金屬陶瓷3D打印設備及金屬陶瓷3D打印系統的制作方法

本發明涉及增強材料制造技術領域，具體而言，涉及一種金屬陶瓷3d打印設備及金屬陶瓷3d打印系統。

背景技術：

激光3d打印表面處理技術是在基體上噴涂一層或多層涂層，對對基體的性能進行修正或改良。現有的激光噴涂設備的噴射頭僅能夠進行水平或者豎直移動，限制了噴射的范圍，不能夠對基體完全解決基體產生裂紋以及氣泡等問題。同時，僅采用一個噴射頭進行噴射，導致承受噴射物料的基體受熱不均，進而影響基體的結構或性質。同時，基體一般為固定設置，在噴射完一面后再進行另一面的噴射。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種金屬陶瓷3d打印設備，其利用雙槍激光噴射裝置同時進行噴射，減少基體變形，保證了噴射效果，同時，該金屬陶瓷3d打印設備自動化程度高，節約人力和物力。

本發明的另一目的在于提供一種金屬陶瓷3d打印系統，該系統自動化程度高，能夠實現對基體全方位的噴射，減少噴射的操作步驟。

本發明的實施例是這樣實現的：

一種金屬陶瓷3d打印設備，其包括控制系統、夾持裝置、打印設備本體、三維自動掃描裝置以及雙槍激光噴射裝置。夾持裝置、三維自動掃描裝置以及雙槍激光噴射裝置均與控制系統通信連接，且均設置于打印設備本體內；雙槍激光噴射裝置與打印設備本體滑動連接。

在本發明較佳的實施例中，上述三維自動掃描裝置包括可360度旋轉的掃描器、可伸展和收縮的第一伸縮件和第一氣缸。第一氣缸設置于打印設備本體內并與打印設備本體固定連接。第一伸縮件的一端與掃描器固定連接，第一伸縮件的另一端與第一氣缸連接；掃描器與第一氣缸均與控制系統通信連接。

在本發明較佳的實施例中，上述雙槍激光噴射裝置包括第一激光槍、第二激光槍、第一滑動組件和第二滑動組件。第一滑動組件和第二滑動組件均與打印設備固定連接。第一激光槍的噴射頭和第二激光槍的噴射頭相對設立，第一激光槍和第一滑動組件滑動連接，第二激光槍和第二滑動組件滑動連接。第一激光槍、第二激光槍、第一滑動組件和第二滑動組件均勻控制系統通信連接。

在本發明較佳的實施例中，上述第一滑動組件包括第一水平滑動件、第一豎直滑動件、第二豎直滑動件、第二氣缸和第三氣缸。第二氣缸和第三氣缸均于打印設備本體固定連接，第一激光槍與第一水平滑動件滑動連接，第一激光槍的一端與第二氣缸連接，第一水平滑動件的兩端分別與第一豎直滑動件和第二豎直滑動件滑動連接，第一水平滑動件與第三氣缸連接。

在本發明較佳的實施例中，上述金屬陶瓷3d打印設備還包括載物臺，載物臺設于打印設備本體內并與打印設備本體伸縮連接。

在本發明較佳的實施例中，上述夾持裝置包括第一夾持件和第一電機。第一夾持件與第一電機連接，第一電機與控制系統連接，第一夾持件與載物臺連接。

在本發明較佳的實施例中，上述夾持裝置還包括第一旋轉固定件和第四氣缸。第四氣缸分別與載物臺和控制系統連接，第一旋轉固定件的一端與第四氣缸連接，第一旋轉固定件的另一端與第一夾持件的一端旋轉連接。

在本發明較佳的實施例中，上述夾持裝置包括第二夾持件、第二旋轉固定件、第二電機、第二伸縮件和第五氣缸。第二電機和第五氣缸均與打印設備本體連接且均與控制系統連接。第五氣缸與第二伸縮件的一端連接，第二伸縮件的另一端與第二旋轉固定件的一端固定連接，第二旋轉固定件的另一端與第二夾持件的一端旋轉連接、第二夾持件與第二電機連接。

在本發明較佳的實施例中，上述第一夾持件和第二夾持件均為機械爪。

一種金屬陶瓷3d打印系統，包括上述金屬陶瓷3d打印設備。

本發明實施例金屬陶瓷3d打印設備的有益效果是：本發明的金屬陶瓷3d打印設備通過控制系統以及對應的操作元件實現了金屬陶瓷3d打印設備的高度自動化，減少操作步驟和人力。同時，利用雙槍激光噴射裝置同時對基體的相對兩側的相對的區域同時進行噴射，進一步減少操作步驟，同時，保證了噴射基體的結構完整性，提升噴射效果，減少變形。而利用三維自動掃描裝置實現了對基體自動掃描和建模，擴大建模類型，進一步擴大了金屬陶瓷3d打印設備的使用范圍。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明第一實施例提供的金屬陶瓷3d打印設備的結構示意圖；

