一种三维打印装置及其导叶旋转式铺粉装置的制作方法

本发明涉及一种快速成型设备及其零部件，具体地说，涉及一种三维打印装置用的导叶旋转式铺粉装置及以该导叶旋转式铺粉装置构建的三维打印装置。

背景技术：

在三维打印技术中，粉末粘合成型(三维p)、选择性激光烧结(sls)及选择性激光熔融(slm)技术均需进行铺粉操作；这三类三维打印装置通常包括控制单元，用于盛装铺设出的粉末层及固结出三维物体的打印平台，受控制单元控制地在打印平台上铺设预定层厚粉末层的铺粉装置，及受控制单元控制地在粉末层上有选择地使部分粉末固结成体结构层的固结装置。在粉末固结过程中，粉末粘合成型技术为使用固结装置在粉末层上有选择地喷洒粘结剂以固结出当前打印层，选择性激光烧结与选择性激光熔融技术均为使用激光器在粉末层上有选择性地烧结部分粉末层以固结出当前打印层；完成当前层粉末固结成型之后，控制单元控制打印平台向下移动将要打印切片层的厚度或控制铺粉装置朝上移动将要打印切片层的厚度，并进行下层铺粉操作。

当前的铺粉装置为使用铺粉辊以平动方式进行铺粉，存在铺粉不均匀及铺粉效率低等问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种用于构建三维打印装置的导叶旋转式铺粉装置，以在提高其铺粉均匀性的同时，提高铺粉效率；

本发明的另一目的是提供一种由上述导叶旋转式铺粉装置构建的三维打印装置。

为了实现上述目的，本发明提供的导叶旋转式铺粉装置包括铺粉单元与驱动单元；铺粉单元可绕铺粉旋转轴转动预定角度，包括储粉仓及固设在该储粉仓下方且与其连通的一个以上的导叶槽结构；导叶槽结构包括槽口朝下布置的铺粉槽，用于控制槽口的开启大小的遮板，及设于槽口侧旁的铺粉刮板；槽口与铺粉刮板均自铺粉旋转轴沿铺粉旋转轴的径向延伸布置；驱动单元用于驱动遮板相对铺粉槽绕铺粉旋转轴转动以启闭槽口及改变槽口的大小，及驱动铺粉单元绕铺粉旋转轴转动以进行铺粉。

在工作过程中，通过驱动单元驱动遮板相对铺粉槽绕铺粉旋转轴转动而可改变铺粉槽槽口的大小，从而可控制铺粉层的厚度，并在铺粉的同时，使用铺粉刮板对粉层进行同步刮匀铺平，从而有效地提高铺粉质量；由于其槽口与铺粉刮板沿径向布置，从而可通过旋转小于等于360度的角度就可完成一层铺粉，有效地提高铺粉效率。

具体的方案为槽口为顶点位于铺粉旋转轴上且两边均沿径向布置的三角形槽口，铺粉刮板为平板。将铺粉槽槽口设置成三角形槽结构，且槽两边沿径向布置，从而可使每处槽口的周长与该周长所在位置处的铺粉量成正比，有效地提高铺粉均匀性。

更具体的方案为铺粉单元包括旋转铺粉模块与旋转遮板模块；旋转遮板模块包括下端敞口的支撑圆筒及径向外端固设在支撑圆筒的内壁上的遮板，支撑圆筒的中心轴线沿铺粉旋转轴线布置；旋转铺粉模块相对支撑圆筒可绕铺粉旋转轴转动地套装在支撑圆筒内，包括储粉仓及铺粉槽，储粉仓为中心轴线沿铺粉旋转轴布置的扁圆筒结构；扁圆筒结构的筒底壁设有构成铺粉槽邻近铺粉旋转轴的内槽段部的缺口，铺粉槽远离铺粉旋转轴的外槽体部自扁圆筒结构的侧壁朝外延伸。结构简单实用。

