[发明专利]一种多工位环形铺粉激光选区熔化成型设备

说明书

本发明公开了一种多工位环形铺粉激光选区熔化成型设备，通过设置缸体、粉仓、光路系统和刮刀部件；利用呈圆周阵列均设置于缸体上的多个粉缸，与内部为空腔结构刮刀部件形成相对转动的圆周铺粉系统，光路系统固定设置于粉缸上端，粉仓固定于缸体上方，粉仓下端设有出料口，刮刀部件一端与粉仓出料口可转动连接，刮刀部件的空腔结构与粉仓连通，刮刀部件下端设有送料出口，送料出口位于粉缸上端，刮刀部件能够以多个粉缸的圆心为中心转动，刮刀部件下端面与缸体上的粉缸上端面平齐；采用多激光多工位同步作业方式，单点供粉，极坐标旋转铺粉，极大的提高了铺粉成形效率，采用外部同步实时送粉方式，避免大量粉末储存，节省了能耗，提高了效率。

技术领域

本发明属于增材制造设备技术领域，具体涉及一种多工位环形铺粉激光选区熔化成型设备。

背景技术

增材制造技术融合了新材料、信息与制造等多学科技术，被誉为有望产生“第三次工业革命”的代表性技术，是大批量制造模式向个性化制造模式发展的引领技术。金属增材制造技术作为整个增材制造体系中最为前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。适用于复杂构件的近净成形，采用增材制造技术制造出的成形件具有优异的力学性能，适合多种材料的快速成形，且材料利用率高。

激光选区激光熔化成形技术(Selective Laser Melting，SLM)是增材制造的典型代表，它将传统的三维制造工艺转变为平面制造-累积叠加工艺，通过粉末逐层熔化实现三维复杂精密零部件的制造，由于粉末处于静止状态可设计制造辅助支撑结构，因此适合几乎任意复杂形状金属零部件的制造。同时，SLM成形采用的光斑直径小，成形精度高，可以直接成形具有异性流道的复杂薄壁构件，最小壁厚可达到100μm，成形件性能可达到同成分锻件水平，精度远高于精铸工艺。因此，该技术在航空航天、医疗、模具、汽车等领域得到了广泛的应用，被认为是近年来发展最快和最具发展潜力的金属增材制造技术之一。

然而，SLM成形的两件尺寸较小(500mm以下)，成形效率也较低(5-30cm³/h)，制约了增材制造技术的大规模应用。因此，开发高效率的增材制造设备迫在眉睫。国内外相关单位和学者开展的相关探索，如德国EOS、弗朗霍夫研究院、SLM Solution、Concept laser等以及国内华中科技大学、苏州西帝摩等单位，都是通过采用多光束拼接方式实现的，可以有效提高成形效率。但是多光路拼接技术难度大，对控制和软件的要求较高，光路拼接效果对成形质量影响很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多工位环形铺粉激光选区熔化成型设备，本发明能够多工位同步作业，极大的提高成形效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多工位环形铺粉激光选区熔化成型设备，包括缸体、粉仓、光路系统和刮刀部件；缸体上呈圆周阵列均设有多个粉缸，光路系统固定设置于粉缸上端，粉仓固定于缸体上方，刮刀部件内部为空腔结构，粉仓下端设有出料口，刮刀部件一端与粉仓出料口可转动连接，刮刀部件的空腔结构与粉仓内部连通，刮刀部件下端设有送料出口，送料出口位于粉缸上端，刮刀部件能够以多个粉缸的圆心为中心转动，刮刀部件下端面与缸体上的粉缸上端面平齐；粉缸内设有活塞组件，活塞组件下端连接有能够驱动活塞组件在粉缸内上下运动的伺服电缸。

进一步的，缸体上呈圆周阵列均设有6个粉缸。

进一步的，还包括用于控制光路系统的控制器，缸体上设有多个用于检测刮刀部件位置的传感器，传感器连接于控制器。

进一步的，粉仓的出料口设有电磁阀；电磁阀连接于控制器。

进一步的，还包括用于固定安装缸体的主机架，缸体固定安装于主机架中间层，光路系统和粉仓固定安装在主机架上层，光路系统下端与粉缸对齐设置；粉缸为圆柱形粉缸。

进一步的，缸体上设有位于粉缸外周的圆形光栅，刮刀部件的另一端设有与圆形光栅配合滑动的光栅滑块。