[发明专利]激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统及打印方法

权利要求书

1.一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，其特征在于：包括床身(1)、第一立柱(11)、第二立柱(12)、顶板(25)、激光器系统(24)、3DP打印头系统(27)、送铺粉装置、吸粉装置、成型腔(5)、工作台系统(23)、回收粉装置，床身(1)后侧设有第一立柱(11)和第二立柱(12)，第一立柱(11)和第二立柱(12)上设有第一横梁(13)、第二横梁(14)和顶板(25)，顶板(25)上安装激光器系统(24)，第一横梁(13)和第二横梁(14)上分别装有可左右滑动的第一悬臂(6)和第二悬臂(8)，第一悬臂(6)上安装送铺粉装置，送铺粉装置包括装有多个粉料盒(4)及等数量刮刀(3)的可旋转圆盘形送粉库(2)，粉料盒(4)壁内侧布有加热丝，第二悬臂(8)上安装吸粉装置，第三横梁(26)设在第二横梁(14)的下方，安装有可左右运动的3DP打印头系统(27)，床身(1)上安装工作台系统(23)及成型腔(5)，床身(1)下方工作台左侧安装有回收粉装置；所述的第一横梁(13)上均开有滑槽(22)，滑槽(22)安装有滑块(21)及控制系统，带动第一悬臂(6)及3DP打印头系统(27)实现左右运动。

2.根据权利要求1所述的一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，其特征在于：还包括有冷却系统、安全系统、加热温度调控系统、软件分析系统、机床控制系统、激光控制系统和3DP打印头的控制系统。

3.根据权利要求1所述的一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，其特征在于：所述的送铺粉装置包括可旋转圆盘形送粉库(2)，可旋转圆盘形送粉库(2)上装有多个粉料盒(4)及等数量的刮刀(3)，粉料盒(4)是分体的，由内部的弹簧系统联接，粉料盒(4)盒壁内侧布有加热丝，起预先加热粉末作用，粉料盒(4)的下粉口宽度大于成型腔(5)的宽度，保证撒粉能够覆盖到成型腔的任何位置；刮刀(3)上也装有弹簧系统；第一悬臂(6)上设有活塞缸(9)，用来控制正对下方的粉料盒(4)及刮刀(3)送铺粉。

4.根据权利要求1所述的一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，其特征在于：所述的吸粉装置包括吸粉嘴(7)、吸式离心风机(15)、过滤网、电磁阀(16)、与粉料盒(4)数量相同的收粉盒(17)；吸粉嘴(7)与吸式离心风机(15)的进口连通，吸式离心风机(15)的出口通过电磁阀(16)与收粉盒(17)连通，吸粉嘴(7)内设有过滤网。

5.根据权利要求1所述的一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，其特征在于：所述的工作台系统(23)包括工作台支架、实现上下运动滚珠丝杠和伺服电机。

6.根据权利要求1所述的一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，其特征在于：所述的成型腔(5)外面套有侧收粉盒(28)，作用是回收从成型腔其它三个侧面撒出的粉末。

7.根据权利要求1所述的一种激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统，其特征在于：所述的回收粉装置包括转盘(18)和与粉料盒数量相同的回收粉盒(19)，伺服电机带动轴(20)进而带动转盘(18)做旋转运动，实现更换收粉盒的功能。

8.权利要求1所述激光烧结和3DP综合的3D打印加工系统的打印方法，该方法包括如下步骤：

步骤(一)：建立用颜色区分材料的多材料物体三维模型，并进行切片数据转换处理，生成STL格式文件，将此文件输入3D打印机，打印机运用软件分析系统生成打印信息路径及机床控制路径；

步骤(二)：按照用量，取钛金属粉末、铜金属粉末、硅对羟基磷灰石生物陶瓷粉末，干燥后，放入相应的送粉盒中；

步骤(三)：对整个3D打印中心进行安全调试，调试好后，等待打印；

步骤(四)：设置钛金属粉料盒的温度为300℃，铜金属粉料盒的温度为200℃，硅对羟基磷灰石粉料盒的温度为100℃，调控系统自行对其控制；

步骤(五)：根据打印信息路径及机床控制路径的信息，工作台下降第一个切片厚度；

步骤(六)：可旋转圆盘形送粉库(2)预先选好第一个需要撒粉的钛金属送粉盒并将其精确旋转到活塞缸正对的下方，第一悬臂带动可旋转圆盘形送粉库(2)从机床左侧向右运动，自动判断预设的起始撒粉位置，到达后，活塞缸(9)活塞下行，同时按压刮刀(3)和粉料盒(4)上盖，此时粉料盒(4)下方打开并撒粉，刮刀(3)与成型腔(5)上表面接触刮粉，并将多余的粉末送入回收粉装置预先选定的回收粉盒(19)，刮刀(3)到达预设的终止撒粉位置后，活塞缸(9)活塞上行回到原位，同时粉料盒(4)闭合，刮刀(3)回复原位，第一悬臂(6)带动可旋转圆盘形送粉库(2)返回机床最左侧，停止水平运动，进行选盒旋转运动，将下一个粉料盒(4)转到活塞缸(9)正对的下方，准备接下来铺粉；

步骤(七)：机床控制激光器或3DP打印头，将代表第一种材料的颜色区域精确固化成型，之后激光器停止打印；

步骤(八)：第二悬臂(8)带动吸粉嘴(7)从机床右侧向左运动，到达成型腔(5)正上方后，吸式离心风机(15)打开，吸粉嘴(7)开始吸粉，自动判断位置来做上下运动，同时电磁阀(16)打通预选好的收粉盒(17)通道并收粉；当吸粉嘴(7)到达预定吸粉范围末端，将本层未固化钛金属的全部粉末吸完，吸粉嘴(7)回到原位，吸式离心风机(15)关闭，停止吸粉，第二悬臂(8)带动吸粉嘴(7)返回机床右侧停止，准备下次吸粉；

步骤(九)：第一悬臂(6)带动可旋转圆盘形送粉库(2)从机床左侧向右运动，开始第二种材料铜(Cu)金属铺粉，第三种材料硅对羟基磷灰石……，每种材料的铺粉、刮粉、固化成型、吸粉的整个过程均重复步骤(六)、步骤(七)和步骤(八)，直到本层内所有材料固化成型；

步骤(十)：工作台系统(23)下降第二个切片厚度，重复步骤(六)、步骤(七)、步骤(八)和步骤(九)，从而层层叠加而成三维实体。