印設備
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于3D實物成型【技術領域】，具體涉及一種選區激光燒結成型3D打印設備。
【背景技術】
[0002]3D打印技術又稱三維打印技術，是指通過可以“打印”出真實物體的3D打印機，采用分層加工、迭加成形的方式逐層增加材料來生成3D實體。3D打印技術最突出的優點是無需機械加工或模具，就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的物體，從而極大地縮短產品的研制周期，提高生產率和降低生產成本，同時具有修改簡單、尺寸穩定等諸多優點，被譽為“具有工業革命意義的制造技術”。
[0003]采用SLS (Selected Laser Sintering)選區激光燒結技術,該技術以激光器為能量源，通過紅外激光束的能量，使照射部位的塑料、蠟、陶瓷、金屬或其復合物的粉末融化并均勻地燒結在加工平面上。該方法可成型材料廣泛，任何加熱后能夠形成原子間粘結的粉末材料都可以作為SLS的成型材料；未燒結區域的粉末對上層燒結區域可以起到支撐作用，因此無需額外設計支撐系統；與其他3D打印技術手段只能制造樣品或模型相比，由于SLS技術直接將原材料燒結成型，確保了制件的強度，因此可直接成型復雜的高強度零部件，從而有效降低單件或小批量生產零件時的模具成本。目前存在的技術問題包括:1、在激光器照出激光束時，聚焦光斑直徑的大小是一個重要的參數，在激光輸出功率不變的情況下，聚焦光斑的直徑越小，光斑的功率密度越高；同時，聚焦光斑直徑的大小決定掃描間距的設定，而掃描間距又會對成型的效率和效果造成直接影響。在SLS的加工過程中，倘若聚焦光斑過大，除了會由于光斑功率密度不足造成粉末燒結質量低下外，還會導致相鄰掃描線的燒結區域部分重疊。2、現有SLS成型過程中，工作臺是在模型成型時漸漸地下降，下降的高度直接影響模型成品質量，工作臺下降的精確高度也是一個重要的參數。3、在燒結過程中，對于粉末材料來說，由于粉末材料之間存在間隙，使得粉末材料導熱性低，導致對激光的能量吸收效率低，造成粉末吸收能量不均勻，材料缺少流動性，燒結效果不理想。4、增加計算機數量是提高整機運算及生產效率的唯一途徑，這導致了設備投入的增加，提高了成本。
實用新型內容
[0004]本實用新型目的在于解決現有技術中存在的上述技術問題，提供一種選區激光燒結成型3D打印設備，可直接成型復雜的高強度零部件，從而有效降低單件或小批量生產零件時的模具成本；有效控制聚焦光斑的直徑和增加加熱裝置，提高燒結的質量；同時精確控制工作臺上升高度，保證模型成型質量。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]—種選區激光燒結成型3D打印設備,其特征在于:包括激光器、送粉容器、工作容器、數控運動控制器和工業計算機，激光器連接有掃描系統，掃描系統包括聚焦鏡、Y軸振鏡和X軸振鏡，光束透過聚焦鏡、Y軸振鏡、X軸振鏡形成激光束，激光束照射到工作容器中，工作容器中設有工作臺，工作臺的底部設有第一連接柱，第一連接柱的另一端設有工作伺服驅動器，工作伺服驅動器連接數控運動控制器，工作容器的內壁上設有第一精密高度計，第一精密高度計連接工業計算機，送粉容器上設有鋪粉滾筒，送粉容器中設有粉末供應臺，粉末供應臺的底部設有第二連接柱，第二連接柱的另一端設有鋪粉伺服驅動器，鋪粉伺服驅動器連接數控運動控制器，數控運動控制器連接工業計算機。
[0007]進一步，送粉容器的內壁上設有第二精密高度計，第二精密高度計連接工業計算機。
[0008]進一步，工作臺的下方設有降溫系統。
[0009]進一步，降溫系統選用兩臺小型風扇。
[0010]進一步，送粉容器和工作容器的上方分別設有加熱裝置。
[0011]本實用新型由于采用了上述技術方案，具有以下有益效果:
[0012]1、光束通過聚焦鏡、Y軸振鏡和X軸振鏡，形成激光束，有效控制聚焦光斑的直徑，聚焦光斑的直徑越小，光斑的功率密度越高，提高粉末燒結質量，避免燒結區域重疊；2、送粉容器和工作容器的上方分別設有加熱裝置，加熱裝置對送粉容器中的粉末材料進行加熱保溫，加熱裝置對工作容器中的粉末材料進行預熱，提高粉末材料對激光的能量吸收效率，粉末材料吸收能量均勻，提高粉末材料的流動性，提高燒結質量；3、第一精密高度計計算離工作臺的高度，將數據傳送給工業計算機，工業計算機分析數據后傳送給數控運動控制器，數控運動控制器控制工作伺服驅動器，工作伺服驅動器調整高度，精確控制工作臺下降高度，保證模型成型質量；4、通過數控運動控制器控制工作伺服驅動器和鋪粉伺服驅動器，然后工業計算機直接控制數控運動控制器，可以減少計算機數量，在提高整機運算及生產效率的同時，降低了成本；5、同時本實用新型可直接成型復雜的高強度零部件，從而有效降低單件或小批量生產零件時的模具成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0014]圖1為本實用新型一種選區激光燒結成型3D打印設備的結構示意圖；
[0015]圖2為本實用新型中送粉容器和工作容器的內部結構示意圖；
