用于3D打印设备的铺粉装置及3D打印设备

技术领域

本发明涉及3D打印铺粉技术领域，具体为一种用于3D打印设备的铺粉装置及3D打印设备。

背景技术

3D打印即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，因为是通过逐层铺粉和烧结来对模具进行成型技术的，所以在整个打印制造的过程中，铺粉组件在整个成型的过程中扮演着重要的角色，可以直接关系到最终模具成型的效果以及效率。

申请号为“CN202011020239.7”提供的一种铺粉设备，铺粉设备包括主体结构、铺粉滚筒和滚筒驱动件，其中主体结构用于安装在运动模组上，铺粉滚筒可转动地安装在主体结构上，铺粉滚筒的表面设置有柔性扫刷结构。滚筒驱动件安装在主体结构上，与铺粉滚筒驱动连接，在使用时，滚筒驱动件驱动铺粉滚筒转动，通过柔性扫刷结构将待铺粉区域上铺的粉层扫平，可以降低铺粉剪切力小，对需要加工的工件干扰小，而且铺粉平整。

但是上述的铺粉设备在使用过程中，仍然存在明显的缺陷：

1.在3D打印的过程中，烧结区粉末的致密度是一个非常重要的参数，粉末铺的紧实致密可以使得烧结的效果更好，同时致密的粉末可以更好的为烧结的模具提供支撑作用，仅仅通过滚筒在铺粉时对粉末预压是不足以达到铺粉致密紧实这一效果的；

2.在整个3D打印成型的过程中，因为是每烧结完一层，烧结区下降一层，供粉区上升一层，通过铺粉块的运动，将供粉区抬起的粉末平铺到烧结区表面，但是每次铺粉的过程都会有多余的粉末被送到回收缸内，在模具成型结束后再将回收缸内的粉末进行回收再利用，这样的处理方法不仅在运转的过程中会污染回收缸内的粉末，同时也降低了粉末的利用率；

3.打印成型的过程中，因为是用激光对烧结区的粉末进行烧结，在烧结的过程中，会产生扬尘，虽然现有技术在在整个成型的过程中会对工作腔内不断的充入氮气或其它惰性气体，但是如果工作腔内的扬尘浓度过大时，还是会对工作环境的造成影响，同时过大的扬尘浓度也会影响激光的烧结效率。

发明内容

本发明的目的在于提供，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于3D打印设备的铺粉装置，包括左右设置于箱体内部的供粉区和烧结区，以及设置于供粉区和烧结区上方的铺粉箱,：所述铺粉箱由驱动组件驱动做往复运动，所述铺粉箱内设有反复震动组件，所述反复震动组件将铺粉箱内部左右分为第一安装腔和第二安装腔；

所述反复震动组件包括左右间隔设置的导电板，所述两个导电板之间形成第三安装腔，所述两个导电板之间活动连接有导电块，所述第三安装腔内固定设置有强力磁铁，所述导电块内部开设有储粉腔，任意一个所述导电板外侧均设有通过电源供电的弹性通电片，且电源的电流方向由导电块和固定设置于铺粉箱内部的感应器配合控制；

所述铺粉箱壁上分别开设有与第三安装腔连通的进气孔和出气孔，所述进气孔和出气孔内均设有单向阀,所述导电块与第三安装腔内壁固定设有滤尘组件，且滤尘组件位于进气孔和出气孔之间，所述滤尘组件包括固定连接的伸缩板和滤网，所述导电块靠近滤尘组件一侧开设有漏粉孔，且漏粉孔连通第三安装腔和储粉腔，且漏粉孔与进气孔位于滤尘组件同一侧；

所述第一安装腔与第二安装腔内均设置有断电组件，任意一个所述断电组件均包括沿远离导电板方向依次固定连接的接电块、弹性块和触发杆，且接电块固定设置，且弹性块外活动套设有通电导线，且触发杆活动伸出铺粉箱，且弹性通电片位于接电块和导电板之间，且所述第一安装腔内设置有推粉组件；

