[发明专利]一种超大幅面3D打印设备

说明书

本发明公开了一种超大幅面3D打印设备，属于3D打印技术领域，其包括打印机构和铺粉机构，打印机构和铺粉机构采用分体式结构；所述的铺粉机构包括打印工作平台、储粉漏斗和辊筒，储粉漏斗和辊筒位于打印工作平台上方，铺粉机构配置第一运动控制单元；所述的打印机构配置有用于控制打印机构在打印工作平台上方移动的第二运动控制单元；所述的打印机构包括打印工作腔和激光振镜单元，打印工作腔的底部与打印工作平台之间存在间隙，打印工作腔内设有位置相对的进风口和出风口，用于去除打印过程中飞溅的粉末。本发明打印机构的打印工作腔无需做的很大，对于超大幅面3D打印而言，可以保证风场的有效性，更好地将飞溅的粉末清除，保证打印质量。

技术领域

本发明属于3D打印机技术领域，尤其涉及一种超大幅面3D打印设备。

背景技术

3D打印中SLA、SLS、SLM采用的方式是以振镜反射单束激光，在二维工作平面上进行图像扫描打印。在激光扫描增材领域中，振镜的扫描幅面受到扫描偏转角和焦距等因素的限制，导致单一振镜成型幅面约束于350mm×350mm以内。大幅面增材制造设备往往采用过振镜组合方式，即单一设备配备多组套振镜扫描系统。多振镜扫描通过扫描幅面的拼接增大了成型幅面，目前业内打印幅面超过1米的3D打印设备均使用多振镜拼接增大幅面的方式。

目前3D打印机的常规结构包括提供保护气体环境的打印工作腔、铺粉机构、升降机构、激光扫描机构，对于金属3D打印机还包括用于将飞溅的金属颗粒吹掉的循环风场机构，对于3D打印机特别是金属3D打印机，要实现超大幅面的打印，存在以下问题：

1、3D打印机需要一个比打印幅面更大的打印工作腔，用来给打印工作面提供打印保护气体，然而对于10米以上的打印幅面需要超大型的打印工作腔，同时还要保证密封性能，进而提供保护气体的工作环境，其制作难度非常大；

2、对于金属3D打印中去除打印飞溅颗粒的风场机构，随着进风口和出风口距离增大，飞溅颗粒能够被风场吹离打印工作面的比例降低，根据实际经验，出风口和进风口的间距超过500mm以上，风场系统已经无法彻底的将飞溅颗粒吹离，对于打印幅面超过10米的超大型金属3D打印设备，超过10米的出风口和进风口的间距，已经对金属打印的飞溅颗粒没有任何去除作用了；

3、对于10米以上的打印幅面，如果使用多激光振镜拼接的方式覆盖整个打印工作幅面，以每个激光振镜覆盖350*350mm为例，10m*10m的打印幅面需要超过800只以上的激光振镜才能覆盖整个打印工作面，打印设备成本高；

4、对于超大幅面打印的零件，通常大部分都会是镂空的，会出现很多打印头正下方并无打印数据，除非针对每个打印零件，定制打印头的排列方式，在此情况下设备的应用就会受到很大限制，对于不同的打印零件就需要定制不同的设备，比如打印一个圆环状零件需要适配的打印头的分布如图1所示。

综上所述，多激光拼接可以增大打印幅面，但是增加幅度也有限，因此目前业内最大打印幅面的设备也仅为1~2米，对于超大尺寸的零件进行3D打印，如10米以上的打印幅面，目前所已知的技术方案均无法实现。

发明内容

本发明提供了一种超大幅面3D打印设备，以解决现有3D打印设备无法实现幅面超过10米的超大尺寸零件打印的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

本发明涉及的一种超大幅面3D打印设备，其包括打印机构和铺粉机构，所述的打印机构和铺粉机构采用分体式结构；所述的铺粉机构包括打印工作平台、储粉漏斗和辊筒，储粉漏斗和辊筒位于打印工作平台上方，储粉漏斗用于向打印工作平台提供金属粉末，辊筒用于将金属粉末抹平，铺粉机构配置第一运动控制单元；所述的打印机构配置有第二运动控制单元，第二运动控制单元用于控制打印机构在打印工作平台上方移动；所述的打印机构包括打印工作腔和激光振镜单元，激光振镜单元发出的激光透过打印工作腔后用于在打印工作平台进行图像扫描打印，所述的打印工作腔的底部与打印工作平台之间存在间隙，所述的打印工作腔内设有位置相对的进风口和出风口，用于去除打印过程中飞溅的金属粉末。