圖2為本發明第一實施例提供的第一旋轉固定件的結構示意圖；

圖3為本發明第一實施例提供的第一滑動組件的結構示意圖；

圖4為本發明第二實施例提供的金屬陶瓷3d打印設備的結構示意。

圖標：100a-金屬陶瓷3d打印設備；100b-金屬陶瓷3d打印設備；101-打印設備本體；103-夾持裝置；105-三維自動掃描裝置；107-雙槍激光噴射裝置；110-載物臺；112-載物板；114-升降機構；121-第一夾持件；123-第一電機；125-第一旋轉固定件；127-第四氣缸；122-旋轉固定架；124-旋轉固定件本體；126-定位銷；128-旋轉固定槽；131-旋轉體；132-連接部；133-第一通孔；134-第二通孔；135-彈性槽；141-掃描器；142-第一伸縮件；143-第一氣缸；151-第一激光槍；152-第二激光槍；153-第一滑動組件；154-第二滑動組件；161-第一水平滑動件；162-第一豎直滑動件；163-第二豎直滑動件；164-第二氣缸；165-第三氣缸；171-滑軌；172-滑塊；173-彈性固定件；181-第二夾持件；182-第二旋轉固定件；183-第二電機；184-第二伸縮件；185-第五氣缸。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“第一”、“第二”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

下面結合附圖，對本發明的一些實施方式作詳細說明。在不沖突的情況下，下述的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

第一實施例

如圖1所示，本實施例提供一種金屬陶瓷3d打印設備100a，其包括控制系統、夾持裝置103、打印設備本體101、三維自動掃描裝置105以及雙槍激光噴射裝置107。夾持裝置103、三維自動掃描裝置105以及雙槍激光噴射裝置107均與控制系統通信連接，且均設置于打印設備本體101內；雙槍激光噴射裝置107與打印設備本體101滑動連接。

控制系統(圖未示)用于接受相應的信號后輸出對應開始或結束信號，使得對應的元件開啟或關閉。控制系統是整個金屬陶瓷3d打印設備100a的核心操作系統，其為金屬陶瓷3d打印設備100a的自動化提供基礎條件。

金屬陶瓷3d打印設備100a還包括載物臺110，載物臺110設于打印設備本體101內并與打印設備本體101伸縮連接。載物臺110包括載物板112和升降機構114，升降機構114設置在打印設備本體101底部，并與打印設備本體101固定連接，載物板112與升降機構114的自由端固定連接。當需要進行操作時，升降機構114升起使得載物板112上升，進而使得基體可放置在載物板112上。當操作完成后，控制升降機構114下降，使得載物板112下降，減小打印設備本體101的元件對金屬陶瓷3d打印設備100a的影響。

需要說明的是，為了控制升降機構114自動升降，需要將升降機構114與氣缸連接，或者采用現有的自動升降架以實現載物板112的升降。而控制升降機構114升降的元件和控制系統連接，以實現金屬陶瓷3d打印設備100a的自動化。載物板112優選采用透明材質進行制備，透明材料便于三維自動掃描裝置105進行掃描，利于3維模型的建立，進而提升噴射的準確度。

夾持裝置103包括第一夾持件121和第一電機123。第一夾持件121與第一電機123連接，第一電機123與控制系統連接，第一夾持件121與載物臺110連接。第一夾持件121用于夾持基體，便于掃描器141進行掃描以及雙槍激光噴射裝置107進行噴射。采用的第一夾持件121為機械爪，而機械爪與第一電機123的相互作用關系為現有技術，具體方式可參見專利cn201610009654.x。當需要對基體進行掃描以及噴射操作時，控制系統控制第一電機123工作，使得第一夾持件121工作對基體進行夾持。當噴射結束后，控制系統控制第一電機123工作，使得第一夾持件121工作松開已噴射完成的基體。

進一步優選地，夾持裝置103還包括第一旋轉固定件125和第四氣缸127。第四氣缸127分別與載物臺110和控制系統連接，第一旋轉固定件125的一端與第四氣缸127連接，第一旋轉固定件125的另一端與第一夾持件121的一端旋轉連接。第四氣缸127由于控制第一旋轉固定件125的旋轉和固定，使得三維自動掃描裝置105以及雙槍激光噴射裝置107更易掃描以及噴射。