所述推粉组件包括沿远离导电板方向依次固定连接的推粉磁块第一弹簧和电磁铁，所述电磁铁固定设置，且电磁铁与位于第一安装腔内的接电块电性连接；

所述第二安装腔下部开设有与箱体内部连通的进粉口，所述导电板开设有推粉口，所述推粉磁块配合活动穿过推粉口、储粉腔和进粉口；

所述进粉口与位于第二安装腔的推粉口之间底部设有运粉组件，且运粉组件与位于第二安装腔内的接电块电性连接。

优选的，所述运粉组件包括主动滚筒、从动滚筒和传送带，所述主动滚筒与同腔的接电块电性连接，所述传送带与主动滚筒、从动滚筒滑动连接。

优选的，所述铺粉箱靠近进粉口侧板内开设有第一空腔，所述第一空腔内设有挡粉组件，所述挡粉组件包括挡粉杆、驱动磁块、第二弹簧和牵引绳，所述驱动磁块活动设置于第一空腔内，所述驱动磁块与靠近第二安装腔的触发杆之间固定连接有牵引绳，所述驱动磁块与第一空腔内壁由第二弹簧固定连接，所述挡粉杆活动伸入进粉口内，且挡粉杆伸入第一空腔杆身与驱动磁块固定连接。

优选的，所述推粉磁块内开设有第二空腔，所述第二空腔内设有活动伸出推粉磁块的热膨胀块。

优选的，间隔设置的所述导电板相互远离的一侧附着有绝缘层，所述导电板与弹性通电片接触位置的绝缘层开设有接触孔。

优选的，所述触发杆为铁制杆。

优选的，所述箱体内部充满氮气。

一种3D打印设备，包括3D打印设备主体，还包括3D打印设备的铺粉组件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.在铺粉箱由供粉区向铺粉区铺粉的过程中，两个弹性通电片同时与导电板接触，在通电的过程中在强力磁铁的磁场作用下，为导电块产生一个向下的安培力，使导电块向下运动撞击铺粉箱底板，作用于已铺粉末，使粉末更紧实致密，当导电块撞击铺粉箱底板时，在感应器的作用下改变电流方向，此时安培力改变方向，使得导电箱向上复位，当导电块通过伸缩板与上方的铺粉箱内壁再次震动时，电流方向恢复原来的方向，安培力再次向下，重复撞击铺粉箱底板；

2.导电块、导电板、以及铺粉箱内壁在位于进气孔一侧形成一个密闭腔，在导电块在安培力的作用下向下运动时密闭腔内形成负压，进气孔单向阀打开，此时箱体内部的氮气与粉末的混合物进入到密闭腔内，在导电块复位的过程中进气孔的单向阀关闭，出气孔单向阀打开，氮气和粉末的混合物由滤粉组件的一侧排到另一侧，在滤网的作用下将粉末过滤掉，同时氮气通过滤网和出气孔排回箱体内部，在导电块撞击底板的时候，将滤网上的粉末震动掉，在重力的作用下通过漏粉孔进入储粉箱内；

3.当铺粉箱将粉末铺到烧结区以后，靠近第二安装腔的触发杆与箱体内壁挤压，触发杆伸入通电导线内部，同时触发杆带有磁性，在磁力的作用下将弹性通电片由于导电板接触的状态变为与接电块接触的状态，此时导电板以及导电块无电流作用，安培力消失，在重力的左右下落到铺粉箱底部，同时溢粉在铺粉箱与箱体内壁挤压的作用下通过进粉口被挤压到运粉组件上，在运粉组件的作用下将溢粉运到储粉腔内，此时导电板的质量变大，在下一个震动的过程中产生更大的动能，更好的压紧粉末；

4.当铺粉箱在驱动组件的作用下复位时，靠近第一安装腔的触发杆与箱体内壁挤压，在断电组件的作用下使反复震动组件断电，导电箱在重力的作用下落在落在铺粉箱底部，同时推粉组件运作，推粉磁块将储粉腔内的粉末推出铺粉箱，等待下一次的铺粉过程；