再具体的方案为扁圆筒结构与外槽体部的顶壁上均设有通过软输粉管与供粉仓连通的进粉孔。

优选的方案为导叶槽结构的数量为两个以上且相邻两个导叶槽结构之间的夹角相等。将铺粉旋转角缩小至180度以下，以进一步提高铺粉效率。

为了实现上述另一目的，本发明提供的三维打印装置包括控制单元、机架及安装在机架上的打印平台和受控制单元控制的铺粉装置与固结装置，其中，铺粉装置为上述任一技术方案所描述的导叶旋转式铺粉装置。

由于该三维打印装置使用了上述导叶旋转式铺粉装置，可在提高铺粉均匀度的同时，提供铺粉效率。

附图说明

图1为本发明三维打印装置实施例中铺粉装置的结构示意图；

图2为本发明三维打印装置实施例中铺粉装置在略去软输粉管后的结构示意图；

图3为本发明三维打印装置实施例中旋转遮板模块的结构示意图；

图4为本发明三维打印装置实施例中旋转铺粉模块的结构示意图；

图5为本发明三维打印装置实施例中旋转铺粉模块与旋转遮粉模块间的第一种配合状态示意图；

图6为图5中a局部放大图；

图7为本发明三维打印装置实施例中旋转铺粉模块与旋转遮粉模块间的第二种配合状态示意图；

图8为图7中b局部放大图；

图9为本发明三维打印装置实施例进行打印三维物体的过程示意图。

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

以下各实施例主要针对本发明三维打印装置，由于本发明三维打印装置采用了本发明导叶旋转式铺粉装置，在三维打印装置实施例中的说明中已包含对导叶旋转式铺粉装置实施例的说明，不再对导叶旋转式铺粉装置实施例进行赘述。

本发明主要是对三维打印装置中铺粉装置的结构进行改进，以在提高铺粉均匀性的同时，提高铺粉效率，三维打印中打印平台、固结装置等其他零部件结构可采用现有产品的结构设计。

三维打印实施例

参见图1、图2及图9，本发明三维打印装置包括控制单元、机架及安装在该机架上的打印平台1、固结装置2与铺粉装置3。

打印平台1为一安装在机架上且上端敞口的圆筒体结构，其下端安装有驱动机构，用于驱动整个打印平台1在z轴向上往复上下移动。其中，z轴向构成本实施例中的竖向，xoy平面构成本实施例中的横向。

固结装置2固设在打印平台1的正上方，包括激光系统21及基于光寻址光阀技术的振镜系统22，其用于向铺设在打印平台1上的粉层进行部分有选择地激光烧结或激光熔融，以固结出当前打印层。

参见图1至图4，铺粉装置3为导叶旋转式铺粉装置，包括铺粉单元与驱动单元，铺粉单元包括旋转遮板模块4与旋转铺粉模块5。

如图1至图3所示，旋转遮板模块4包括支撑圆筒40及三块遮板41，支撑圆筒40为下端敞口而上端由筒顶壁43封闭的筒体结构，遮板41为自铺粉旋转轴30沿铺粉旋转轴30的径向延伸布置的三角板结构，且该三角板结构的两边沿该铺粉旋转轴30的径向延伸布置，三块遮板41的径向里端相交接于铺粉旋转轴30处，径向外端固设在支撑圆筒40的内壁上，在每块遮板41的下方固设有支撑肋板42，支撑圆筒40的中心轴线沿铺粉旋转轴30布置；筒顶壁43上设有多个进粉孔400。

如图1、图2及图4所示，旋转铺粉模块5包括储粉仓50及槽口朝下布置的铺粉槽51；储粉仓50为中心轴线沿铺粉旋转轴布置的扁圆筒结构，该扁圆筒结构的筒底壁设有构成铺粉槽51邻近铺粉旋转轴30的内槽段部511的缺口500，铺粉槽51远离铺粉旋转轴30的外槽体部512自扁圆筒结构的侧壁朝外延伸，且在该侧壁处形成有构成连接外槽体部512与内槽段部511的缺口，整个铺粉槽51的槽口为顶点位于铺粉旋转轴30上且两边均沿铺粉旋转轴30的径向布置的三角形槽口。扁圆筒结构的上端与沿铺粉旋转轴30布置的传动轴61固定连接，传动轴61的上端穿过筒顶壁43的中心孔后与驱动电机62的转子轴固定连接，即驱动电机62与传动轴61一起构成驱动旋转铺粉模块5相对旋转遮板模块4绕铺粉旋转轴30转动的驱动器，即旋转铺粉模块5相对支撑圆筒40可绕铺粉旋转轴30转动地套装在支撑圆筒40内；在铺粉槽51的槽口侧旁固设有铺粉刮板52，该铺粉刮板52自铺粉旋转轴30沿铺粉旋转轴30的径向延伸布置的平板，即沿铺粉单元绕铺粉旋转轴30的旋转铺粉方向，铺粉刮板52位于铺粉槽51槽口的下游。

