[发明专利]长方体形3D打印装备及3D打印机

说明书

本发明涉及激光选区熔化金属3D打印技术领域，尤其是涉及一种长方体形3D打印装备及3D打印机。该长方体形3D打印装备包括：构建成型装置和粉末供应系统；铺粉装置用于将送粉装置内的金属粉末以碾压式的铺粉方式铺设在作业台上；平粉件驱动机构与平粉件连接，用于驱动平粉件在作业台上方往复移动，以将作业台上的金属粉末抹平；平粉件驱动机构用于与3D打印机的控制系统电连接。铺粉装置以碾压式的方式将金属粉末铺设在作业台上，平粉装置将作业台上的金属粉末抹平，从而提高了作业台上的金属粉末层的平实度，可有效提高构成件的致密度和外表光洁度，满足成型长度≥3m的大尺寸长方体形构成件的加工条件。

技术领域

本发明涉及激光选区熔化金属3D打印技术领域，尤其是涉及一种长方体形3D打印装备及3D打印机。

背景技术

增材制造3D打印技术是一种以数字模型文件(CAD)为基础，运用粉末状金属、PVC、树脂、纤维等材料，通过熔融沉积、激光烧结、激光熔化、激光固化、激光熔覆的方式，通过专用软件对CAD三维构型物体，进行切片降维，然后按片逐层打印物体的构造技术，是制造业中正在迅速发展的一项新兴技术，在英国《经济学人》杂志《第三次工业革命》一文中被称为第三次工业革命的重要标志之一。

激光选区熔化金属3D打印技术是在计算机程序的控制下利用高能量密度激光束进行扫描，将预先铺设好的金属粉末层进行选择性熔化并与基体冶金结合，然后不断逐层铺粉、扫描、熔化，最终完成三维金属零部件的制造过程，是目前增材制造领域应用较多的一种金属3D打印技术。该技术可制造复杂形状的金属零件，其成型件力学性能好、精度高，致密度达传统冶金制成件99％以上，在医疗、航空航天、军工、核电建设、产品研发等领域均有重要应用。

现有技术中的激光选区熔化3D打印机的粉末供应系统和构建室及作业室均为一体化箱式机体设计，作业面边长无论是150mm、还是500mm都是呈方形设计形态，没有呈长方形设计的装备形态。构建室内设置有活塞和活塞板，活塞板上活动放置作业基板，当活塞板推动作业基板升起至与作业室底部差一个金属粉末层作业面厚度时，由供粉装置铺平一个作业面厚度的金属粉末层，即形成作业面，然后由安装在3D打印机顶部的激光系统，通过激光振镜反射激光光束到当前作业面上的金属粉末层，并通过控制系统对激光振镜偏转角度的调节，按当前层切片图形的形态选择性熔化当前金属粉末层，从而完成对构成件当前层的加工作业。当完成当前切片图形金属粉末层作业后，作业台下降一个预设层的高度，粉末供应系统再向作业台铺设一个预设层厚度的金属粉末，然后再由激光系统按当前层切片图形形态进行选择性熔化，按此方法反复加工，层层叠加作业，最终得到完整的成型构件。

但是，现有技术中的金属粉末床激光选区熔化工艺3D打印机由于一体化箱式机体方型作业面的设计，没有大型长方体作业面的装备形态，无法满足利用该技术加工制造大尺寸长方体型构件的需求；而其所采用的供粉系统都是一个单一铺粉辊或一个独立铺粉刷，在大尺寸作业面作业时其工作效率非常低下。而且现有技术生产制造的金属粉末床激光选区熔化工艺3D打印机装备，都是由作业室处吸出剩余粉末，再升起构建室活塞板而后取出作业基板与成型件，机械装备设计单一，取出成型件方法单一，也不具备成型长度超过≥600mm大尺寸长方体型构成件的条件，这已经成为制约该工艺技术加工制造大型长方体型构件的重大技术壁垒。并且，相关技术中的3D打印机在铺粉辊将金属粉末铺送到作业台后，作业台上的金属粉末层平实度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长方体形3D打印装备及3D打印机，以解决现有技术中存在的作业台上的金属粉末层平实度较低的技术问题。