一种SLM增材制造装置及方法与流程

    专利查询2025-05-30  30


    本发明属于增材制造,具体涉及一种slm增材制造装置及方法。


    背景技术:

    1、slm增材制造技术,全称为选择性激光烧结(selective laser melting),是一种前沿的金属增材制造技术。它通过高能激光束精准地照射在粉末材料末上,使其完全熔化并逐层固化,从而累积构建出三维金属部件。该技术具有高精度、高质量的特点,能够实现复杂几何形状的精确打印,且材料利用率高,显著减少了能源消耗和材料浪费。slm技术广泛应用于航空航天、医疗、汽车等多个领域,用于制造高性能、复杂结构的金属零件,如发动机叶片、个性化医疗器械和轻量化汽车零部件等。随着技术的不断进步,slm增材制造技术将在更多领域发挥重要作用,推动制造业的转型升级。

    2、传统slm增材制造,是在一整块基板上铺设粉末材料,然后进行激光烧结,当需要批量生产时,同样是在一整块基板上铺设粉末材料,然后熔融制造多个金属零件,这就出现以下问题:多个零件一起加工时,要在基板上铺满粉末材料,然后激光要将所有的零件全熔融一遍,才能进入下一流程,所需铺设粉末材料的用量大,且单次流程耗时长,效率较低。


    技术实现思路

    1、本发明要解决的技术问题是提供一种slm增材制造装置及方法,以解决金属零件批量生产时,所需铺设粉末材料的用量大且效率较低的问题。

    2、本发明提供了一种slm增材制造装置及方法,包括:旋转机构、可拆卸设置于旋转机构上的多个成型罐、设置于旋转机构上方的铺粉机构和激光组件,所述旋转机构驱动多个成型罐依次经过铺粉机构和激光组件的下方,所述铺粉机构用于向成型罐内铺设粉末材料,所述激光组件用于将成型罐内粉末材料烧结成型。

    3、可选地,所述旋转机构上设置有可拆卸安装成型罐的定位安装机构,所述定位安装机构包括固定于旋转机构上的固定座、沿着固定座上下滑动连接的弹性复位组件和设置于固定座上的夹爪,所述弹性复位组件的底端弯曲延伸至成型罐的底部,所述弹性复位组件与夹爪活动连接,弹性复位组件在成型罐的重力作用下向下移动带动夹爪闭合,取下成型罐过程弹性复位组件逐渐复位夹爪逐渐张开。

    4、可选地,所述弹性复位组件包括转动设置于固定座侧壁上的齿轮一、设置于固定座上并位于齿轮一两侧的限位杆、设置于固定座上并位于齿轮一下方的限位套、与齿轮一啮合的竖向齿板、设置于竖向齿板上的竖向导向杆和套设于竖向导向杆的弹簧,所述竖向导向杆穿设于限位套,所述弹簧两端分别与限位套和竖向齿板抵接,所述夹爪包括爪件一和爪件二,所述爪件一和爪件二分别与齿轮一的上下侧啮合,所述爪件一和爪件二上均开设有滑槽,两个限位杆与滑槽滑动配合。

    5、可选地,所述爪件一包括依次连接的弧形条板、连接臂和齿条以及与齿条平行的导向条,所述齿条与齿轮一啮合,所述滑槽开设于导向条上。

    6、可选地,所述旋转机构包括基座、连接板、驱动电机和传动组件,所述连接板定轴转动设置于基座上,所述驱动电机通过传动组件驱动连接板转动,所述成型罐设置于连接板上。

    7、可选地,所述传动组件为槽轮机构,所述槽轮机构中槽轮的槽数与成型罐数量相同,且一一对应。

    8、可选地,所述铺粉机构包括粉末材料罐、固定连接于粉末材料罐上的多孔板一、转动连接于粉末材料罐的罐口与多孔板一之间的多孔板二以及驱动多孔板二转动的驱动转动机构,所述驱动转动机构驱动多孔板二转动时,多孔板一的通孔一与多孔板二的通孔二从错位到重合状态逐渐变化。

