[发明专利]3D打印机及其铺粉方法

说明书

本发明涉及一种3D打印机及其铺粉方法。该3D打印机包括：安装架；成形缸，成形缸包括成形壳体和成形平台，成形壳体设置在安装架上，成形平台沿第一方向可往复移动地设置在成形壳体上；铺粉部，铺粉部沿第二方向可往复移动地设置在安装架上，铺粉部包括柔性刮刀、供粉单元和余粉回收单元，供粉单元位于柔性刮刀和余粉回收单元之间，在铺粉部移动时，供粉单元向成形平台上铺设成形粉，柔性刮刀将成形粉刮平，余粉回收单元吸取柔性刮刀刮平成形粉过程中的余粉。该3D打印机铺粉作用力低，有助于提升打印成功率。

技术领域

本发明涉及加工设备领域，特别是涉及一种3D打印机及其铺粉方法。

背景技术

粉末床3D打印机(以下简称打印机)是增材制造装备的重要分支之一，其通过铺粉装置在打印机的成形缸的开口区域铺设精细粉末薄层，而后通过激光、电子束、微液滴喷射等手段，选择性处理精细粉末薄层，使选定区域的粉末结合为片状整体。通过成形缸中打印基板的逐层下降，与铺粉、选择性处理步骤的反复执行，每一层粉末固化物与之前所得固化物垂直累加，直至生成完整三维实体。

由于激光、电子束、微液滴喷射具有优秀的平面分辨率，以及精细粉末所具备的微纳尺度颗粒，粉末床3D打印机相比于其它采用固体介质的增材设备，具有突出的成形精度及表面质量优势；如用于金属粉末成形的SLM打印机，和用于高分子粉末成形的SLS打印机，其成形精度与表面质量要分别优于激光熔覆成形(LDM)与熔融挤出成形(FDM)。

此外，得益于逐层铺粉、高度方向(即Z向)累积的2D至3D成形原理，粉末床3D打印机规避了切削加工复杂零件的刀具干涉问题，使得其在空腔、内流道、晶格填充等具有复杂几何特征部件成形领域的应用优势日益凸显。

而粉末床3D打印机的使用成本高是其一大缺点，造成此缺点的主要原因在于打印成功率低。导致打印成功率低的原因主要有铺粉失败、固化处理不当、横向错位以及整体翘曲变形等，其中整体翘曲变形又与铺粉失败、横向错位相互耦合，进一步降低打印成功率。现有的粉末床3D打印机无法有效解决粉末固化过程中产生整体翘曲变形导致的铺粉失败的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种本发明提供一种3D打印机及其铺粉方法，以解决铺粉不好导致的打印失败率高的问题。

本发明提供的一种3D打印机，其包括：安装架；成形缸，成形缸包括成形壳体和成形平台，成形壳体设置在安装架上，成形平台沿第一方向可往复移动地设置在成形壳体上；铺粉部，铺粉部沿第二方向可往复移动地设置在安装架上，铺粉部包括柔性刮刀、供粉单元和余粉回收单元，供粉单元位于柔性刮刀和余粉回收单元之间，在铺粉部移动时，供粉单元向成形平台上铺设成形粉，柔性刮刀将成形粉刮平，余粉回收单元吸取柔性刮刀刮平成形粉过程中的余粉。

如此设置，该3D打印机的安装架承载成形缸和铺粉部等。成形缸的成形壳体用于承载成形平台。铺粉部的供粉单元用于在成形平台上铺设成形粉，柔性刮刀用于将成形粉刮平以便于后续对成形粉进行处理，使其固化成需要的结构。余粉回收单元用于在柔性刮刀将成形粉刮平的过程中吸取余粉，从而避免余粉累积过多造成柔性刮刀的移动阻力过大，也就避免了在成形平台上存在未固化层时，过大的余粉堆对未固化层产生力扰动，使其平移而造成打印失败。由于柔性刮刀本身具有柔性能够变形，因而在成形平台上存在未固化层时，可以通过柔性刮刀的变形避免刮刀直接与未固化层碰撞而造成破坏未固化层使得打印失败。

可选地，供粉单元包括：粉盒，粉盒通过驱动组件沿第二方向可往复移动地设置在安装架上，粉盒上设置有出粉口；出粉组件，出粉组件设置在粉盒的出粉口处，并将粉盒内的成形粉输送到粉盒外。

如此设置，可以通过出粉组件控制在移动过程连续出粉，避免出粉量过大而造成柔性刮刀阻力过大。

可选地，出粉组件包括：出粉辊，出粉辊可转动地设置在出粉口处，出粉辊的周向上设置有多个粉槽；出粉电机，出粉电机设置在粉盒上，并与出粉辊连接以驱动出粉辊转动，使粉槽和粉槽内的成形粉从粉盒内运动到粉盒外。