[发明专利]一种提高工件成型质量的3D打印装置及方法

权利要求书

1.一种提高工件成型质量的3D打印装置，包括箱体、过滤系统、鼓风机、吹风装置、粉缸、加工缸；其特征在于：还包括气氛加热箱；所述的箱体为真空箱体、安装在真空箱体外部的鼓风机将气体吹入真空箱体内部；气氛加热箱对加工缸四周气氛进行加热，使加工阶段保证加工区域维持恒定的热吹风，并在冷却阶段，保证工件按照预设的冷却梯度进行冷却；整个打印过程，加工缸四周气氛经吹风装置吹出，之后经过滤系统过滤；

所述的气氛加热箱包括气氛箱壁、隔热石棉、加热板；所述的气氛箱壁用于在加工缸四周形成一个封闭密封的空间，加热板安装在气氛箱壁的四壁内部且二者之间安装隔热石棉；所述的气氛箱壁上留有气体进口，气体经该进口进入所述的封闭密封空间内。

2.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于：所述的加热板通过运行在工控机上的温度控制器进行温度控制，加热板上安装温度传感器，模拟量输入模块采集温度传感器的信号进行模数转换后输入至温度控制器，由温度控制器实现加热板在加工阶段及冷却阶段的温度控制。

3.根据权利要求2所述的3D打印装置，其特征在于：所述的加工阶段温度控制流程如下：

温度控制器将接收的数字信号与预设的加热温度进行比较，得到温度差值，根据差值产生PWM控制量信号，由PWM控制量信号控制加热继电器的通断，使得加热板的温度达到预设的加热温度。

4.根据权利要求3所述的3D打印装置，其特征在于：所述的预设的加热温度范围200～300℃，根据具体的打印对象确定。

5.根据权利要求2所述的3D打印装置，其特征在于：所述的冷却阶段温度控制流程如下：

温度控制器根据具体打印对象，按照预设的梯度生成一系列温度设定值，首先控制加热板温度达到所述温度设定值的最大值，之后按照一定的时间间隔控制加热板温度依次达到下一个较低的温度设定值；

所述控制加热板温度达到温度设定值通过将接收到的数据信号与该设定值进行比较，根据温度差值产生PWM控制量信号，由PWM控制量信号控制加热继电器通断实现。

6.根据权利要求1-5之一所述的3D打印装置，其特征在于：还包括一级气氛加热装置，安装在真空箱体外部的一级气氛加热装置对鼓风机出风口端出来的气体进行加热，加热后的气体进入真空箱体内部，然后进入到气氛加热箱，经过气氛加热箱加热后的气体经过吹风装置吹出，在加工区域形成恒定的热吹风。

7.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于：所述的鼓风机配有变频器，实现工艺试验过程中自由调节风速。

8.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于：所述的过滤系统包括四级净化装置，前三级净化装置用于过滤循环气氛中的杂质颗粒，最终过滤等级至少达到H13级，最后经水氧净化装置滤除循环气氛中的水分子和氧分子，之后气体重新进入鼓风机形成闭合回路。

9.根据权利要求1或8所述的3D打印装置，其特征在于：通过安装在真空箱体上的水含量分析装置和氧分析装置分析真空箱体内气氛环境的水含量以及氧含量，进而实现真空箱体内水含量以及氧含量的实时监测。

10.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于：所述的吹风装置由多个平流型喷嘴呈线性规则排列组成。

11.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于：所述的粉缸位于加工缸一侧，为零件成形提供粉末，粉末供给方式包括下送粉方式、上送粉方式。