小型激光燒結設備緊湊型供粉機構設計

郭艷玲，戴佳銘，聶宏宇，李 健

（東北林業大學機電工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040）

1 引言

選擇性激光燒結（Selective Laser Sintering，SLS）又稱激光選區燒結，是一種材料利用率高，應用領域廣，技術較為成熟的快速成型技術[1-2]。隨著近年來3D 材料的高速發展，低成本的激光燒結耗材不斷涌現，使得選擇性激光燒結技術有了民用化普及的經濟條件。

現行工業級激光燒結設備，其供粉結構多為體積大、空間利用率低的直動式活塞的“固螺母-動絲杠”導軌結構，如圖1 所示。并且為追求設備的結構穩定性，結構形式與使用材料都使得設備擁有極大的重量，不適合小型化的桌面級產品。

為此在結構設計上，提出一種懸臂式固定絲杠導軌的方案，將絲桿螺母副的運動形式由“固螺母-動絲桿”的形式改為“動螺母-固絲桿”的形式，以達到縮減移動部件的空間占比的目的，同時采用輕質材料，以得到高空間利用率，輕量化的供粉結構。

圖1 現行工業級設備供粉結構Fig.1 The Present Industrial Equipment Supply Powder Structure

2 方案設計

2.1 空間利用率比對

直動式動絲杠導軌供粉方案[3]（下文簡稱方案1）可以簡化為，包括供粉板、絲杠、導軌、電機、粉腔、機架的機構簡圖，如圖2所示。其中電機（5）固定在機架（6）上，導軌（2），絲杠（3）與供粉板（1）固定連接在一起，由電機（5）通過絲杠（3）帶動供粉板（1）在粉腔（4）內運動[4]。

懸臂式固定絲杠導軌方案（下文簡稱方案2）可以簡化為，包括供粉板、連接塊、電機、導軌、絲杠、粉腔形式的機構簡圖，如圖3 所示。其中電機（3）、導軌（4）、絲杠（5）固定在機架（8）上，供粉板（1）通過連接塊（2）與絲杠螺母（6）相連接在粉腔（7）內運動?！?br>