一种模块化增材制造装置和3D打印机

本发明涉及增材制造，具体涉及一种模块化增材制造装置和3d打印机。

背景技术：

1、增材制造(additivemanufacturing,am)，通常被称为3d打印，是一种三维零件快速成型的技术。在目前常用的金属am技术中，激光粉末床熔化(lpbf)，也被称为选择性激光熔化(slm)，是目前最具发展潜力的金属成型技术。该技术在航空航天、医疗器械、模具、汽车等产品定制化程度高、需要快速生产的领域有巨大的应用潜力。目前的新型金属增材制造装备主要是面向工业的大型设备，成型尺寸达到800-1500mm。然而这类大型设备在准备时间长和清理费时费力，每次运行需要大量的粉末，不利于实验昂贵材料进行小批量生产、材料开发和科研实验。基板加热装置在减少增材制造过程中残余应力、减少变形和提高制造质量方面具有独特的优势，是未来金属增材制造的重要发展方向，但是因为大尺寸基板加热到较高温度所需的能量较高、大面积高温对振镜和检测仪器影响较大、且高温时基板和成型缸变形量较大容易引发卡粉故障，目前的大基板加热温度的难以超过250℃，极大地限制了金属增材制造技术的进一步发展。

2、中国专利(cn107344237a)提出一种用于铺粉式增材制造设备的成型缸及缸内活塞截面调整方法，该专利提出了选用不同尺寸的塞体来配合设置在缸体内的活塞，由此组成不同尺寸的成型空间，但该方法需要在改变原有设备的机械结构或大幅度定制成型缸，而且在大尺寸设备下没有对粉末缸和落粉边侧进行同步配合，不能很好做到大幅减少铺粉量和设备利用率。中国专利cn115921906a提出一种基于激光铺粉打印的高温选区熔化装备，是将加热装置分布于成型缸筒四周，在逐层打印中便可以进行500摄氏度的热处理，但该专利只是针对热处理以及500摄氏度的基板预热，不能解决更高温度的预热，而且需要定制成型缸结构以及更大的安装空间来放置液冷装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种模块化增材制造装置，该模块化增材制造装置能够灵活地调整增材加工空间，有效地降低生产成本以及提高加工温度。

2、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、提供一种模块化增材制造装置，包括成型缸和第一缸套，所述成型缸内设第一活塞和第二活塞；

4、所述第一缸套套设于所述成型缸内且延伸至所述成型缸的加工端面；

5、所述第二活塞固定在所述第一活塞的伸缩端，所述第二活塞设于所述第一缸套内；

6、所述第二活塞的伸缩端设有连接块，所述连接块与基板结构可拆卸连接，所述基板结构的外周沿与所述第一缸套的内壁面滑动贴合。

7、在一些实施方式中，所述基板结构开设有通孔，所述通孔的轴线垂直于所述基板结构的端面，热电偶的测温端从下往上贯穿所述通孔，所述基板结构沿着所述热电偶垂直移动。

8、在一些实施方式中，所述基板结构包括基板，所述基板通过螺钉与所述连接块可拆卸连接。

9、在一些实施方式中，所述基板结构包括加热模块和基板，所述基板设于所述加热模块的顶部，所述加热模块可拆卸连接于所述连接块上。

10、在一些实施方式中，所述加热模块包括加热棒、陶瓷块和两个固定支架；

11、所述加热棒的顶部连接所述基板，所述加热棒的底部连接所述陶瓷块；

12、所述基板和陶瓷块的相对两侧分别固定于两个所述固定支架上。

13、在一些实施方式中，两个所述支架的底部分别设有垫板，所述陶瓷块置于所述垫板上。

14、在一些实施方式中，每个所述固定支架包括夹板，所述夹板的上端设有支脚，所述夹板的底部固定于垫板上；

15、所述夹板夹持所述陶瓷块，所述支脚的折弯并抱持所述基板的顶面。

16、在一些实施方式中，还包括粉末缸，所述粉末缸内设有第三活塞、第四活塞和第二缸套；

17、所述第二缸套套设于所述粉末缸内且延伸至所述粉末缸的工作端面；

18、所述第四活塞固定在所述第三活塞的伸缩端，所述第四活塞设于所述第二缸套内，所述第四活塞连接有托板，所述托板的外周沿与所述第二缸套的内壁面滑动贴合。

19、在一些实施方式中，所述成型缸的侧边设有收集盒。

20、本发明一种模块化增材制造装置的有益效果：

21、(1)本发明的模块化增材制造装置，其在原成型缸上设置第一缸套，且在第一缸套内设置与第一缸套配合的第二活塞，有效地调整了原成型缸的加工空间，避免原成型缸空间过大导致材料浪费的问题，在限制的小空间内打印小打印件，更利于提高打印的精确度。

22、(2)本发明的模块化增材制造装置，其第一缸套直接套设在成型缸内，结构简单，实现快速安装和拆卸，不需改变原有装备的结构，减少运行所需粉末，便于灵活地更换所需的缸套，适应性强。

23、(3)本发明的模块化增材制造装置，其第一缸套能有效地阻隔打印的热量扩散到其他部件中，避免其他部件受热过高，因此能提高加工温度，便于提高加工温度。

24、还提供一种3d打印机，包括上述的模块化增材制造装置。

技术特征：

1.一种模块化增材制造装置，其特征在于，包括成型缸和第一缸套，所述成型缸内设第一活塞和第二活塞；

2.根据权利要求1所述的模块化增材制造装置，其特征在于，所述基板结构开设有通孔，所述通孔的轴线垂直于所述基板结构的端面，热电偶的测温端从下往上贯穿所述通孔，所述基板结构沿着所述热电偶垂直移动。

3.根据权利要求2所述的模块化增材制造装置，其特征在于，所述基板结构包括基板，所述基板通过螺钉与所述连接块可拆卸连接。

4.根据权利要求2所述的模块化增材制造装置，其特征在于，所述基板结构包括加热模块和基板，所述基板设于所述加热模块的顶部，所述加热模块可拆卸连接于所述连接块上。

5.根据权利要求4所述的模块化增材制造装置，其特征在于，所述加热模块包括加热棒、陶瓷块和两个固定支架；

6.根据权利要求5所述的模块化增材制造装置，其特征在于，两个所述支架的底部分别设有垫板，所述陶瓷块置于所述垫板上。

7.根据权利要求6所述的模块化增材制造装置，其特征在于，每个所述固定支架包括夹板，所述夹板的上端设有支脚，所述夹板的底部固定于垫板上；

8.根据权利要求1所述的模块化增材制造装置，其特征在于，还包括粉末缸，所述粉末缸内设有第三活塞、第四活塞和第二缸套；

9.根据权利要求1所述的模块化增材制造装置，其特征在于，所述成型缸的侧边设有收集盒。

10.一种3d打印机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的模块化增材制造装置。

技术总结
本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种模块化增材制造装置和3D打印机，该增材制造装置包括成型缸和第一缸套，成型缸内设第一活塞和第二活塞；第一缸套套设于成型缸内且延伸至成型缸的加工端面；第二活塞固定在第一活塞的伸缩端，第二活塞设于第一缸套内；第二活塞的伸缩端设有连接块，连接块与基板结构可拆卸连接，基板结构的外周沿与第一缸套的内壁面滑动贴合，该模块化增材制造装置能够灵活地调整增材加工空间，有效地降低生产成本以及提高加工温度。

技术研发人员：李晟,彭海雄,简昌煌,余博文,杨洋
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：20230620
技术公布日：2024/2/19