[发明专利]带铺粉监控装置的3D打印机

说明书

技术领域

本发明涉及增材制造领域，尤其是“分层制造、逐层叠加”形成工件的3D打印机。

背景技术

3D打印技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。由于所用成型材料的不同，3D打印机的成形原理、以及结构形式也各有不同，逐层铺粉成型的3D打印机是目前较为成熟的结构之一，包括金属粉、非金属粉打印机，其基本运行步骤有三步，如图9所示，第一步：送粉；供粉装置将待用粉送到铺粉刮刀前面。第二步：铺粉；铺粉刮刀水平移动，将待用粉铺平。第三步：烧结、或固化；烧结装置、或固化装置工作，将实用粉烧结、或固化。这简单的三步是一个长时间重复工作的过程，在这一漫长的重复工作过程中，任意一次的一步出现问题，所打印的零件就会报废，所以，人们在设计机器的时候充分考虑每一步运行的可靠性；但是，不可预见因素引起的铺粉缺陷，所造成的零件报废问题也是相当严重的。

发明内容

为了解决铺粉缺陷造成的零件报废问题，本发明提供一种带铺粉监控装置的3D打印机，该打印机设有铺粉监控装置，通过此装置对每一层烧结、或固化前的铺粉形态进行检查，并对检查结果、或铺粉缺陷进行处置、或报警。

本发明采取的技术方案是：供粉装置、活塞、成型缸、收粉缸、铺粉刮刀装置、摄像头、烧结、或固化装置和控制系统等构成了逐层铺粉成型的3D打印机；打印机的活塞在成型缸的腔内，活塞能够沿成型缸上下精准移动；铺粉刮刀装置在活塞的上方，能够沿其导轨左右水平往复运动；供粉装置在成型缸上方的一侧，具有按时、按量供粉的功能；烧结、或固化装置置于活塞的上方，用以完成烧结、或固化每一层铺好的实用粉；其特点是：在成型缸的上方设有摄像头，其镜头直对烧结、或固化面，摄像头通过导线与控制系统相连接，摄像头用于拍摄、或扫描铺粉后的铺粉面形态。

本发明的有益效果是，摄像头对每一层烧结、或固化前的铺粉形态进行检查，并把铺粉面的图片、或扫描影像信息传给控制系统，控制系统把传来的图片、或影像信息与预先存储在系统内的图片、或影像信息进行比对，并判断铺粉是否有效，若铺粉有效，控制系统则指令烧结、或固化装置正常工作，完成烧结、或固化；若铺粉失效，控制系统则指令铺粉刮刀装置、供粉装置等再重复一次铺粉过程，摄像头对烧结、或固化前的铺粉形态再次进行检查，直至铺粉有效、或发出报警，使整个铺粉过程形成闭环控制，使打印成品率得到很大提高。

附图说明

图1是3D打印机主机剖视示意图，正在铺粉状态。

图2是图1的A-A剖视示意图。

图3是图1的另一状态示意图，处在铺粉完成状态。

图4是图3的B-B剖视示意图。

图5是图1的另一状态示意图，正在烧结、或固化状态。

图6是图5的C-C剖视示意图。

图7是图1的另一状态示意图，处在烧结、或固化完成状态。

图8是图7的D-D剖视示意图。

图9是公知3D打印机运行步骤循环示意图。

图10是本发明3D打印机运行步骤循环示意图。

图中：1.供粉箱，2.待用粉，3.供粉装置，4.使用粉，5.活塞，6.成型缸，7.余粉，8.收粉缸，9.工件，10.铺粉刮刀装置，11.摄像头，12.烧结、或固化装置。

具体实施方式

如图1～图8所示，供粉装置（3）、活塞（5）、成型缸（6）、收粉缸（8）、铺粉刮刀装置（10）、摄像头（11）、烧结、或固化装置（12）和控制系统等构成了逐层铺粉成型的3D打印机；打印机的活塞（5）在成型缸（6）的腔内，活塞（5）能够沿成型缸（6）上下精准移动；铺粉刮刀装置（10）在活塞（5）的上方，能够沿其导轨左右水平往复运动；供粉装置（3）在成型缸（6）上方的一侧，具有按时、按量供粉的功能；烧结、或固化装置（12）置于活塞（5）的上方，用以完成烧结、或固化每一层铺好的实用粉；其特点是在成型缸（6）的上方设有摄像头（11），其镜头直对烧结、或固化面，摄像头（11）通过导线与控制系统相连接，摄像头（11）用于拍摄、或扫描铺粉后的铺粉面形态。

如图1～图9所示，3D打印机生产零件的基本过程是：铺粉-烧结、或固化，再铺粉-再烧结、或再固化，一层一层长时间工作循环的过程；每一次工作循环开始，铺粉刮刀装置（10）首先运行到供粉装置（3）的一侧，供粉装置（3）将待用粉（2）从供粉箱（1）中取出，并按定量送给铺粉刮刀装置（10），铺粉刮刀装置（10）水平运行，将待用粉（2）在成型缸（6）的上方铺平，并把多余的余粉（7）推到收粉缸（8）中；其特点是摄像头（11）对每一层烧结、或固化前的铺粉形态进行检查，并把铺粉面的图片、或扫描影像信息传给控制系统，控制系统把传来的图片、或影像信息与预先存储在系统内的图片、或影像信息进行比对，并判断铺粉是否有效，若铺粉有效，控制系统则指令烧结、或固化装置（12）正常工作，完成烧结、或固化；若铺粉失效，控制系统则指令铺粉刮刀装置（10）、供粉装置（3）等重复一次铺粉过程，摄像头（11）对烧结、或固化前的铺粉形态再次进行检查，直至铺粉有效、或发出报警，对整个铺粉过程构成闭环控制，使打印零件的成品率得到很大提高。