铺粉控制

 铺粉控制系统是整个技术的核心组成部分之一。铺粉的厚度、表面平整度、铺粉致密度和精确度都对加工结果有着影响, 也是影响最终成型精度的主要因素. 因此, 铺粉控制系统的整体自动化性能和各部分的协同工作要求非常高. 常用的铺粉控制系统:刮板式、反转辊轴式、反转辊轴和刮板结合、正向辊轴式、正向辊轴和刮板结合、移动漏斗、振动式铺粉系统. 文献根据粉体的堆积密度和粉体的表面质量参数, 对不同铺粉控制系统进行实验, 使用22mm 直径反转辊轴式系统可以得到最高的密度(1.2 gr/cm3), 同时表面质量最优; 正向辊轴和刮板结合可以得到高密度(1.0 gr/cm3), 但是这对组合需要完善的设置, 防止粉末表面失真. 其中刮板式铺粉系统虽然结构简单, 易于控制, 但是粉末的致密度低(0.7 gr/cm3); 辊轴式铺粉系统可以提高粉末的致密度(0.9 gr/cm3); 移动式漏斗采用直接铺洒粉末，没有压实作用, 因此粉末的致密度低(0.7 gr/cm3)。

 美国3D Systems 公司设计了一种选择性激光烧结粉末辅助处理系统，该系统在前一层粉末被烧结后, 通过一种矩形移动漏斗进行铺粉，移动漏斗铺洒粉末的路径采用水平移动的辊轴(辊轴会转动和径向振动) 来保证粉末的层厚均匀；设计中还充分考虑到粉末致密性问题, 由于粉末自身具有导电性, 将装置安放在磁场环境中并对粉末通电, 粉末将受到安培力的作用定向移动, 起到提高致密度的效果。但是这一设计并不完善, 因为粉末暴露在空气中容易被氧化, 并且铺洒的多余粉末没有相应的回收装置. 随后, DTM 公司设计了一种多方向粉末输送装置，这种装置采用全密闭空间的成型室, 成型室内有三个(左中右排列) 活塞系统(三缸铺粉系统), 如图12所示。活塞系统装载着粉末, 中间的活塞系统是激光能够照射到的成型室, 也称为工作活塞, 左右两个活塞系统分别是供粉活塞. 具体工作方式为：当中间工作活塞的最上层被激光烧结之后,左边的活塞向上推出一定量粉末, 由自身反转的辊轴进行水平移动铺粉, 而右端的活塞向下移动留下一定空间, 使得辊轴在铺粉完成后可以将多余的粉末推到右边活塞系统中完成粉末的回收, 这个系统减少了成型室内的粉末量, 加快了粉末的输送. 在合理的设计下左右两边活塞可以提供多种材料. 一般情况下, 人们将粉末分为三种类型: 新鲜粉末(在活塞系统内未使用过的粉末)、溢出粉末(烧结过程中未被烧结到的粉末)、不合格粉末(烧结过程中距离激光烧结区域太近粉末). 上述系统无法将不合格粉末去除, 同时由于一些细小的粉末悬浮在内部造成污染和损害, 这部分悬浮粉末也无法被回收. 根据上述问题，3D Systems公司改进了DTM公司的设计, 在活塞系统左右两侧各加入一个溢流容器, 用于存放溢流粉末, 并且溢流容器与一个筛选系统相连, 用于筛选出不合格粉末; 同时该系统添加了一个内部气体的处理装置, 这个设计使得悬浮在空中的粉末得到回收. 文献设计的装置采用恒定的气体加压装置用来传输粉末, 通过对成型室内不间断充气(空气或者惰性气体), 再将这些与悬浮粉末混合的气体引入到装置中过滤, 能很好地将这部分粉末回收, 避免了环境污染也保证了设备操控者的身体安全.

 国内对铺粉控制系统研究时间不长，清华大学设计了一种可控震动落粉铺粉系统, 总结了常用的铺粉系统优缺点后, 设计一种不与成型件接触的上置式铺粉筛和具有称重传感器反馈的铺粉系统,通过改变铺粉筛的运行速度和加速度实现粉末铺送功能, 改变铺粉筛运行速度和加速度获取精确的铺粉厚度, 最小粉末层厚度达0.1 mm.

未完待续；