具有双刃刮刀的送铺粉装置及增材制造设备的制作方法

本申请涉及3d打印技术领域，特别是涉及一种具有双刃刮刀的送铺粉装置及增材制造设备。

背景技术：

增材制造技术（additivemanufacturing，简称am）是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接cad模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，由于其不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，因此应用范围非常广。作为增材制造技术之一的选区激光熔化技术（selectivelasermelting，简称slm），近年来的发展也是非常迅速，其主要工艺是：粉末输送装置将一定量粉末送至工作台面，铺粉装置将一层粉末材料平铺在活塞已成型零件的上表面，扫描装置按照该层的截面轴廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末的温度升至熔化点，粉末熔化烧结并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺粉装置又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个三维实体制造。

现有技术的送铺粉装置，一般采用单刮刀进行单向送铺粉。为了进一步提高铺粉的工作效率，也有采用单刮刀实现双向送铺粉，然而，在此双向送铺粉过程中：当需要向左进行送铺粉时，便由供粉装置下落一定粉量至刮刀的左侧，并由刮刀向左将粉末平铺至成型区域；而当需要向右进行送铺粉时，便由供粉装置下落一定粉量至刮刀的右侧，并由刮刀向右将粉末平铺至成型区域。此方式虽然可以实现双向送铺粉，但由于3d打印的粉末通常具有一定的粘性，使得粉末在下落至刮刀的左侧或右侧的路径中必定会留下一些粉末，而留下的此粉末通常会在铺粉装置的振动下下落而影响粉面的平整性，例如，当刮刀向左将粉末平铺至成型区域时，刮刀右侧通过振动下落的粉末则会影响已经铺好的粉面；而当刮刀向右将粉末平铺至成型区域时，刮刀左侧通过振动下落的粉末也影响了已经铺好的粉面，从而影响了烧结制件的质量，甚至严重的话会造成整个烧结制件的报废。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种提高烧结制件质量，且结构简单的送铺粉装置及增材制造设备。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种具有双刃刮刀的送铺粉装置，包括刮刀固定座，所述刮刀固定座内贯穿设置有第一空腔，所述刮刀固定座上于第一空腔的一端设有一组刮刀，或者所述刮刀固定座上于第一空腔的两端各设有一组刮刀，所述第一空腔用于承接供粉装置下落的粉末，并通过该第一空腔的设有刮刀的端部下落至对应的一组刮刀内，以使该组刮刀将粉末铺送到工作区域。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述刮刀固定座为柱体，且所述刮刀固定座内还贯穿设置有垂直于第一空腔的第二空腔，所述刮刀固定座上于第二空腔的一端设有一组刮刀，或者所述刮刀固定座上于第二空腔的两端各设有一组刮刀。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述第一空腔和第二空腔的容积均大于两层烧结粉末所对应的容积。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述每组刮刀包括两个对称设置在第一空腔或第二空腔端部两侧的两块刀刃，且每块刀刃通过压板固定安装在刮刀固定座上。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述刮刀固定座外部设有防护罩。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述防护罩内部的两侧设有刮粉条，且所述刮粉条远离防护罩内部的一端与刀刃的表面过盈配合。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述送铺粉装置还包括驱动机构，所述刮刀固定座的中心位置设有旋转轴，所述驱动机构通过驱动旋转轴的转动从而带动刮刀固定座进行旋转。

本实用新型还提供了一种增材制造设备，包括供粉装置、成型缸、第一溢粉缸、第二溢粉缸、扫描系统，以及上述任一项所述的具有双刃刮刀的送铺粉装置，所述供粉装置位于送铺粉装置上方，所述成型缸位于工作平面下方，所述第一溢粉缸和第一溢粉缸分别位于成型缸的两侧，且送铺粉装置在第一溢粉缸和第一溢粉缸之间进行往返运动，以将粉末铺送到工作区域。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述第一溢粉缸的靠近送铺粉装置的一侧以及所述第二溢粉缸的靠近送铺粉装置的一侧均设置有粉刷条，以当送铺粉装置将余粉铺送到溢粉缸内时，粉刷条用于与铺送粉装置的刮刀表面过盈配合。

