Каретка для селективного лазерного плавления Российский патент 2025 года по МПК B29C64/153 B33Y30/00 

Изобретение относится к области аддитивного производства и может найти применение в установках селективного лазерного плавления при изготовлении изделий с использованием металлических порошков.

Известно выравнивающее устройство порошкового трехмерного принтера, включающее каретку, выполненную с возможностью перемещения поперек печатной камеры, которая соединена с выравнивающим порошок устройством с разравнивающим валиком, причем на каретке также размещена емкость с порошком, снабженная дозатором порошка.

(RU 2766260 (C1), В29С 64/218, опубл. 2022-02-10)

Недостатком известного устройства являются его ограниченные возможности, поскольку обеспечивает нанесение и выравнивания порошка при движении каретки только в одну сторону.

Наиболее близким по технической сущности является выравнивающее устройство порошкового трехмерного принтера, включающее каретку, корпус которой соединен по краям со средством ее возвратно-поступательного перемещения по горизонтали, которое также задает высоту расположения скребка (ракеля), размещенного в нижней части каретки, над поверхностью печати. На каретке также размещена емкость с порошком, снабженная дозатором порошка, подающая порошок сверху в блок распределения, который в нижней части снабжен отверстием, перекрываемым шибером в виде пластины с отверстиями, снабженной по краям выступами. Открытие и закрытие шибером отверстия подачи порошка в нижней части блока распределения осуществляется перемещением шибера по горизонтали при воздействии на его выступы упорами, размещенными на основании камеры построения в крайних точках положения каретки при разравнивании порошка. Для обеспечения возвратно-поступательного движения каретки известного устройства также использованы датчики остановки, размещенные в крайних точках положения каретки.

(CN 209869403 (U), B29C 64/153; B29C 64/20; B29C 64/214; B29C 64/329; B33Y 30/00; B33Y 40/00, опубл. 2019-12-31)

Недостатком известного устройства являются его ограниченные возможности, поскольку обеспечивает нанесение и выравнивания порошка при движении каретки только в одну сторону.

Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей каретки, а также устройства селективного лазерного плавления за счет обеспечения кареткой нанесение и выравнивание порошка при ее возвратно-поступательном движении.

Технический результат достигается тем, что каретка для селективного лазерного плавления включает корпус со сквозной полостью в средней части, в которую установлена вставка, снабженная закрепленным в ее нижней части ракельным полотном, а также по краям прямоугольными выступами, на которых размещены средства крепления вставки к корпусу и регулирования ее положения по вертикали, при этом корпус каретки по краям полости снабжен опорами под прямоугольные выступы вставки, двумя прорезями по обе стороны от полости с сечением в виде конуса, сужающегося под углом 20° и переходящего в щель шириной 3 мм, а также корпус снизу соединен по краям с уголками, которые поддерживают шибер, выполненный в виде пластины, причем шибер по краям снабжен выступами для взаимодействия со средством его горизонтального перемещения и прорезью в виде щели, выполненной с возможностью ее перемещения под одну из прорезей корпуса.

Технический результат также достигается тем, что для соединения со средством перемещения и позиционирования корпус каретки по краям снабжен упорами с размещенными на них уголками крепления каретки, которые скреплены с корпусом винтовыми соединениями; средство крепления и регулирования положения вставки по вертикали включает подпружиненный винт, фиксирующий с зазором прямоугольный выступ вставки над опорой корпуса, и микрометр, винт которого упирается в опору корпуса, а гайка жестко закреплена в прямоугольном выступе вставки; прорези в корпусе и шибере разделены перемычками; корпус в нижней части снабжен четырьмя дополнительными пластинами сбора излишков порошка, установленными под углом к корпусу.

