[发明专利]一种3D打印废旧粉末的回收装置及方法

说明书

本发明的一个技术方案是提供了一种3D打印废旧粉末的回收装置，其特征在于，所述回收装置包括：送粉单元；筛分单元；被筛分单元筛分出的筛下物在气选单元内自由下落，下落过程中，气选单元产生方向与筛下物下落方向垂直的气流，筛下物中的正常粉末以及非正常粉末沿气流方向移动不同的距离，从而分别落入正常粉末收集部以及非正常粉末收集部内。本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述回收装置的3D打印废旧粉末回收方法。本发明的装置融合了筛分和气选两个单元，分别将3D打印废旧粉末中含有的粗大颗粒以及烟尘进行了分离，可简单方便的实现3D打印废旧粉末的回收，回收的粉末中无粗大颗粒，几乎不含有烟尘，可将粉末综合利用率从50‑70％提高至70％‑90％。

技术领域

本发明涉及一种3D打印废旧粉末的回收装置以及采用该回收装置的3D打印废旧粉末回收方法，属于3D打印技术领域。

背景技术

3D打印技术作为一种新的材料加工工艺，其融合了计算机三维辅助设计、数控技术、激光加工、材料科学等多个学科的先进技术。与传统制造生产方式相比，3D打印技术在生产周期、设计灵活性、定制化、复杂形状工件的制造等多方面具有优势。目前金属3D打印技术中的激光选区熔化工艺(SLM)已经在军工、模具、医疗等多个领域发挥着越来越大的价值。

SLM工艺的所加工的原材料为球形的金属粉末，一般采用雾化法制得。通用的金属粉末粒径范围一般为15-53μm，粒径呈正态分布。在打印过程中，熔池因为高温而发生汽化，金属蒸汽从熔池内喷射出去后，在熔池上空遇冷形成大量的烟尘。这种烟尘实际为亚微米级的金属颗粒，如不及时去除会笼罩在激光路径上对光束产生散射作用。SLM设备通过循环的风路对打印过程中产生的烟尘以及溅射物进行及时的清理。在循环风路的作用下，除了烟尘以及溅射物以外，还有相当一部分正常的粉末也会被带离粉末床，进入到风机的过滤系统。

风机的过滤系统一般由旋风分离、粗过滤和精过滤三级过滤组成。风路里绝大多数的颗粒物以及少量的烟尘会在旋风分离系统内沉降。经测试发现，旋风分离系统内沉降的粉末约占粉末总体消耗的20％-40％之多。

旋风分离系统内沉降的废粉主要由粗大颗粒、正常粉末以及烟尘三部分构成。烟尘的微粒由于存在不同程度的团聚，其粒径范围分布可从数十纳米到数毫米不等，采用常规的振动筛分方法难以将其有效的分离。目前行业内普遍对这些粉末直接做报废处理，这导致SLM工艺粉末的利用率普遍不高，一般仅为50％-70％。如果可以对这类废粉进行回收再利用，将大幅度提高粉末利用率，进而降低SLM的制造成本。对这种废旧粉末的回收利用也有利于SLM行业整体碳排放的降低。

发明内容

本发明的目的是：把废旧粉末中将正常的粉末回收出来，进而重复利用，提高整体的粉末利用率。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种3D打印废旧粉末的回收装置，将金属粉末定义为正常粉末，其他的粉末定义为非正常粉末，其特征在于，所述回收装置包括：

送粉单元，送粉单元用于收集、存储待回收粉末后，将待回收粉末经送粉量调节机构一送料至筛分单元；

筛分单元，筛分单元以振动方式对来自送粉单元的待回收粉末进行筛分，被筛分出的筛下物经由送粉量调节机构二自由下落至气选单元，被筛分出的筛上物则由废料回收单元进行回收；

被筛分单元筛分出的筛下物在气选单元内自由下落，下落过程中，气选单元产生方向与筛下物下落方向垂直的气流，筛下物中的正常粉末以及非正常粉末沿气流方向移动不同的距离，从而分别落入正常粉末收集部以及非正常粉末收集部内。

优选地，所述送粉单元包括顶部开放的料筒，待回收粉末通过料筒顶部开口被放入料筒中；料筒底部经由送粉量调节机构一与筛分单元相联通。