5.反复震动组件在通电的过程中，导电块会在电阻以及电流的作用下，产生一定热量，在回收掺杂在氮气中的粉末以及溢粉粉过程中，在推粉组件将粉末推出储粉腔之前对回收的粉末起到一个保温以及预热的作用；

6.第一安装腔内设置有挡粉组件，在铺粉的过程中挡粉杆伸入进粉口内，防止铺粉的时候粉末进入铺粉箱内部，在挤压回收溢粉的过程中，通过牵引绳和触发杆的配合使得挡粉杆推出进粉口，在挤压的作用下溢粉得以被挤到运粉组件上，在推粉的过程中，在推粉磁块和驱动磁块的作用下，使得挡粉杆回缩，使得回收的粉末得以被推出。

本发明在使用的过程中，在反复震动组件的作用下，使得导电块在铺粉的过程中反复的震动铺粉箱底板，在震动的过程中将箱体内部的掺杂在氮气中的粉末在滤尘网的作用下回收，同时将氮气排回箱体内，震动使得铺粉箱在铺粉的过程中的粉末被铺粉更加致密紧实，通过铺粉箱与箱体内壁的挤压，将溢粉挤压进运粉组件上，在断电组件的作用下，使得导电块停止于铺粉箱底部，在运粉组件的作用下，将溢粉回收进收粉腔内，在铺粉箱复位时，断电组件的作用下，使得推粉组件将储粉腔内部的粉末推出铺粉箱内部，在整储粉的过程中导电块会产生热量对回收的粉末进行一个保温预热的作用。

附图说明

图1为本发明箱体内部结构示意图；

图2为本发明整体结构示意图；

图3为本发明铺粉箱上部结构示意图；

图4为本发明铺粉箱下部结构示意图；

图5为本发明推粉磁块内部结构示意图；

图6为本发明热膨胀块伸出推粉磁块示意图；

图7为本发明导电板侧视图；

图8为本发明导电块在安培力作用下运动示意图；

图9为本发明导电块撞击铺粉箱底板示意图；

图10为本发明导电块做复位运动示意图；

图11为本发明溢粉被挤压到运粉组件示意图；

图12为本发明运粉组件运送溢粉示意图；

图13为本发明运粉组件将溢粉运送到储粉腔内示意图；

图14为本发明导电块带动溢粉运动示意图；

图15为本发明推粉组件将溢粉推出储粉腔示意图；

图16为本发明推粉组件将溢粉推出铺粉箱示意图。

图中：1箱体、2供粉区、3烧结区、4铺粉箱、5第一安装腔、6第二安装腔、7导电板、701推粉口、8第三安装腔、9导电块、901漏粉孔、10强力磁铁、11储粉腔、12弹性通电片、13感应器、14进气孔、15出气孔、16单向阀、17伸缩板、18滤网、19接电块、20弹性块、21触发杆、22通电导线、23推粉磁块、24第一弹簧、25电磁铁、26进粉口、27主动滚筒、28从动滚筒、29传送带、30第一空腔、31挡粉杆、32驱动磁块、33第二弹簧、34牵引绳、35第二空腔、36热膨胀块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图16，本发明提供一种技术方案：

一种用于3D打印设备的铺粉装置，包括左右设置于箱体1内部的供粉区2和烧结区3，以及设置于供粉区2和烧结区3上方的铺粉箱4,铺粉箱4设置于二者的上方这样才得以将供粉区2抬起的粉末铺设到烧结区3表面，铺粉箱4由驱动组件驱动做往复运动，驱动组件可以采用电动推杆或液压缸等机械器件，一个来回为一个往复，即铺粉箱4由供粉区2一端运动到烧结区3一端，然后复位，在一层烧结完成后再重复这个过程，铺粉箱4内设有反复震动组件，反复震动组件每次的震动幅度相同，反复震动组件为了在铺粉的过程中，可以对铺粉箱4的底板进行震动，使得铺粉箱4可以对铺设的粉末产生下压力，反复震动组件将铺粉箱4内部左右分为第一安装腔5和第二安装腔6，两个安装腔的设置为后续的断电组件以及推粉组件和运粉组件提供安装位置；