進一步地，如圖2所示，第一旋轉固定件125包括旋轉固定架122、旋轉固定件本體124和定位銷126，旋轉固定件本體124上開設有放置旋轉固定架122的旋轉固定槽128。旋轉固定架122包括旋轉體131和連接部132，旋轉體131放置于旋轉固定槽128內，旋轉體131與第四氣缸127連接，連接部132的一端與第一夾持件121連接，連接部132的另一端與旋轉體131連接。旋轉體131的中心設置有第一通孔133，旋轉固定件本體124的兩側也設置有第二通孔134，使得定位銷126可選擇性的穿過第一通孔133和第二通孔134對旋轉固定架122進行固定。旋轉固定槽128內設置有多個倒扣，在旋轉體131中心通孔軸線方向開設有彈性槽135，倒扣與彈性槽135卡扣連接，實現對旋轉體131進一步的卡緊和固定。

當需要旋轉體131進行旋轉時，第四氣缸127運動帶動旋轉體131轉動，進而帶動第一夾持件121轉動，而不需要旋轉時，第四氣缸127停止運動，旋轉體131被定位銷126以及倒扣等元件固定并定位。同時，第四氣缸127與旋轉體131也作用，防止旋轉體131晃動。

進一步地，三維自動掃描裝置105包括可360度旋轉的掃描器141、可伸展和收縮的第一伸縮件142和第一氣缸143。第一氣缸143設置于打印設備本體101內并與打印設備本體101固定連接。第一伸縮件142的一端與掃描器141固定連接，第一伸縮件142的另一端與第一氣缸143連接；掃描器141與第一氣缸143均與控制系統通信連接。當待噴射的基體放置到載物臺110并被夾持后，控制系統接收到可掃描信號，輸出開啟第一氣缸143的信號并開啟第一氣缸143。第一氣缸143運作帶動第一伸縮件142伸展，使得掃描器141移動，當掃描器141移動到基體的上方，控制系統接收到停止第一氣缸143信號并開啟掃描器141的信號，而后控制第一氣缸143停止運動并開啟掃描器141進行掃描。當掃描完成后，控制系統發出信號并停止掃描器141以及開啟第一氣缸143，使得第一氣缸143運動，進而使得第一伸縮件142收縮，避免第一伸縮件142以及掃描器141的存在妨礙后續雙槍激光噴射裝置107的噴射，保證后續噴射的效果。同時，將第一伸縮件142進行收縮，減小金屬陶瓷3d打印設備100a的體積。

掃描器141可進行360度旋轉并將掃描到的結構傳送到控制系統，并在控制系統內生成基體的3維結構圖，便于控制系統自動設計噴射路線以及噴射方式。

第一伸縮件142由多個可伸縮的伸縮元件依次連接組成，采用的伸縮元件為現有的平行四邊形機構。平行四邊形機構的長桿與螺母鉸接并驅動平行四邊形機構的短桿水平移動，進而實現第一伸縮件142的伸展和收縮。

需要說明的是，三維自動掃描裝置105可設置在打印設備本體101的頂部，也可設置在打印設備本體101的頂部或者兩側均可，擴大了其使用范圍。

進一步地，雙槍激光噴射裝置107包括第一激光槍151、第二激光槍152、第一滑動組件153和第二滑動組件154。第一滑動組件153和第二滑動組件154均與打印設備固定連接。第一激光槍151的噴射頭和第二激光槍152的噴射頭相對設立，第一滑動組件153和第二滑動組件154相對設立，第一激光槍151和第一滑動組件153滑動連接，第二激光槍152和第二滑動組件154滑動連接。第一激光槍151、第二激光槍152、第一滑動組件153和第二滑動組件154均勻控制系統通信連接。當三維自動掃描裝置105掃描并建模完成后，控制系統輸出噴射信號，并控制對應的元件開始工作。首先控制第一滑動組件153和第二滑動組件154工作，使得第一激光槍151和第二激光槍152達到對應的位置，而后開啟激光槍使得第一激光槍151和第二激光槍152工作，對基體進行噴射。而第一激光槍151和第二激光槍152相對設立是為了保證噴射時，噴射的物質能夠同時作用在基體的相對兩側的相對的區域，減小僅使用一個激光槍進行噴射時基體由于受熱不均導致其變形的程度，保證了基體的結構的完整性，同時，采用雙槍進行噴射提升噴射效率。

進一步地，參見圖3，第一滑動組件153包括第一水平滑動件161、第一豎直滑動件162、第二豎直滑動件163、第二氣缸164和第三氣缸165。第二氣缸164和第三氣缸165均于打印設備本體101固定連接，第一激光槍151與第一水平滑動件161滑動連接，第一激光槍151的一端與第二氣缸164連接，第一水平滑動件161的兩端分別與第一豎直滑動件162和第二豎直滑動件163滑動連接，第一水平滑動件161與第三氣缸165連接。第一豎直滑動件162和第二豎直滑動件163設于打印設備本體101相對的兩側。第二氣缸164與第一激光槍151連接，使得第二氣缸164運動時，第一激光槍151可以在第一水平滑動件161內進行水平滑動，而第一水平滑動件161與第三氣缸165連接，使得第三氣缸165能夠帶動第一水平滑動件161在豎直滑動件內進行豎直滑動，繼而實現第一激光槍151的水平和豎直移動。