Устройство и функционирование рабочей камеры установки аддитивного производства может быть проиллюстрировано примером с использованием фиг. 1-6, где:

Фиг. 1 - каретка по изобретению в изометрии;

Фиг. 2 - каретка по изобретению, вид сбоку и вид сверху;

Фиг. 3 - устройство регулирования положения вставки по вертикали;

Фиг. 4 - устройство крепления шибера;

Фиг. 5, 7 - шибер в положении «закрыто»;

Фиг. 6, 8 - шибер в положении «открыто»;

«а», «б» - полости конусной прорези;

1 - корпус каретки; 2 - уголок крепления каретки; 3 - конусная прорезь в корпусе каретки; 3' - прорезь в виде щели; 4 - перемычка; 5 - опора корпуса под вставку; 6 - вставка; 7 - ракельное полотно; 8 - прижимная пластина крепления ракельного полотна к вставке; 9 - прямоугольный выступ вставки; 10 - подпружиненный винт; 11 - микрометр; 12 - крышка; 13 - уголок поддержки шибера; 14 - шибер; 14' - выступ шибера; 15 - прорезь в шибере; 16 - дополнительные пластины; 17 - ограничивающий упор; 18 - уплотнение шибера.

Пример по изобретению

Каретка по изобретению включает корпус 1 (фиг. 1, 2) со сквозной полостью в средней части. Корпус 1 снаружи по краям снабжен упорами с размещенными на них уголками 2 (фиг. 1, 2, 3) крепления каретки, которые скреплены с корпусом винтовыми соединениями и используются для соединения корпуса каретки 1 со средством его перемещения и позиционирования.

Корпус 1 также снабжен двумя сквозными прорезями по обе стороны от полости с сечением в виде конуса 3, сужающегося под углом 20° и переходящего в щель 3' шириной 3 мм (фиг. 1, 2, 6, 7). Прорези и щели могут быть разделены вертикальными перемычками 4 (фиг. 1, 2). В полости «а» и «б» прорезей (фиг. 6, 7) подается металлический порошок по наклонной пластине из системы дозирования порошка установки селективного лазерного плавления.

Корпус 1 по краям полости снабжен опорами 5 (фиг. 3) под прямоугольные выступы вставки 6 (фиг. 3).

В сквозной полости корпуса 1 закреплена вставка 6 (фиг. 1-3, 6, 7), которая снабжена закрепленным в нижней ее части ракельным полотном 7 (фиг. 2, 3, 7, 8). Ракельное полотно 7 закреплено на вставке 6 винтовым соединением с использованием прижимной пластины 8 (фиг. 2, 7, 8). Вставка 6 снабжена по краям прямоугольными выступами 9 (фиг. 3), на которых размещены средства крепления вставки 6 к корпусу 1 и регулирования ее положения по вертикали.

Средство крепления и регулирования положением вставки по вертикали включает (фиг. 3) подпружиненный винт 10, фиксирующий с зазором прямоугольный выступ вставки 9 над опорой 5 корпуса 1, и микрометр 11, микрометрический винт которого упирается в опору 5 корпуса 1, и гайка которого жестко закреплена в прямоугольном выступе 9 вставки. Средство крепления сверху закрыто крышкой 12 для защиты подпружиненного винта 10 и микрометра 11 от попадания загрязнений.

Для подачи порошка на поверхность печати корпус 1 снизу по краям соединен винтовым соединением с уголками 13 (фиг. 1, 3, 4, 7, 8), которые поддерживают шибер 14 (фиг. 5, 6, 7, 8), выполненный в виде пластины и снабженный по краям выступами 14' для взаимодействия со средством его горизонтального перемещения в крайних положениях каретки, например ограничивающими упорами 17. Шибер 14 снабжен прорезью 15 в виде щели и выполнен с возможностью перемещения прорези 15 под одну из прорезей 3б (фиг. 7) корпуса 1. Прорезь в шибере может быть разделена вертикальными перемычками (фиг. 5).

Для сбора излишков порошка корпус 1 в нижней части снабжен четырьмя дополнительными пластинами 16, установленными под углом, например, под углом 45° к корпусу 1.

Каретка по изобретению работает следующим образом.