反复震动组件包括左右间隔设置的导电板7，为后续为反复震动组件通电提供条件，左右两个导电板7之间形成第三安装腔8，为导电块9的设置提供空间，两个导电板7之间活动连接有导电块9，活动的连接使得后续导电块9在运动的同时能保证反复震动组件的通电，且导电块9处需要和其他结构连通的部位和需要连通的部位都设置有绝缘膜，起到一个安全的作用，第三安装腔8内固定设置有强力磁铁10，强力磁铁10的设置为整个组件提供一个固定方向的磁场，磁场方向为可以给处于上方的导电块9和电流配合提供向下的安培力，为后续产生安培力作用于导电块9，使导电块9撞击铺粉箱4底板提供前提条件，反复震动组件单程震动速度打与铺粉箱4铺粉速度，且每次震动幅度相同，这样可以防止粉末出现压痕，且能保证铺粉箱4可以将每个铺粉的地方都能压实，导电块9内部开设有储粉腔11，为后续的将溢粉以及箱体1内部的粉末回收到一起，同时增大导电块9的质量，使得反复震动组件有更好的震动效果，任意一个导电板7外侧均设有通过电源供电的弹性通电片12，此处的弹性通电片12为铁质弹性片，两个弹性通电片12在无外力作用下与导电板7接触，且只有在两个弹性通电片12同时接触导电板7时，导电板7与导电块9才能够产生有效的电流回路，有效的电流回路为从一个弹性通电片12的电流，流向另一个弹性通电片12，只要其中一个弹性通电片12与导电板7断开，导电板7和导电块9则处于断电状态，无电流通过，且电源的电流方向由导电块9和固定设置于铺粉箱4内部的感应器13配合控制，当感应器13感应到震动时，改变电流方向，当再次感应到震动时再次改变电流方向；

铺粉箱4壁上分别开设有与第三安装腔8连通的进气孔14和出气孔15，两个孔的设置保证了箱体1内部的氮气和粉末的混合物得以被吸入，过滤后的氮气得以被排出，进气孔14和出气孔15内均设有单向阀16,进气孔14内的单向阀16在进气的时候开启，排气的时候关闭，出气孔15内的单向阀16在进气的时候关闭，出气的时候开启，这样使得整个过程氮气与粉末的混合物得以从滤粉组件的一侧被挤压到另一侧，导电块9与第三安装腔8内壁固定设有滤尘组件，为后续将氮气中粉粉末过滤掉并回收，且滤尘组件位于进气孔14和出气孔15之间，这样的设置，保证氮气和粉末的混合物从进气孔14进入，并通过滤尘组件后从出气孔15排出，滤尘组件包括固定连接的伸缩板17和滤网18，伸缩板17的作用使得导电板7与导电块9形成的密闭腔分隔成两个腔体，滤网18的作用为了将氮气和粉末分离，且导电块9向上运动时也通伸缩板17再次撞击铺粉箱4内壁，是感应器13感应到振动从而再次改变电流方向，导电块9靠近滤尘组件一侧开设有漏粉孔901，漏粉孔901位于靠近滤网18，当导电块9带动滤网18震动时将滤网18上的粉末震动掉可以在重力的作用下顺利的落入储粉腔11内，且漏粉孔901连通第三安装腔8和储粉腔11，这样的连通保证了滤网18上震掉的粉末得以进入储粉腔11，且漏粉孔901与进气孔14位于滤尘组件同一侧，位于滤尘组件同一侧的设置，保证了储粉腔11可以顺利的回收被滤网18过滤掉的粉末；