    9、可选地,所述铺粉机构包括粉末材料罐、固定连接于粉末材料罐上的多孔板一、转动连接于粉末材料罐的罐口与多孔板一之间的多孔板二、固定连接于粉末材料罐上的多孔板三以及驱动多孔板二转动的驱动转动机构,多孔板一、多孔板二和多孔板三依次从下至上层叠分布,其中,多孔板一的通孔一与多孔板三的通孔三错位分布;初始状态,多孔板二的通孔二与多孔板三的通孔三重合,正好一定量的粉末材料在通孔二内,驱动转动机构驱动多孔板二转动时,多孔板一的通孔一与多孔板二的通孔二从错位到重合状态逐渐变化,并且通孔二的内壁推动其内的粉末材料从通孔一落下至成型罐内,随后转动多孔板二使通孔一与通孔二重新错位,如此反复进行铺粉操作。

    10、可选地,所述驱动转动机构包括转动电机、围绕并固定于多孔板二外周的齿轮圈和设置于转动电机输出轴上的齿轮二,所述齿轮圈与齿轮二啮合。

    11、可选地,多个成型罐呈周向均匀分布。

    12、本发明还提供了一种slm增材制造方法,使用所述的slm增材制造装置,包括以下步骤:

    13、通过旋转机构带动成型罐旋转,使成型罐旋转推进,并在铺粉机构下方停留,通过铺粉机构,从上方向成型罐内铺设一层粉末材料,之后,成型罐到达激光组件下方,进行激光烧结;重复上述步骤,直至所有成型罐内的产品均打印完成;拆下成型罐取出产品。

    14、本发明的有益效果是,本发明提供的slm增材制造装置,通过旋转机构带动成型罐旋转,使成型罐旋转推进,并在铺粉机构下方停留,通过铺粉机构向成型罐内铺设一层所需的粉末材料,然后成型罐再旋转至激光组件下方,激光组件对该成型罐进行激光烧结时,后续的成型罐同步进行粉末材料的铺设,每个成型罐对应一个零件,多个成型罐周期循环进行铺粉和激光烧结,互不干扰,做到单次铺粉时间短,用量少,且激光烧结和铺粉同时进行,不再出现将全部零件加工一遍,才能进入下一流程的情况,减少操作步骤所需时间,提高效率;除此以外,每个成型罐独立安装,更加轻便,能够更加快速地安装和拆卸,取出产品更加方便,并且,铺粉机构在成型罐上方一段距离,两者不接触,只需要铺粉机构控制对准成型罐并均匀地落下粉末材料,就可均匀地铺设粉末材料于成型罐内,不会如现有技术需要刮平,出现粉末材料大量留在作业台的情况,同时,也避免了刮平机构在作业时,将粉末材料刮入其他成型罐内,造成其他成型罐内铺粉不均匀的问题,也不会因为刮平机构阻挡成型罐的安装和拆卸。本slm增材制造方法使增材制造变得更加高效和降低成本。



    技术特征:

    1.一种slm增材制造装置,其特征在于,包括:旋转机构(100)、可拆卸设置于旋转机构(100)上的多个成型罐(200)、设置于旋转机构(100)上方的铺粉机构(300)和激光组件(400),所述旋转机构(100)驱动多个成型罐(200)依次经过铺粉机构(300)和激光组件(400)的下方,所述铺粉机构(300)用于向成型罐(200)内铺设粉末材料,所述激光组件(400)用于将成型罐(200)内粉末材料烧结成型。

    2.根据权利要求1所述的slm增材制造装置,其特征在于,所述旋转机构(100)上设置有可拆卸安装成型罐(200)的定位安装机构(500),所述定位安装机构(500)包括固定于旋转机构(100)上的固定座(510)、沿着固定座(510)上下滑动连接的弹性复位组件(520)和设置于固定座(510)上的夹爪(530),所述弹性复位组件(520)的底端弯曲延伸至成型罐(200)的底部,所述弹性复位组件(520)与夹爪(530)活动连接,弹性复位组件(520)在成型罐(200)的重力作用下向下移动带动夹爪(530)闭合,取下成型罐(200)过程弹性复位组件(520)逐渐复位夹爪(530)逐渐张开。

    3.根据权利要求2所述的slm增材制造装置,其特征在于,所述弹性复位组件(520)包括转动设置于固定座(510)侧壁上的齿轮一(522)、设置于固定座(510)上并位于齿轮一(522)两侧的限位杆(523)、设置于固定座(510)上并位于齿轮一(522)下方的限位套(524)、与齿轮一(522)啮合的竖向齿板(525)、设置于竖向齿板(525)上的竖向导向杆(526)和套设于竖向导向杆(526)的弹簧(527),所述竖向导向杆(526)穿设于限位套(524),所述弹簧(527)两端分别与限位套(524)和竖向齿板(525)抵接,所述夹爪(530)包括爪件一和爪件二,所述爪件一和爪件二分别与齿轮一(522)的上下侧啮合,所述爪件一和爪件二上均开设有滑槽(535),两个限位杆(523)与滑槽(535)滑动配合。