本实用新型的具有双刃刮刀的送铺粉装置及增材制造设备，通过在刮刀固定座内贯穿设置有第一空腔，所述刮刀固定座上于第一空腔的一端设有一组刮刀，或者所述刮刀固定座上于第一空腔的两端各设有一组刮刀，所述第一空腔用于承接供粉装置下落的粉末，并通过该第一空腔的设有刮刀的端部下落至对应的一组刮刀内，以使该组刮刀将粉末铺送到工作区域，使得供粉装置的粉末仅会通过第一空腔内下落到的一组刮刀内，其仅仅与一组刮刀的相对面（即内侧）接触，而不会粘到一组刮刀的外侧，从而大大减少了粉末所飘落的路径，而且在进行双向送铺粉时，也不会因为刮刀运动方向的后侧刃口因粉末飘落而粘粉而造成铺粉粉面失效，从而影响烧结制件的质量。因此，本实用新型不仅提高了烧结制件质量，而且结构简单。

附图说明

图1为本实用新型具有双刃刮刀的送铺粉装置提供的一实施例的侧视图；

图2为本实用新型中一组刮刀的主视图；

图3为本实用新型具有双刃刮刀的送铺粉装置提供的一优选实施例的主视图；

图4为本实用新型增材制造设备提供的一实施例的工作原理简图一；

图5为本实用新型增材制造设备提供的一实施例的工作原理简图二。

图中标记如下：

2.1刮刀、2.2压板、2.3刮刀固定座、2.4旋转轴、2.5供粉装置、2.6防护罩、2.7刮粉条、3.1第一溢粉缸、3.2第一粉刷条、3.3下料口、3.4第一空腔、3.5成型缸、3.6第二粉刷条、3.7第二溢粉缸、3.8第二空腔。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1和图2所示的具有双刃刮刀的送铺粉装置，包括刮刀固定座2.3，所述刮刀固定座2.3内贯穿设置有第一空腔3.4，所述刮刀固定座2.3上于第一空腔3.4的一端设有一组刮刀2.1，或者所述刮刀固定座2.3上于第一空腔3.4的两端各设有一组刮刀2.1，所述第一空腔3.4用于承接供粉装置2.5下落的粉末，并通过该第一空腔3.4的设有刮刀2.1的端部下落至对应的一组刮刀2.1内，以使该组刮刀2.1将粉末铺送到工作区域。在此需说明的是，当第一空腔3.4的两端均设有一组刮刀时，则所述第一空腔3.4的任一端均可用于承接供粉装置2.5下落的粉末，而粉末通过其另外一端下落至对应的一组刮刀2.1内。

优选地，所述刮刀固定座2.3为柱体，且所述刮刀固定座2.3内还贯穿设置有垂直于第一空腔3.4的第二空腔3.8，所述刮刀固定座2.3上于第二空腔3.8的一端设有一组刮刀2.1，或者所述刮刀固定座2.3上于第二空腔3.8的两端各设有一组刮刀2.1。所述第二空腔3.8用于承接供粉装置2.5下落的粉末，并通过所述第二空腔3.8的设有刮刀2.1的端部下落至对应的一组刮刀2.1内，以使该组刮刀2.1将粉末铺送到工作区域。

具体实施中,所述刮刀固定座2.3可为圆柱体、方形主体或者近似圆柱体等等，在此不做具体限制。

在一优选实施例中，所述送铺粉装置还包括驱动机构，所述刮刀固定座2.3的中心位置设有旋转轴2.4，所述驱动机构通过驱动旋转轴2.4的转动从而带动刮刀固定座进行旋转。所述驱动机构可为电机直接驱动，当然还可以为现有技术其它部件，在此不一一例举。