第一安装腔5与第二安装腔6内均设置有断电组件，断电组件的设置，保证在适当的时间将反复震动组件断电，使得导电块9收到的安培力消失，得以落在铺粉箱4底部，任意一个断电组件均包括沿远离导电板7方向依次固定连接的接电块19、弹性块20和触发杆21，且接电块19固定设置，接电块19与铺粉箱4内壁固定连接，保证组件的稳定性的同时为弹性块20提供发力点，为后续将触发杆21顶出提供条件，且弹性块20外活动套设有通电导线22，通电导线22不和接电块19接触，固定与铺粉箱4内壁上，其设置为了使得触发杆21在挤压伸入其内部是时，可以产生磁性，作用于弹性通电片12，且触发杆21活动伸出铺粉箱4，活动伸出的设置，保证了铺粉箱4在运动的过程中，触发杆21可以顺利的被箱体1内壁挤压，以驱动后续的组件实现，且弹性通电片12位于接电块19和导电板7之间，弹性通电片12设置于二者之间，保证了当触发杆21伸入通电导线22后带有磁性可以顺利作用于弹性通电片12离开导电板7，接触接电块19，且所述第一安装腔5内设置有推粉组件，推粉组件的设置为了使得后续可以将储粉腔11内回收的粉末推出，用于下一次铺粉；

推粉组件包括沿远离导电板7方向依次固定连接的推粉磁块23、第一弹簧24和电磁铁25，电磁铁25固定设置，电磁铁25固定设置于第一安装腔5内，为后续通过磁性将推粉磁块23顺利的推动，且电磁铁25与位于第一安装腔5内的接电块19电性连接，这样的电性连接，保证了当反复震动组件断电，导电块9落在铺粉箱底部时，推粉组件才得以运动进行推粉工作，推粉磁块23和后续的驱动磁块32相斥；

第二安装腔6下部开设有与箱体1内部连通的进粉口26，进粉口26设置于下部，保证底部的粉末在挤压的作用下可以顺利的进去铺粉箱4内部，导电板7开设有推粉口701，推粉磁块23配合活动穿过推粉口701、储粉腔11和进粉口26，当反复震动组件断电后，导电块9落在铺粉箱4底部，导电块9每次在断电的情况下受重力落到铺粉箱4的底板时，收到的安培力都是向下的，且导电块9受重力落下的时候产生的震动也可使得感应器13改变电流方向，推粉磁块23与推粉口701、储粉腔11和进粉口26处于同一平面，这样才能配合将储粉腔11内的粉末推出，活动的设置，使得推粉磁块23推粉结束后可以在第一弹簧的作用下复位；

进粉口26与位于第二安装腔6的推粉口701之间底部设有运粉组件，运粉组件设置于二者的底部，保证被挤压回收的溢粉可以被挤压到运粉组件上，这样运粉组件才能更好的将溢粉运动到储粉腔11内，以起到为回收粉末保温的作用，同时增大导电块9的质量，使得后续的震动效果更好，且运粉组件与位于第二安装腔6内的接电块19电性连接，电性连接，保证了在反复震动组件断电后，导电块9落在铺粉箱4底部时，运粉组件才得以进行运粉的动作，这样才能保证运粉组件顺利的将粉末运送至储粉腔11内。

具体的，运粉组件包括主动滚筒27、从动滚筒28和传送带29，主动滚筒27与同腔的接电块19电性连接，主动滚筒27与接电块19电性连接，当接电块19与弹性通电片12接触时，主动滚筒27才得以运动，传送带29与主动滚筒27、从动滚筒28滑动连接，滑动连接保证传送带29在主动滚筒27作用下可以顺利的将溢粉运送到储粉腔11内，运粉组件在利用惯性将溢粉运送到储粉腔11内。

具体的，铺粉箱4靠近进粉口26侧板内开设有第一空腔30，第一空腔30内设有挡粉组件，挡粉组件的设置为了在铺粉的过程中，防止由于惯性，一部分粉末会进入铺粉箱4内，挡粉组件包括挡粉杆31、驱动磁块32、第二弹簧33和牵引绳34，驱动磁块32活动设置于第一空腔30内，活动的设置保证了后续更好的带动挡粉杆31运动，驱动磁块32与靠近第二安装腔6的触发杆21之间固定连接有牵引绳34，保证当靠近第二安装腔6的触发杆被挤压时，即需要通过挤压将溢粉挤压到运粉组件上时，通过牵引绳34的作用可以及时的将挡粉杆31撤出进粉口26，驱动磁块32与第一空腔30内壁由第二弹簧33固定连接，为后续的复位提供条件，挡粉杆31活动伸入进粉口26内，且挡粉杆31伸入第一空腔30杆身与驱动磁块32固定连接，二者的固定连接，保证了驱动磁块32可以顺利的带动挡粉杆。