進一步地，第一水平滑動件161內設置有用于第一激光槍151滑動的滑軌171，滑軌171內設置有可滑動的滑塊172，滑塊172與第一激光槍151連接，滑軌171兩側設置有彈性固定件173，彈性固定件173選擇性地與滑塊172作用，對滑塊172進行固定。彈性固定件173的長度與滑軌171的長度一致，滑塊172滑動時對彈性固定件173作用，使得彈性固定件173壓縮，而滑塊172停止滑動后，與滑塊172作用的彈性固定件173被壓縮，而彈性固定件173未與滑塊172作用的區域恢復原狀進而對滑塊172實現固定。

需要說明的是，第一豎直滑動件162、第二豎直滑動件163的結構和第一水平滑動件161的結構一致，只是對應的部件為豎直放置，以實現對第一水平滑動件161的豎直滑動和固定。同時，第一水平滑動件161僅采與第三氣缸165連接，連接位置任意，但是優選為第一水平滑動件161的中部。同時，為了提升第一水平滑動件161的滑動能力以及固定能力，可以在第一水平滑動件161的兩端分別連接一個氣缸。同時，第一豎直滑動件162可以是打印設備本體101左右的兩側，也可以是頂部和底部相對的兩側。

本發明提供一種金屬陶瓷3d打印系統(圖未示)，其包括本實施例的金屬陶瓷3d打印設備100a。

上述金屬陶瓷3d打印設備自動化程度高，減少人力，節約生產成本，同時，采用雙槍激光噴射裝置同時進行噴射，降低基體由于受熱不均導致的變形對基體結構的影響，保證基體的完整性。夾持設置可旋轉保證了基體的各部位均能夠實現噴射，減少了操作步驟，保證了噴射的效果，擴大了三維金屬陶瓷3d打印設備的使用范圍。而三維自動掃描裝置實現了掃描建模，進一步地，減少了操作步驟。同時，各元件設置于打印設備本體內，減小金屬陶瓷3d打印設備的占地空間，而各元件的可伸縮性，使得金屬陶瓷3d打印設備結構更簡單。

第二實施例

參見圖4，本實施例提供的金屬陶瓷3d打印設備100b的結構與第一實施例提供的金屬陶瓷3d打印設備100a的結構基本一致，區別點在于，本實施例提供的金屬陶瓷3d打印設備100b未設置有載物臺110，同時夾持裝置103的結構以及其與打印設備本體101的連接關系發生變化。

夾持裝置103包括第二夾持件181、第二旋轉固定件182、第二電機183、第二伸縮件184和第五氣缸185。第二電機183和第五氣缸185均與打印設備本體101連接且均與控制系統連接。第五氣缸185與第二伸縮件184的一端連接，第二伸縮件184的另一端與第二旋轉固定件182的一端固定連接，第二旋轉固定件182的另一端與第二夾持件181的一端旋轉連接、第二夾持件181與第二電機183連接。當需要進行夾持時，第五氣缸185運動，控制第二伸縮件184伸展，而后第二電機183控制第二夾持件181開合抓取基體，而后第五氣缸185運動，使得第二伸縮件184進行伸展或進行收縮至掃描位置進行掃描，而后進行噴射。在進行掃描和噴射的過程中控制第二旋轉固定件182旋轉以及固定，得到更好的掃描結果以及噴射效果。

第五氣缸185可設置在打印設備本體101的底部、頂部或者打印設備本體101的兩側。第二旋轉固定件182的結構與第一旋轉固定件125的結構一致，其驅動方式也與第一旋轉固定件125的驅動方式一致。第二夾持件181和第二電機183的連接關系以及結構與第一電機123和第一夾持件121的結構和連接關系一致。

綜上所述，本發明的金屬陶瓷3d打印設備通過控制系統以及對應的操作元件實現了金屬陶瓷3d打印設備的高度自動化，減少操作步驟和人力。同時，利用雙槍激光噴射裝置同時對基體的相對兩側的相對的區域同時進行噴射，進一步減少操作步驟，同時，保證了噴射基體的結構完整性，提升噴射效果，減少變形。而利用三維自動掃描裝置實現了對基體自動掃描和建模，擴大建模類型，進一步擴大了金屬陶瓷3d打印設備的使用范圍。

上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。