本实用新型的刮刀固定座2.3上可设置一组刮刀2.1。但由于刮刀2.1（包括常用橡胶刮刀、金属刮刀以及陶瓷刮刀）都会存在相对应的磨损。随着3d打印的发展，有部分工件和设备一个成型缸3.5的打印时间会比较长，可能会达到360小时的连续工作或则更久；打印层数也会多达两万多层。刮刀2.1的磨损会比较大，一组刮刀2.1根本无法完成连续打印工作。如果工作中途停止工件必然会有续接痕迹，影响打印质量。

因此，为了解决刮刀2.1磨损导致打印工作不能连续的问题，优选地，可设置多组刮刀2.1，例如，如图1所示中设置了4组刮刀2.1。该四组刮刀2.1分别安装在旋转轴2.4的四个轴向位置。其中一组刮刀2.1在使用时，其它组刮刀2.1闲置避让。其可采用以下两种方式进行替换工作：①一组刮刀2.1使用到刮刀2.1寿命极限前自动切换新刮刀2.1。②轮流使用短时间替换，例如打印1-10层左右旋转一个角度替换一次刮刀2.1，以减少刮刀2.1因不同磨损程度造成的铺粉层厚差。比如现在需要打印一个20000层厚的工件，平时一个刮刀2.1的极限寿命大约是10000层，如果设置3组刮刀2.1，为了保证3组刮刀2.1的磨损一致性，设定每组刮刀2.1工作6次就进行一次刮刀2.1更换。那么当第一组刮刀2.1在位置a和位置d之间走三个来回后在位置c，在等待激光烧结工作的时间内，通过驱动机构驱动旋转轴2.4旋转90度，同时带动刮刀固定座2.3旋转90度，则更换到第二组刮刀2.1工作。同样工作到第三组刮刀2.1时，需要旋转180度又回到第一组刮刀2.1的工作位置。如此循环，直到工作完成。

在此需说明的是，本实用新型虽然仅提到了设置第一空腔3.4和第二空腔3.8，但可根据设计的需要设置更多空腔，如第四空腔、第五空腔等等，同理，也可以根据需要在空腔的一端或两端设置一组刮刀，从而具有更多组刮刀。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述第一空腔3.4和第二空腔3.8的容积均大于两层烧结粉末所对应的容积，最好是略大于两层烧结粉末所对应的容积。这样可使每一次存储在第一空腔3.4或第二空腔3.8的粉末量等于或略大于两层烧结所需粉末量，从而当一组刮刀2.1向前移动一次，铺好一个粉面，待一组刮刀2.1返回接粉位置时，第一空腔3.4或第二空腔3.8内的粉末还可进行第二次铺粉。这样便可以大量节省铺粉时间和铺粉等待时间。

具体实施中，所述每组刮刀2.1包括两个对称设置在第一空腔3.4或第二空腔3.8端部两侧的两块刀刃，且每块刀刃通过压板2.2固定安装在刮刀固定座2.3上。具体实施中，刮刀的材质可以为橡胶或是金属。所述刮刀为材质为橡胶时，刮刀可为一个含有两个刀刃的整体。所述刮刀材质为金属时，刮刀可以为一个含有两个刀刃的整体或者是两个刀刃单独存在并组装成一个整体。作为本实用新型的进一步优选方案，所述刮刀固定座2.3外部设有防护罩2.6，以防止旋转时发生意外或异物掉落。进一步优选地，所述防护罩2.6内部的两侧设有刮粉条2.7，且所述刮粉条2.7远离防护罩2.6内部的一端与刀刃的表面过盈配合。这样不仅能保证一定的密封性，防止第一空腔3.4或第二空腔3.8内的粉末在不需要下粉时不随意下落，即当第一空腔3.4或第二空腔3.8的两端口运动于刮粉条2.7时，通过刮粉条2.7实现两端口的密闭；同时能在进行旋转更换刮刀2.1的同时清洁刮刀2.1的表面，减少不必要的粉末残留和掉落。

