[实用新型]带有梯度供粉系统的3D打印机

说明书

带有梯度供粉系统的3D打印机，梯度供粉系统由不少于两个的储料器、和中间有不少于一个隔板的粉料排布器和精确供粉器组成，可以保证两种或两种以上粉体材料始终按要求的体积比定量精确地供给，可以保证每次铺粉层水平面沿垂直于铺粉方向材料组成的梯度变化比例始终是恒定的，通过后续精密的激光选区烧结加工，可以快速获得材料组成连续变化的材料，可以快速获得不同组成材料的组织、物理性能、机械性能数据，可以快速获得功能梯度材料试验样件或零件，对功能材料、新材料的研究开发产生深远影响。

技术领域

本发明涉及一种带有梯度供粉系统的3D打印机，属于增材制造领域。

背景技术

梯度材料是指两种或两种以上性能不同的材料，通过改变这些材料的组成和结构，使其无界面地逐渐变化，而形成的材料。梯度材料这种新颖的材料设计思想，一经提出，立即引起世界各国材料科学工作者的高度重视并对其展开研究，其主要制备方法有粉末成型、物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法(CVD)、等离子喷涂、电铸法、电镀法、自蔓延高温合成法等，这些方法均要求复杂的工艺或设备，缺少简便的制备方法，是限制功能梯度材料进一步发展的重要原因。

随着3D打印技术的快速发展，用3D打印方法进行梯度材料的研究得到广泛关注，如专利CN104923787A介绍了一种梯度材料结构的3D打印方法，采用一套铺粉装置和一套铺粉喷头实现两种材料的混合，并利用激光使粉末材料成形。该发明中的铺粉喷头采用气体送粉，在喷粉时会对成形平台上已有的粉末产生力的作用，导致成形平台上的粉末被吹散，影响下一层的铺粉，最终影响零件的成分梯度控制和尺寸控制。专利CN104439243A介绍了一种金属梯度材料的激光3D打印制备方法，采用喷粉的方式，通过控制送粉器中的粉末组分比，达到控制金属梯度的目的，它采用的是激光熔覆方法，发明制备的零件尺寸精度较差。专利CN106735214A介绍了一种功能梯度材料零件的3D打印装置及3D打印成型方法，采用两个料斗，需要哪种材料就由对应那个料斗供料铺粉。专利CN108213425A介绍了一种用于梯度材料零件3D打印的粉末混合均布方法及装置，这两个专利均是单层是单一材料或是均一组合成分材料，不是连续按比例变化的材料，且粉末混合均布步骤繁杂。

在专利CN108480630A介绍了一种基于选区激光熔化技术制备梯度材料的装置及方法，该装置包括激光扫描振镜及自上而下依次设置的储粉器、混粉器、刮粉板、工作台，以期实现水平面沿垂直于铺粉方向材料组成的梯度变化，其仅强调储粉器底部出口为长方形，储粉器截面或呈双反三角形、或呈三对称三角形或呈四组合三角形，但其没有一个精确供粉装置，无法保证各种粉料始终按要求的体积比、始终定量精确地落入到混粉器中，那样就难以实现水平面沿垂直于铺粉方向材料组成的比例始终是恒定的，就无法保证成形高度方向上材料组成的比例的恒定或一致，这样对梯度材料的设计及研究、对功能梯度材料的开发应用均产生不利影响。因此，保证两种或两种以上粉料始终按要求的体积比、始终定量精确地落入到混粉器中，保证每次铺粉层水平面沿垂直于铺粉方向材料组成的梯度变化比例始终是恒定的这样一种梯度供粉系统、以及开发出一种带有这样梯度供粉系统的3D打印机就显得十分迫切。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有梯度供粉系统的3D打印机，该3D打印机的梯度供粉系统可以保证两种或两种以上粉体材料始终按要求的体积比定量精确地供给，可以保证每次铺粉层水平面沿垂直于铺粉方向材料组成的梯度变化比例始终是恒定的，从而保证成形高度方向上材料组成比例的恒定性和一致性。