铺粉槽51、铺粉刮板52及遮板41一起构成本实施例中的导叶槽结构，即该导叶槽结构固设在储粉仓50下方且与储粉仓50连通，从而使储粉仓50内打印粉落入铺粉槽内并实现铺粉。

如图1至图8所示，通过驱动电机62驱动旋转铺粉模块5相对旋转遮板模块4绕铺粉旋转轴30转动预定角度，即使遮板41相对外槽体部512绕铺粉旋转轴30转动预定角度至开启或关闭铺粉槽51的槽口，且对铺粉槽51的槽口大小进行调整，即如图5至图8所示，随着遮板41朝远离铺粉刮板52的方向转动的过程中，铺粉槽51的槽口逐渐增大

在圆筒结构上设有进粉孔501及在外槽体部512的顶壁上设有进粉孔5120，这些进粉孔通过软输粉管与进粉孔400连通，进粉孔400通过软输粉管与供粉仓连通，从而将供粉仓内的打印粉供给储粉仓50后再供给铺粉槽51进行铺粉操作。

导叶槽结构的数量可选一个或两个以上，优选为3个、4个或5个，在本实施例中选为3个。

在本实施例中，驱动单元包括驱动器6及用于驱动整个铺粉单元相对机架绕铺粉旋转轴30转动预定铺粉角度的第二驱动器。

参见图1至图9，本发明三维打印装置中，打印平台1在竖向驱动机构的驱动下而能在z轴向上往复上下移动，而铺粉装置2在横向驱动机构的驱动下能够在xoy平面内平移，即铺粉装置2受控制单元控制地相对打印平台1可沿平行铺粉旋转轴30的竖向往复移动及可沿垂直于竖向的横向往复移动。

控制单元包括处理器与存储器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，能实现以下步骤：

设定步骤s1，根据预铺粉厚度，通过驱动器6驱动遮板41相对铺粉槽51绕铺粉旋转轴30转动预定角度以设定铺粉槽的槽口大小。

铺粉步骤s2，通过第二驱动器驱动铺粉单元绕铺粉旋转轴30转动预定铺粉角度以在待打印面上铺设粉层，同步使用铺粉刮板52对铺设的粉层进行刮匀铺平。对于预定铺粉角度，其等于360度与导叶槽结构的数量之比，在本实施例中为120度。

固结步骤s3，在完成铺粉并刮匀后，驱动遮板41相对铺粉槽51绕铺粉旋转轴30转动以关闭铺粉槽的槽口，并驱动铺粉单元相对打印平台1先沿竖向移动再沿横向移动以退出打印平台1的上方，再开启固结装置3进行有选择地固结部分粉层02，而保留部分粉层01为粉末状态，以为后续粉层提供支撑的同时，又可回收未固结的部分打印粉。在本实施例中，先驱动打印平台1沿沿z轴向下移动至铺粉装置2退出打印平台1，即铺粉装置2沿横向移动时能避让打印平台1，接着控制驱动机构驱动铺粉装置2沿横向移动至不会遮挡固结装置3所发出固结激光的光路。

通过上述三个步骤完成一层粉层的铺设与固结，固结粉层02与未固结粉层01的上表面构成下一粉层的打印面，在铺设下一粉层时，铺粉装置2沿横向移动归位，接着驱动打印平台1沿z轴上升至打印面与铺粉刮板52的下边沿的间距为预打印粉层的厚度。

在本发明中，铺粉旋转轴30的径向被配置为一点绕铺粉旋转轴30旋转一周形成的圆的径向。