本实用新型还提供了一种增材制造设备，包括供粉装置2.5、成型缸3.5、第一溢粉缸3.1、第二溢粉缸3.7、扫描系统，以及上述任一实施例所述的具有双刃刮刀的送铺粉装置，所述供粉装置2.5位于送铺粉装置上方，所述成型缸3.5位于工作平面下方，所述第一溢粉缸3.1和第一溢粉缸3.1分别位于成型缸3.5的两侧，且送铺粉装置在第一溢粉缸3.1和第一溢粉缸3.1之间进行往返运动，以将粉末铺送到工作区域。在此需说明的是，上述供粉装置2.5、成型缸3.5、第一溢粉缸3.1、第二溢粉缸3.7和扫描系统属于本领域的现有技术，因此在此对其具体结构不做详细介绍。

在一优选实施例中，所述第一溢粉缸3.1的靠近送铺粉装置的一侧以及所述第二溢粉缸3.7的靠近送铺粉装置的一侧均设置有粉刷条（具体包括设置在第一溢粉缸3.1的第一粉刷条3.2和设置在第二溢粉缸3.7的第二粉刷条3.6），以当送铺粉装置将余粉铺送到第一溢粉缸3.1或第二溢粉缸3.7内时，第一粉刷条3.2或第二粉刷条3.6用于与铺送粉装置的刮刀2.1表面过盈配合，以将刮刀2.1上可能粘上的轻微粉末刮下，进一步避免了刮刀2.1运动方向反方向上的刃口上可能残留得粉末因运动或振动掉落而影响了已经铺好的粉面，即进一步保证了铺粉粉面的完整性。

为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本发实用新型的技术方案，下面结合附图并以实施例的形式对增材制造设备的工作原理进行具体描述：

如图4和图5所示，送铺粉装置在成型缸3.5上方的位置a与位置d之间移动，多余的粉末都将由送铺粉装置的一组刮刀2.1推向成型缸3.5两端的第一溢粉缸3.1和第二溢粉缸3.7进行集中收集和处理。送铺粉装置停在位置b时进行上送粉接粉动作。送铺粉装置停在位置c为默认刮刀2.1的零点位置（如图4所示），是等待激光烧结工位的位置。

此设备工作时的顺序如下：送铺粉装置由原点位置c走到位置a，然后停在位置b，位置b为供粉装置2.5下粉接粉位置（如图5所示），当送铺粉装置到达后给出位置指令，供粉装置2.5则自动通过下料口3.3向刮刀固定座2.3中的第一空腔3.4或第二空腔3.8下落两次完整粉面所需的粉量。接着送铺粉装置向位置c移动，当刮刀2.1刃口接触刮粉条2.7时，刮刀2.1右侧的刃口向前推粉时可能粘连的粉末可由刮粉条2.7刮下，则在不损害刮刀2.1的同时，可保证刮刀2.1在往a方向行走时，此刀刃上没有多余的残留粉末掉落在铺好的粉面上。此时的位置定位为位置d。然后刮刀2.1返回停顿在位置c，等待此层粉面的激光烧结工作。烧结工作完成后，成型缸3.5下降一个层厚，此时刮刀固定座2.3中第一空腔3.4或第二空腔3.8内还含有一个完整粉面整铺工作所需的粉末量。送铺粉装置由位置c移动到位置b，完成第二次铺粉工作，这样节省了等待刮刀2.1返回和接粉的时间。刮刀固定座2.3继续前移到达位置a，此时位置要求刮刀2.1完全经过第一溢粉缸3.1上方，一组刮刀2.1内中的多余粉末都将推到第一溢粉缸3.1，以保证第二次接粉铺粉都是干净的粉末。

具体实施中，所述刮粉条2.7是一种柔性橡胶类结构，能起到清洁作用的同时，对刮刀2.1没有损害，同时可靠性和使用次数可观，没有磨损物质掉落在粉末内，定期更换即可。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。