[发明专利]一种多材料3D打印装置及打印方法

说明书

本发明公开了一种多材料3D打印装置，包括由上至下依次设置的激光源壳体、成型室壳体及装置底部壳体；所述激光源壳体内设置激光源转换装置；所述成型室壳体内多材料粉末转换装置和铺粉装置；所述装置底部壳体内设置粉末筛选装置、粉末收集装置、成型仓、驱动仓。实现多种粉末原料转换实时供应，降低送粉系统复杂度；筛选粉末中飞溅颗粒，收集粉末可实时再利用，减少粉末原料投入；根据材料吸光率转换不同激光源，保证材料完全熔融，提高打印多材料零件质量。

技术领域

本发明涉及金属3D打印技术领域，尤其涉及一种多材料3D打印装置及打印方法。

背景技术

多材料零件由于兼具多种材料的物理化学特性，在航空航天、军工、船舶、车辆、建筑、电子等方面得到了广泛的运用。选区激光熔融3D打印技术以其高自由度的技术特点，成为多材料零件成型的重要解决方案。目前，市面上所使用的选区激光熔融设备在单一材料零件方面趋于完善，但对于打印多材料零件需要综合考虑设备对多材料的兼容性问题。类比多材料零件增材需求，现有设备仅能实现一种材料的送粉，对于多种粉末打印需要添加多个粉料仓，不同材料之间转化连贯性差；现有设备的单激光源打印不同材料时，仅能通过改变激光功率以满足材料熔融的条件，但不同金属材料对不同激光源表现出相异的吸收率，仅通过改变单一激光源功率材料无法完全熔融，降低了多材料零件成型质量；对于贵金属粉末打印，现有设备需要一次性提供满足打印需求的量，无法将贵金属重复利用，增加了打印成本；且打印过程中也要综合考虑粉末的交叉污染、飞溅颗粒对打印的影响。因此，亟需一种解决多材料3D打印过程中多种粉末输送铺粉、不同粉末的筛选分离以及根据材料特性转换激光源的多材料3D打印装置。

发明内容

发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明的第一目的是公开一种多材料3D打印装置；

第二目的是公开基于上述多材料3D打印装置的打印方法，实现多种粉末原料转换实时供应，降低送粉系统复杂度；筛选粉末中飞溅颗粒，收集粉末可实时再利用，减少粉末原料投入；根据材料吸光率转换不同激光源，保证材料完全熔融，提高打印多材料零件质量。

发明内容：本发明所公开多材料3D打印装置，包括由上至下依次设置的激光源壳体、成型室壳体及装置底部壳体；

所述激光源壳体内设置激光源转换装置；

所述成型室壳体内多材料粉末转换装置和铺粉装；

所述装置底部壳体内设置粉末筛选装、粉末收集装置、成型仓、驱动仓；

所述多材料粉末转换装置包括多材料储粉仓、输粉管道、送粉管道升降驱动，所述多材料储粉仓设于激光源壳体的顶部，紧贴输粉管道圆周布设多个储粉仓隔仓，每个储粉仓隔仓顶部均开设储粉仓入料口，每个储粉仓隔仓底部与输粉管道接触的位置开设储粉仓隔仓出粉口，所述输粉管道沿圆周对应储粉仓隔仓的角度等梯度高度分别开设与储粉仓隔仓出粉口等尺寸的输粉管道入粉口，所述输粉管道向下延伸至成型室壳体内形成输粉管道出粉口，所述成型室壳体内设有送粉管道升降驱动，所述送粉管道升降驱动上设有升降驱动滑杆，所述升降驱动滑杆与输粉管道固定，驱动其在多材料储粉仓内轴向运动，使输粉管道入粉口与储粉仓隔仓出粉口依次对应连通；

所述铺粉装置包括铺粉分料、铺粉粉仓、刮板、槽口、铺粉滚轴、铺粉滑台支架、步进电机、联轴器、滑块、丝杆、法兰轴承座、光轴滑台、底板、成型基板，所述输粉管道出粉与铺粉分料器入粉口对应，所述铺粉粉仓位于铺粉分料器的下方，所述铺粉粉仓上通过槽口固定刮板，所述铺粉滚轴设于铺粉粉仓底部，所述铺粉粉仓两侧固定滑块，所述铺粉滑台支架在铺粉粉仓两侧对称布设在底板上，所述光轴滑台固定在铺粉滑台支架上，所述步进电机设于铺粉滑台支架端部，通过联轴器与丝杆的一端连接驱动，所述丝杆另一端通过法兰轴承座固定在铺粉滑台支架上，使得铺粉粉仓可沿光轴滑台滑动，所述底板上沿铺粉粉仓滑动的路径依次开设成型基板口和落粉口，所述成型基板口处设有成型基板；

所述成型基板口下方依次为成型仓和驱动仓，所述驱动仓内设有升降机构，所述升降机构顶部连接成型基板的底部，驱动其升降；所述落粉口下方依次设有粉末筛选装置和粉末收集装置；