    4.根据权利要求3所述的slm增材制造装置,其特征在于,所述爪件一包括依次连接的弧形条板(531)、连接臂(532)和齿条(533)以及与齿条(533)平行的导向条(534),所述齿条(533)与齿轮一(522)啮合,所述滑槽(535)开设于导向条(534)上。

    5.根据权利要求1所述的slm增材制造装置,其特征在于,所述旋转机构(100)包括基座(110)、连接板(120)、驱动电机(130)和传动组件(140),所述连接板(120)定轴转动设置于基座(110)上,所述驱动电机(130)通过传动组件(140)驱动连接板(120)转动,所述成型罐(200)设置于连接板(120)上。

    6.根据权利要求5所述的slm增材制造装置,其特征在于,所述传动组件(140)为槽轮(142)机构,所述槽轮(142)机构中槽轮(142)的槽数与成型罐(200)数量相同,且一一对应。

    7.根据权利要求1所述的slm增材制造装置,其特征在于,所述铺粉机构(300)包括粉末材料罐(310)、固定连接于粉末材料罐(310)上的多孔板一(320)、转动连接于粉末材料罐(310)的罐口与多孔板一(320)之间的多孔板二(330)以及驱动多孔板二(330)转动的驱动转动机构(340),所述驱动转动机构(340)驱动多孔板二(330)转动时,多孔板一(320)的通孔一(321)与多孔板二(330)的通孔二(331)从错位到重合状态逐渐变化。

    8.根据权利要求1所述的slm增材制造装置,其特征在于,所述铺粉机构(300)包括粉末材料罐(310)、固定连接于粉末材料罐(310)上的多孔板一(320)、转动连接于粉末材料罐(310)的罐口与多孔板一(320)之间的多孔板二(330)、固定连接于粉末材料罐(310)上的多孔板三(350)以及驱动多孔板二(330)转动的驱动转动机构(340),多孔板一(320)、多孔板二(330)和多孔板三(350)依次从下至上层叠分布,其中,多孔板一(320)的通孔一(321)与多孔板三(350)的通孔三(351)错位分布;初始状态,多孔板二(330)的通孔二(331)与多孔板三(350)的通孔三(351)重合,正好一定量的粉末材料在通孔二(331)内,驱动转动机构(340)驱动多孔板二(330)转动时,多孔板一(320)的通孔一(321)与多孔板二(330)的通孔二(331)从错位到重合状态逐渐变化,并且通孔二(331)的内壁推动其内的粉末材料从通孔一(321)落下至成型罐(200)内,随后转动多孔板二(330)使通孔一(321)与通孔二(331)重新错位,如此反复进行铺粉操作。

    9.根据权利要求7或8所述的slm增材制造装置,其特征在于,所述驱动转动机构(340)包括转动电机(341)、围绕并固定于多孔板二(330)外周的齿轮圈(342)和设置于转动电机(341)输出轴上的齿轮二(343),所述齿轮圈(342)与齿轮二(343)啮合。

    10.一种slm增材制造方法,其特征在于,使用如权利要求1-9任一项所述的slm增材制造装置,包括以下步骤:


    技术总结
    本发明属于增材制造技术领域,具体涉及一种SLM增材制造装置及方法,装置包括旋转机构、多个成型罐、铺粉机构和激光组件,旋转机构驱动多个成型罐依次经过铺粉机构和激光组件的下方,通过旋转机构带动成型罐旋转,使成型罐旋转推进,并在铺粉机构下方停留,通过铺粉机构向成型罐内铺设一层所需的粉末材料,然后成型罐再旋转至激光组件下方,激光组件对该成型罐进行激光烧结时,后续的成型罐同步进行粉末材料的铺设,多个成型罐周期循环进行铺粉和激光烧结,做到单次铺粉时间短,用量少,且激光烧结和铺粉同时进行,不再出现将全部零件加工一遍,才能进入下一流程的情况,减少操作步骤所需时间,提高效率。

    技术研发人员:李家乐,刘程程,黄青军,余碧涛
    受保护的技术使用者:湖南高创翔宇装备科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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