Корпус 1 каретки устанавливают на поверхность построения и соединяют со средством его перемещения и позиционирования, преимущественно по направляющим, например, с известными устройствами позиционирования типа EGT/EGK с передачей винт-гайка или типа LSN с ременной передачей. Соединение с устройством позиционирования выполняют винтами с использованием уголков 2 крепления каретки, размещенных по краям корпуса 1 на упорах и скрепленных с корпусом 1 винтовым соединением (фиг. 1, 2, 3). При этом устройство позиционирования и перемещения обеспечивает установку корпуса 1 каретки с небольшим зазором над поверхностью построения.

Затем в сквозной полости корпуса 1, выполненной в его средней части, устанавливают и закрепляют вставку 6. Вставка 6 (фиг. 1-3, 6, 7) снабжена закрепленным в нижней ее части ракельным полотном 7 (фиг. 2, 3, 7, 8), выполненным из термопластика, например, из полиуретана. Рабочая часть ракельного полотна 7 имеет трапецеидальное сечение с углами наклона 60°, что оптимально с точки зрения равномерности распределения порошка на поверхности построения.

Ракельное полотно 7 закреплено на вставке 6 винтовым соединением с использованием прижимной пластины 8 (фиг. 2, 7, 8). Вставка 6 снабжена по краям прямоугольными выступами 9 (фиг. 3), на которых размещены средства крепления вставки 6 к корпусу 1 и регулирования ее положения по вертикали.

Вставку 6 крепят с некоторым зазором к выступам 9 вставки 6 подпружиненным винтом 10 после чего вращением микрометрического винта микрометра 11, который упирается в опору 5, и перемещается в гайке, жестко закрепленной в прямоугольном выступе вставки, устанавливают окончательную величину зазора и, следовательно, величину зазора между ракельным полотном и поверхностью построения. Средство крепления сверху закрыто крышкой 12 для защиты подпружиненного винта 10 и микрометра 11 от попадания загрязнений. Использование подпружиненного винта 10 и микрометра 11 позволяет с высокой точностью выставить ракельное полотно относительно поверхности построения.

Для подачи металлического порошка в каретку и далее на плоскость построения корпус 1 каретки снабжен двумя прорезями по обе стороны от полости с сечением в виде конуса, сужающегося под углом 20° и переходящего в щель шириной 3 мм (фиг. 7, 8). Выполнение конусной прорези 3 под углом 20° является оптимальным для беспрепятственного ссыпания порошка в щель, а ширина 3 мм щели 3' оптимальна с точки зрения расхода порошка.

Для обеспечения непрерывной подачи порошка на плоскость построения перед ракельным полотном 7 при возвратно-поступательном движении каретки одна из прорезей 3б (фиг. 7, 8) перекрывается шибером 14 (фиг. 7, 8). Шибер 14 (фиг. 5-8) выполнен в виде пластины толщиной 8 мм и снабжен выступами 14' для взаимодействия со средством его горизонтального перемещения и прорезью в виде щели 15 шириной 4 мм, выполненной с возможностью ее перемещения под одну из прорезей корпуса. Для размещения шибера 14 корпус 1 снизу соединен по краям с уголками 13 (фиг. 3), которые поддерживают шибер при его горизонтальном перемещении. Прорези в шибере 15 разделены перемычками для обеспечения устойчивости шибера к прогибу и не влияют на равномерность распределения порошка на плоскости построения.

Перед загрузкой порошка каретку перемещают по направляющим (фиг. 5, 7) вправо. При этом щель 15 шибера 14 (фиг. 7) смещена влево от щели 3' и щель 3 закрыта. В конусную прорезь 3 (фиг. 7) с объемом «а» по наклонной пластине из системы дозирования порошка подают порошок металла, например, порошок титана с размерами частиц 10-60 мкм. Затем каретку смещают вправо и из системы дозирования заполняют порошком объем «б» конусной прорези 3, щель которой 3' перекрыта шибером 14.

После этого каретку перемещают влево (фиг. 5, 7), при этом порошок из объема «а» ссыпается на плоскость построения и разравнивается ракельным полотном 7. Излишки порошка ссыпаются в отверстие системы его сбора и утилизации. Излишки порошка также собираются дополнительными пластинами 16.

