[发明专利]一种用于梯度材料零件3D打印的粉末混合均布方法及装置

说明书

一种用于梯度材料零件3D打印的粉末混合均布方法及装置。方法如下：将多种不同粉末按需倒入接粉盒中；第一摆动电机驱动接粉盒绕其短轴摆动实现粉末混合；第二摆动电机实现粉末均布；第二摆动电机将接粉盒向下翻转，使粉末落入正下方的铺粉盒中。装置主要包括混合均布机构，其由接粉盒、第一摆动电机、第二摆动电机等组成；接粉盒为中空长方体结构，其沿长度方向中心轴为长轴，其沿宽度方向中心轴为短轴；第一摆动电机可驱动接粉盒绕其短轴摆动；第二摆动电机输出轴可驱动接粉盒绕其长轴摆动，或驱动接粉盒绕其长轴进行翻转。本发明对接粉盒进行绕短轴摆动和绕长轴摆动，实现粉末充分混合和均布，具有混合均布效果好、结构简单易于实现等优点。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及梯度材料零件的粉末混合均布方法及装置。

背景技术

梯度材料零件，是一种由不同性能的材料在组成和结构上沿厚度或直径方向呈连续变化的新型复合材料零件，这种零件在同一零件的不同部位具有不同的材料组分，进而在同一零件的不同部位具有不同的性质或功能，同时通过材料组份的连续过渡，使不同部位的两侧结合得完美，从而不至于在苛刻的使用条件下因性能不匹配而发生破坏。相对于传统材料，梯度材料有着广阔的应用前景。

当前梯度材料零件的成型方法仍过于复杂，并且多数仅能获得一薄层的梯度材料层，例如通过等离子喷涂法获得的梯度材料零件。随着金属零件3D打印技术的成熟，人们已考虑采用3D打印技术实现梯度材料零件的制造，例如通过激光熔覆多路输送的不同粉末获得梯度材料零件的做法已经在原理及技术上获得实现。在成型精度更高的激光选区熔化3D打印工艺及电子束熔融沉积法方面，人们也在想方法实现梯度材料零件的3D打印，但这两种技术是通过铺粉刮板将粉末平铺到成型机构上实现每层粉末的供应，当需要实现梯度材料零件成型时，由于各层的材料成分比例不同，必须在粉末铺刮前将粉末按比例均匀混合，并且使粉末平铺均布在接粉盒内，使粉末束的长度不小于铺粉刮板长度的流束，以使粉末铺刮时能将粉末均匀平铺到整个成型区域上。此外在切换不同种类的粉末时，需防止前次残留的粉末对下一次加工的粉末产生污染。现有技术中的梯度材料零件的3D打印装置难以解决多种不同粉末的混合、均布，以及异种粉末的污染问题。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种可有效实现粉末混合和均布的用于梯度材料零件3D打印的粉末混合均布方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种用于梯度材料零件3D打印的粉末混合均布方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将所需加工的材料区域对应的多种不同球形粉末从送粉机构倒入，粉末落入到送粉机构下方的接粉盒中；所述接粉盒为一面开口，其他五个面封闭的中空长方体结构，其沿长度方向的中心轴为长轴，其沿宽度方向的中心轴为短轴，其初始位置为开口朝上。

步骤2：启动第一摆动电机，驱动所述接粉盒绕其短轴反复摆动，摆动时间为1-60s，摆动完成后第一摆动电机停止摆动；启动第二摆动电机，驱动所述接粉盒绕其长轴反复摆动，摆动时间为1-60s，摆动完成后第二摆动电机停止摆动。

步骤3：令铺粉盒位于接粉盒正下方的初始位置处，启动第二摆动电机，将接粉盒向下翻转，使粉末落入铺粉盒中，然后接粉盒翻转到初始位置。

本发明的用于梯度材料零件3D打印的粉末混合均布方法，通过对接粉盒进行绕短轴摆动和绕长轴摆动，实现粉末的充分混合和均布，同时其结构简单紧凑、易于实现。

进一步地，在步骤2中，接粉盒绕其短轴摆动的最大摆动角度为相对于水平面±45°，绕其短轴摆动的最小摆动角度为相对于水平面±5°；接粉盒绕其长轴摆动的最大摆动角度为相对于水平面±45°，绕其长轴摆动的最小摆动角度为相对于水平面±5°，接粉盒翻转角度为180°。