[发明专利]定点送粉装置、选区激光熔化成型设备及方法

说明书

本发明公开了一种定点送粉装置、选区激光熔化成型设备及方法，属于增材制造技术领域，定点送粉装置包括送粉驱动单元和电磁驱动单元；送粉驱动单元包括一个或多个送粉缸，送粉缸内用于装填带电荷的金属粉末；电磁驱动单元包括两组复合磁场发生装置；复合磁场发生装置包括铁管线圈和两组铁芯线圈组，每组铁芯线圈组包括两个对称布置在铁管线圈两侧的铁芯线圈，四个所述铁芯线圈围绕在所述铁管线圈四周。本发明通过送粉驱动单元和电磁驱动单元的结构及配合设计，能够实现单种金属粉末的定点定向送粉、多种金属粉末的同时/不同时定点定向送粉、多材料复杂形状定点送粉激光打印、太空无重力/少重力环境下多材料定点送粉选区激光熔化成型。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，更具体地，涉及定点送粉装置、选区激光熔化成型设备及方法。

背景技术

随着社会技术的不断发展，生产制造结构复杂、性能优异的合金构件就成为急需解决的难题。显然，采用单种材料成形的传统零件在很多情况下已难以满足工业应用对材料综合性能的要求，而将多种材料结合在一起的异质材料零件可以拥有单一材料零件不具备的优秀的力学、电、热等性能，具有极大的发展前景以及广阔的应用场合。

传统加工方法制造多材料零部件往往功能比较局限并且生产效率较低，选区激光熔化技术可以摆脱传统加工方法的束缚，直接面向零件的三维属性进行设计与生产，大大简化设计流程，从而促进产品的技术更新与性能优化，可以弥补传统制造工艺的不足，在多材料制备上有着极为广阔的前景。

然而现有的选区激光熔化技术，如图1所示，送粉缸23中的粉末直接堆落在基板41上，然后通过刮板8把粉末刮平铺成一层的厚度h，多余的粉末推入废粉回收缸7，然后利用激光器5进行激光打印成型。这种机构打印单一材料时，能满足我们的使用需求，但是打印多材料时，由于现有的滚轮铺粉手段使得每层只能使用单一材料，打印的多材料只能实现不同层之间材料不同，无法实现单层使用多种材料，也无法定点定向的调控每层不同部位的成分，不同层打印多材料时，由于落粉机构是唯一的，落粉管道只有一条，所以只能通过更换落粉罐里的粉末来实现多材料的打印，然而更换落粉罐里的粉末后，落粉机构中仍有上一种粉末的残留，往往不同材料的结合层附近成分往往难以预计，有着极大的局限性。这极大的地限制选区激光熔化技术在多材料打印的应用，是一个亟待解决的技术难题。

因此，如何在选区激光熔化技术中实现单层使用多种材料打印，以及定点定向调控每层不同部位的成分，同时在使用下一种粉末打印时去除上一种粉末残留以净化成分，成为本领域的技术难题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种定点送粉装置、选区激光熔化成型设备及方法，由此解决现有选区激光熔化成型设备的传统铺粉系统无法对金属粉末定点定向送粉及无法实现单层使用多种材料打印的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了以下技术方案：

一种定点送粉装置，包括：送粉驱动单元和电磁驱动单元，其中，

所述送粉驱动单元包括一个或多个送粉缸，所述一个或多个送粉缸可左右及前后移动，或者可左右移动及绕垂向旋转，所述送粉缸内用于装填带电荷的金属粉末；

所述电磁驱动单元包括两组复合磁场发生装置；所述复合磁场发生装置包括铁管线圈和两组铁芯线圈组，每组铁芯线圈组包括两个对称布置在所述铁管线圈两侧的铁芯线圈，四个所述铁芯线圈围绕在所述铁管线圈四周，所述铁管线圈为铁管外周缠绕线圈构成；其中第一组复合磁场发生装置设置于所述送粉驱动单元的下方，用于对从送粉缸落入其铁管内的金属粉末施加磁场力，以使金属粉末沿着预设的轨迹运行；第二组复合磁场发生装置设置于所述第一组复合磁场发生装置的下方，用于从其铁管入口飞入从所述第一组复合磁场发生装置的铁管飞出的金属粉末，对飞入的金属粉末施加磁场力以矫正其轨迹，使得金属粉末最终从其铁管出口飞出落在基板上的指定位置。

优选地，所述一个或多个送粉缸还可上下移动。