В крайнем левом положении каретки (фиг. 6) на выступ шибера 14' действует ограничивающий упор 17, смещая шибер вправо (фиг. 8) и перемещая прорезь 15 шибера под щель 3'. При перемещении каретки вправо порошок из объема «б» ссыпается на поверхность построения перед ракельным полотном 7 и разравнивается. Излишки порошка ссыпаются в отверстие системы его сбора и утилизации. В крайнем левом положении каретки ограничивающий упор 17 смещает шибер по горизонтали влево, закрывая щель 3' и приводя каретку в исходное состояние для повторной подачи порошка в объем «а» конусной прорези 3.

Уплотнение шибера 18 (фиг. 3, 4, 7, 8) обеспечивают перемещение шибера без заедания.

При возвратно-поступательном движении каретки четыре дополнительные пластины 16, установленные на корпусе под углом, например, под углом 45°, обеспечивают сбор излишков порошка.

Таким образом, каретка по изобретению обеспечивает достижение поставленного технического результата: расширение технологических возможностей каретки, а также устройства селективного лазерного плавления за счет обеспечения кареткой нанесение и выравнивание порошка при ее возвратно-поступательном движении.

Изобретение относится к области аддитивного производства и может найти применением в установках селективного лазерного плавления при изготовлении изделий с использованием металлических порошков. Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей каретки, а также устройства селективного лазерного плавления за счет обеспечения кареткой нанесения и выравнивания порошка при ее возвратно-поступательном движении. Технический результат достигается тем, что каретка для селективного лазерного плавления характеризуется тем, что включает корпус со сквозной полостью в средней части, в которую установлена вставка, снабженная закрепленным в ее нижней части ракельным полотном, а также по краям прямоугольными выступами, на которых размещены средства крепления вставки к корпусу и регулирования ее положения по вертикали. Корпус каретки по краям полости снабжен опорами под прямоугольные выступы вставки, двумя прорезями по обе стороны от полости с сечением в виде конуса, сужающегося под углом 20° и переходящего в щель шириной 3 мм, а также корпус снизу соединен по краям с уголками, которые поддерживают шибер, выполненный в виде пластины, причем шибер по краям снабжен выступами для взаимодействия со средством его горизонтального перемещения и прорезью в виде щели, выполненной с возможностью ее перемещения под одну из прорезей корпуса. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Каретка для селективного лазерного плавления, характеризующаяся тем, что включает корпус со сквозной полостью в средней части, в которую установлена вставка, снабженная закрепленным в ее нижней части ракельным полотном, а также по краям прямоугольными выступами, на которых размещены средства крепления вставки к корпусу и регулирования ее положения по вертикали, при этом корпус каретки по краям полости снабжен опорами под прямоугольные выступы вставки, двумя прорезями по обе стороны от полости с сечением в виде конуса, сужающегося под углом 20° и переходящего в щель шириной 3 мм, а также корпус снизу соединен по краям с уголками, которые поддерживают шибер, выполненный в виде пластины, причем шибер по краям снабжен выступами для взаимодействия со средством его горизонтального перемещения и прорезью в виде щели, выполненной с возможностью ее перемещения под одну из прорезей корпуса.

2. Каретка по п. 1, характеризующаяся тем, что для соединения со средством перемещения и позиционирования корпус каретки по краям снабжен упорами с размещенными на них уголками, которые скреплены с корпусом винтовыми соединениями.

3. Каретка по п. 1, характеризующаяся тем, что средство крепления и регулирования положением вставки по вертикали включает подпружиненный винт, фиксирующий с зазором прямоугольный выступ вставки над опорой корпуса, и микрометр, винт которого упирается в опору корпуса, а гайка жестко закреплена в прямоугольном выступе вставки.

4. Каретка по п. 1, характеризующаяся тем, что прорези в корпусе и шибере разделены перемычками.

5. Каретка по п. 1, характеризующаяся тем, что корпус в нижней части снабжен четырьмя дополнительными пластинами сбора излишков порошка, установленными под углом к корпусу.