[0016]圖3為本實用新型中第一精密高度計和第二精密高度計的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1至圖3所示，為本實用新型一種選區激光燒結成型3D打印設備，包括激光器1、送粉容器2、工作容器3、數控運動控制器4和工業計算機5，激光器I連接有掃描系統6，掃描系統6包括聚焦鏡7、Y軸振鏡8和X軸振鏡9，光束透過聚焦鏡7、Y軸振鏡8、X軸振鏡9形成激光束10，激光束10照射到工作容器3中，能有效控制聚焦光斑的直徑，聚焦光斑的直徑越小，光斑的功率密度越高，提高粉末燒結質量，避免燒結區域重疊。工作容器3中設有工作臺11，工作臺11的底部設有第一連接柱12，第一連接柱12的另一端設有工作伺服驅動器13，工作伺服驅動器13連接數控運動控制器4，送粉容器2上設有鋪粉滾筒15，送粉容器2中設有粉末供應臺16，粉末供應臺16的底部設有第二連接柱17，第二連接柱17的另一端設有鋪粉伺服驅動器18，鋪粉伺服驅動器18連接數控運動控制器4，數控運動控制器4連接工業計算機5，通過數控運動控制器4控制工作伺服驅動器13和鋪粉伺服驅動器18，然后工業計算機5直接控制數控運動控制器4，可以減少計算機數量，在提高整機運算及生產效率的同時，降低了成本。工作容器3的內壁上設有第一精密高度計14，第一精密高度計14連接工業計算機5，第一精密高度計14計算離工作臺11的高度，將數據傳送給工業計算機5，工業計算機5分析數據后傳送給數控運動控制器4，數控運動控制器4控制工作伺服驅動器13，工作伺服驅動器13調整高度，精確控制工作臺11下降高度，保證模型成型質量。送粉容器2的內壁上設有第二精密高度計19，第二精密高度計19連接工業計算機5，第二精密高度計19計算離粉末供應臺的高度，將數據傳送給工業計算機5，工業計算機5分析數據后傳送給數控運動控制器4，數控運動控制器4控制鋪粉伺服驅動器18，鋪粉伺服驅動器18調整高度，上升粉末供應臺16。工作臺11的下方設有降溫系統20，降溫系統20選用兩臺小型風扇，降溫系統20在模型成型結束后能快速冷卻設備和模型。送粉容器2和工作容器3的上方分別設有加熱裝置21，加熱裝置21對送粉容器2中的粉末材料進行加熱保溫，加熱裝置21對工作容器3中的粉末材料進行預熱，提高粉末材料對激光的能量吸收效率，粉末材料吸收能量均勻，提高粉末材料的流動性，提高燒結質量。
[0018]本實用新型以激光器I為能量源，光束透過聚焦鏡7、Y軸振鏡8、X軸振鏡9形成激光束10，激光束10照射到工作容器3中，采用加熱裝置21對送粉容器2中的粉末材料進行加熱保溫，用鋪粉滾筒15將粉末材料從送粉容器2送到工作容器3中，加熱裝置21對工作容器3中的粉末材料進行預熱，激光束10照射到工作容器3中的粉末材料上，將粉末材料燒結在工作容器3中，通過工業計算機5控制數控運動控制器4，數控運動控制器4控制工作伺服驅動器13和鋪粉伺服驅動器18位置變化，同時工作伺服驅動器13來調整工作臺11，工作臺11能精準地下降，鋪粉伺服驅動器18來調整粉末供應臺16，粉末供應臺16能精準地上升，逐步完成3D打印，最后用降溫系統20快速冷卻設備和模型，能直接成型復雜的高強度零部件，從而有效降低單件或小批量生產零件時的模具成本。
[0019]以上僅為本實用新型的具體實施例，但本實用新型的技術特征并不局限于此。任何以本實用新型為基礎，為解決基本相同的技術問題，實現基本相同的技術效果，所作出的簡單變化、等同替換或者修飾等，皆涵蓋于本實用新型的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種選區激光燒結成型3D打印設備，其特征在于:包括激光器、送粉容器、工作容器、數控運動控制器和工業計算機，所述激光器連接有掃描系統，所述掃描系統包括聚焦鏡、Y軸振鏡和X軸振鏡，光束透過所述聚焦鏡、所述Y軸振鏡、所述X軸振鏡形成激光束，所述激光束照射到所述工作容器中，所述工作容器中設有工作臺，所述工作臺的底部設有第一連接柱，所述第一連接柱的另一端設有工作伺服驅動器，所述工作伺服驅動器連接所述數控運動控制器，所述工作容器的內壁上設有第一精密高度計，所述第一精密高度計連接所述工業計算機，所述送粉容器上設有鋪粉滾筒，所述送粉容器中設有粉末供應臺，所述粉末供應臺的底部設有第二連接柱，所述第二連接柱的另一端設有鋪粉伺服驅動器，所述鋪粉伺服驅動器連接所述數控運動控制器，所述數控運動控制器連接所述工業計算機。
2.根據權利要求1所述的一種選區激光燒結成型3D打印設備，其特征在于:所述送粉容器的內壁上設有第二精密高度計，所述第二精密高度計連接所述工業計算機。
3.根據權利要求1所述的一種選區激光燒結成型3D打印設備，其特征在于:所述工作臺的下方設有降溫系統。
4.根據權利要求3所述的一種選區激光燒結成型3D打印設備，其特征在于:所述降溫系統選用兩臺小型風扇。
5.根據權利要求1所述的一種選區激光燒結成型3D打印設備，其特征在于:所述送粉容器和所述工作容器的上方分別設有加熱裝置。
【文檔編號】B22F3/105GK203695959SQ201320792519
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】裴文劍 申請人:金華市閃鑄科技有限公司