[发明专利]一种新型熔覆3D打印设备

说明书

本发明公开了一种新型熔覆3D打印设备，包括成型室、三维成型系统和熔覆系统，三维成型系统固定于成型室内，熔覆系统的喷嘴固定于三维成型系统上。三维成型系统包括Y轴移动装置和安装于Y轴移动装置上的X轴‑Z轴联动移动装置，使熔覆系统的喷嘴可上下前后左右运动。三维成型系统还包括旋翻装置，旋翻装置位于喷嘴的下方，打印基板固定于旋翻装置上后可根据成型需要进行旋转和翻转，全方位满足3D打印的成型要求。三维成型系统采用PLC控制器结合运动控制卡的复合控制系统，将运动控制卡打印成型路径规划及自动调节机制的优点融入到激光熔覆3D打印过程中，通过复合控制系统共同完成路径优化、送粉优化的过程，从控制上保证能完成复杂花样高精度成型。

技术领域

本发明属于熔覆3D打印成型领域，具体为一种新型熔覆3D打印设备。

背景技术

近些年来，金属3D打印在增材制造领域取得了巨大进展，拥有很高的应用价值。目前不少金属3D打印设备能够精确、高效的完成增强型结构器件，为制造技术提供了新的途径，其应用领域遍及航空航天、医疗设备、机械制造、电子信息行业等。金属3D打印中的激光工程净化成型(LENS)在金属3D打印领域取得了很好的成效，激光照射喷嘴输送的粉末流，即激光与输送粉末同时工作，将熔覆材料直接送入激光中，熔融的粉末按照路径设计完成第一层的熔覆，随后以相同的方式在上一层的基础上完成第二层熔覆，重复上述过程完成三维成型。

传统激光熔覆3D打印设备多采用数控加工系统完成三维成型过程，即控制多轴的三维移动和熔覆系统的开断运行，数控加工系统拥有多轴端口输出，能够完成多轴运动控制、激光器控制及送粉系统等多种控制。但是这类控制系统成本较高，并且该系统如果单纯用于金属3D打印，数控加工系统中诸多功能处于闲置状态，同时该控制系统对三维成型过程存在一定适应性问题，数控加工为了保证切削过程正常运行，会在转角(切削转弯)过程中迅速减速，以一个较低的速度过度转角加工，尤其是在非圆角过程中，运行速度会出现降为零的情况。由于数控加工系统不存在根据速度信号调节送粉信号的机制，因此在激光熔覆3D打印过程中，受控于数控加工系统的送粉系统不会根据运行速度而调节送粉量，造成转角过度区域过量堆积成型，过量堆积造成同一层面高度不同或者局部变形，影响了成型精度，在非圆角或复杂模型的情况下这种过量堆积会造成最终成型件精度较差甚至是变形的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能满足复杂成型精确效果的新型3D打印设备。

本发明提供的这种新型熔覆3D打印设备，包括成型室、三维成型系统和熔覆系统，三维成型系统固定于成型室内，熔覆系统的喷嘴固定于三维成型系统上。所述三维成型系统包括Y轴移动装置和安装于Y轴移动装置上的X轴-Z轴联动移动装置，使熔覆系统的喷嘴可上下前后左右运动，三维成型系统还包括旋翻装置，旋翻装置位于喷嘴的下方，打印基板固定于旋翻装置上后，可根据成型需要进行旋转和翻转，全方位满足3D打印的成型要求。

上述技术方案的一种实施方式中，所述成型室为采用高强度金属制作的封闭式框体，其侧壁设置有透明密封窗，其侧壁固定有用于给成型室内提供密封空间环境的气体循环装置。

上述技术方案的一种实施方式中，所述三维成型系统还包括底座板和支撑架，支撑架包括开口朝下的U型架和U型架顶面两侧的支撑耳板，U型架的两侧板固定于底座板上。

上述技术方案的一种实施方式中，所述Y轴移动装置有包括Y轴滑块、Y轴传动丝杆和Y轴伺服电机；Y轴滑块的横截面形状为倒凸字头形，Y轴传动丝杆对称连接于Y轴滑块上端两侧的水平板上，Y轴伺服电机连接于Y轴传动丝杆的一端。

上述技术方案的一种实施方式中，所述Y轴滑块底板的顶面有滑轨，支撑架的U型架顶板的底面有滑槽，滑轨插入滑槽中装配，Y轴滑块沿滑槽运动的同时，滑槽还对滑轨起支撑作用。