具体的，推粉磁块23内开设有第二空腔35，用于设置热膨胀块36，第二空腔35内设有活动伸出推粉磁块23的热膨胀块36，热膨胀块36受热时胀大伸出推粉磁块23，离开热源后缩小为原来状态，当推粉磁块23伸入储粉腔11推粉时，因为导电块9之前一直通有电流，会产生热，受热胀大的热膨胀块36伸出推粉磁块23更加彻底的将储粉腔11内的粉末推出。

具体的，间隔设置的导电板7相互远离的一侧附着有绝缘层，保证整个组件的安全性，导电板7与弹性通电片12接触位置的绝缘层开设有接触孔，保证了需要解除导电的位置可以顺利的导电，保证整个组件得以运行。

具体的，触发杆21为铁制杆保证当触发杆21伸入通电导线22内时可以带有磁性作用于弹性通电片12。

具体的，箱体1内部充满氮气，以保证整个组件的安全性，防止爆炸，同时防止粉末被氧化。

一种3D打印设备，包括3D打印设备主体，还包括3D打印设备的铺粉装置。

工作原理：在铺粉的过程中，给弹性通电片12通电，在两个弹性通电片12同时与导电板7接触时，导电板7和导电块9产生回路电流，在强力磁铁10的作用下，产生向下的安培力，作用于导电块9，使得导电块9向下运动撞击铺粉箱4底板，使得铺粉箱4在铺粉的过程中给粉末一个下压力使得被铺的粉末更加致密紧实，在感应器13改变电流的作用下使得震动的过程得以反复；

导电块9在两个导电板7之间反复运动的过程中，通过两个导电板7、导电块9以及铺粉箱4内壁形成的密闭腔，在导电块9向下运动的过程中将箱体1内部的氮气和粉末的混合物吸入，在导电块9向上运动的过程中在滤尘组件的作用下将氮气过滤排回箱体1内部，同时在震动的同时将滤网18上的粉末震掉通过漏粉孔901漏到储粉腔11内部；

当铺粉箱4将烧结区3粉粉末铺设完成后，在驱动组件的作用下继续向箱体1内壁运动，此时铺粉箱4一侧的触发杆21在挤压的作用下伸入通电导线22内部，触发杆21在被挤压的过程中通过牵引绳34的作用拉动挡粉杆退出进粉口26，此时在挤压的作用下溢粉被挤压到运粉组件上，触发杆21在被挤压到通电导线22内部后产生磁性，在磁性的作用下，弹性通电片12离开导电板7，导电块9在重力的作用下落到铺粉箱4底部，同时弹性通电片12接电块19接触，启动运粉组件，将溢粉运送到储粉腔11；

在铺粉箱4复位的过程中，触发杆21在弹性块20的作用下伸出通电导线22，此时弹性通电片12再次与导电板7接触，在复位的过程中，再次震动铺设完成的粉末，此时由于溢粉处于储粉腔11内，使得导电块9在震动的过程中具有更大的动能，更好的震动粉末，于此同时在通电的作用下，导电块产生热量，对冷却的粉末进行一个预热保温的作用；

在铺粉箱4复位后，靠近第一安装腔5的触发杆在挤压的作用下伸入通电导线22内具有磁性，弹性通电片12离开导电板接触接电块19，此时反复震动组件断电，导电块9在重力的作用下落在铺粉箱4底部，同时电磁铁25通电具有磁性，在磁力的作用下拖动推粉磁块23将储粉腔11内回收的粉末推出铺粉箱4，在推粉磁块23进入储粉腔11内部时，推粉磁块23内部的热膨胀块36受热伸出推粉磁块23更好的将储粉腔11内部的粉末清理干净，当推粉磁块23将粉末推送到进粉口26处时，在与驱动磁块32的作用下挡粉杆31退出进粉口，推粉磁块23将粉末推出铺粉箱4，在下一次铺粉的过程中之间铺设。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。