[发明专利]一种增材制造装置及成形方法

权利要求书

1.一种增材制造装置，其特征在于，包括旋转工作台(1)、升降平台(2)、成形组件(3)、激光打印装置(4)和送料铺平组件(5)；

成形组件(3)、激光打印装置(4)和送料铺平组件(5)均通过XY向导轨系统安装于升降平台(2)上，升降平台(2)通过Z向导轨系统驱动其沿Z轴移动；

旋转工作台(1)包括固定底座(6)和转盘(7)，转盘(7)上固定有基板(8)，转盘(7)能够相对固定底座(6)转动；

固定底座(6)与升降平台(2)之间设有可伸缩防护罩(9)，可伸缩防护罩(9)上下两端分别与升降平台(2)和固定底座(6)密封固定连接，可伸缩防护罩(9)、固定底座(6)与升降平台(2)之间形成工作密封腔；

成形组件(3)的打印头、激光打印装置(4)的打印头部和送料铺平组件(5)的刮刀部件均位于工作密封腔内。

2.根据权利要求1所述的一种增材制造装置，其特征在于，固定底座(6)下端设有驱动电机(10)，驱动电机(10)通过驱动轴(23)连接转盘(7)，驱动轴(23)贯穿固定底座(6)，驱动轴(23)与固定底座(6)之间密封。

3.根据权利要求1所述的一种增材制造装置，其特征在于，Z向导轨系统包括设置于升降平台(2)两侧设有立柱(11)，立柱(11)靠近升降平台(2)一侧设有竖直导轨(12)，立柱(11)上端设有电机(13)，电机(13)的输出端固定有沿竖直导轨(12)设置的丝杠，升降平台(2)侧面固定有与丝杠配合传动的螺母。

4.根据权利要求3所述的一种增材制造装置，其特征在于，螺母通过螺母座(14)固定在升降平台(2)侧面。

5.根据权利要求1所述的一种增材制造装置，其特征在于，成形组件(3)选用熔融沉积成形打印系统、激光近净成形打印系统或冷金属过渡焊接系统中的一种。

6.根据权利要求3所述的一种增材制造装置，其特征在于，旋转工作台(1)底部设有X方向水平导轨系统，X方向水平导轨系统采用丝杠导轨平台(15)。

7.根据权利要求6所述的一种增材制造装置，其特征在于，丝杠导轨平台(15)包括支撑平台(17)和设置于支撑平台(17)上的导轨(18)，旋转工作台(1)下端设有与导轨(18)配合滑动的滑块(19)，丝杠导轨平台(15)上设有传动电机(20)，传动电机(20)的输出端连接传动丝杠，旋转工作台(1)底部设有与传动丝杠配合传动的传动螺母。

8.一种基于权利要求1所述增材制造装置的铺粉成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、首先制备待成形件的动态粉缸模型：记动态粉缸模型内部空腔的两个侧壁分别为第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁与第二侧壁在水平方向上最终闭合形成动态粉缸的截面轮廓，动态粉缸模型的第一侧壁和第二侧壁以及作为底面的基板构成待成形件成形区域；在同一水平截面上，动态粉缸模型内部空腔形成空腔图形，待成形件形成零件图形，空腔图形和零件图形呈相似图形；

根据待成形件的形状特征确定动态粉缸模型的截面形状和尺寸，然后采用增材成形方法制备动态粉缸模型；动态粉缸模型成形过程中，在任意成形高度上，动态粉缸模型均将待成形件包裹在动态粉缸模型内部，先成形动态粉缸模型至初始高度；

步骤2)、然后在已成形部分的动态粉缸模型内旋转铺粉，对已完成铺粉部分进行SLM成形处理，在成形过程中，待成形件铺粉面自初始高度开始始终低于动态粉缸模型成型面5-50mm。

9.根据权利要求8所述的一种铺粉成形方法，其特征在于，成形过程中，在可伸缩防护罩内通入惰性气体形成惰性气氛环境，采用增材制造成形工艺生成一层动态粉缸模型；将该层动态粉缸模型沿其截面轮廓轨迹划分设定依次连续的若干区域，用于局部铺粉以及SLM成形。

10.根据权利要求8所述的一种铺粉成形方法，其特征在于，成形过程中，步骤2)中，利用刮刀在动态粉缸模型内铺粉同时旋转工作台旋转，铺粉装置铺粉厚度即为一次成形厚度；铺粉装置相对动态粉缸模型内的待成形件做螺旋上升运动；刮刀铺粉的同时工作台旋转，升降平台同步做抬升运动，旋转工作台每旋转一圈，升降平台就会抬升一个铺粉层厚的高度，刮刀铺粉的整个空间轨迹相对待成形件呈一条螺旋曲线；刮刀沿螺旋轨迹铺粉的同时，激光打印装置对已铺粉区域进行烧结成形。