鋪粉控制
鋪粉控制系統是整個技術的核心組成部分之一。鋪粉的厚度、表面平整度、鋪粉致密度和精確度都對加工結果有著影響, 也是影響最終成型精度的主要因素. 因此, 鋪粉控制系統的整體自動化性能和各部分的協同工作要求非常高. 常用的鋪粉控制系統:刮板式、反轉輥軸式、反轉輥軸和刮板結合、正向輥軸式、正向輥軸和刮板結合、移動漏斗、振動式鋪粉系統. 文獻根據粉體的堆積密度和粉體的表面質量參數, 對不同鋪粉控制系統進行實驗, 使用22mm 直徑反轉輥軸式系統可以得到最高的密度(1.2 gr/cm3), 同時表面質量最優; 正向輥軸和刮板結合可以得到高密度(1.0 gr/cm3), 但是這對組合需要完善的設置, 防止粉末表面失真. 其中刮板式鋪粉系統雖然結構簡單, 易于控制, 但是粉末的致密度低(0.7 gr/cm3); 輥軸式鋪粉系統可以提高粉末的致密度(0.9 gr/cm3); 移動式漏斗采用直接鋪灑粉末，沒有壓實作用, 因此粉末的致密度低(0.7 gr/cm3)。
美國3D Systems 公司設計了一種選擇性激光燒結粉末輔助處理系統，該系統在前一層粉末被燒結后, 通過一種矩形移動漏斗進行鋪粉，移動漏斗鋪灑粉末的路徑采用水平移動的輥軸(輥軸會轉動和徑向振動) 來保證粉末的層厚均勻；設計中還充分考慮到粉末致密性問題, 由于粉末自身具有導電性, 將裝置安放在磁場環境中并對粉末通電, 粉末將受到安培力的作用定向移動, 起到提高致密度的效果。但是這一設計并不完善, 因為粉末暴露在空氣中容易被氧化, 并且鋪灑的多余粉末沒有相應的回收裝置. 隨后, DTM 公司設計了一種多方向粉末輸送裝置，這種裝置采用全密閉空間的成型室, 成型室內有三個(左中右排列) 活塞系統(三缸鋪粉系統), 如圖12所示?；钊到y裝載著粉末, 中間的活塞系統是激光能夠照射到的成型室, 也稱為工作活塞, 左右兩個活塞系統分別是供粉活塞. 具體工作方式為：當中間工作活塞的最上層被激光燒結之后,左邊的活塞向上推出一定量粉末, 由自身反轉的輥軸進行水平移動鋪粉, 而右端的活塞向下移動留下一定空間, 使得輥軸在鋪粉完成后可以將多余的粉末推到右邊活塞系統中完成粉末的回收, 這個系統減少了成型室內的粉末量, 加快了粉末的輸送. 在合理的設計下左右兩邊活塞可以提供多種材料. 一般情況下, 人們將粉末分為三種類型: 新鮮粉末(在活塞系統內未使用過的粉末)、溢出粉末(燒結過程中未被燒結到的粉末)、不合格粉末(燒結過程中距離激光燒結區域太近粉末). 上述系統無法將不合格粉末去除, 同時由于一些細小的粉末懸浮在內部造成污染和損害, 這部分懸浮粉末也無法被回收. 根據上述問題，3D Systems公司改進了DTM公司的設計, 在活塞系統左右兩側各加入一個溢流容器, 用于存放溢流粉末, 并且溢流容器與一個篩選系統相連, 用于篩選出不合格粉末; 同時該系統添加了一個內部氣體的處理裝置, 這個設計使得懸浮在空中的粉末得到回收. 文獻設計的裝置采用恒定的氣體加壓裝置用來傳輸粉末, 通過對成型室內不間斷充氣(空氣或者惰性氣體), 再將這些與懸浮粉末混合的氣體引入到裝置中過濾, 能很好地將這部分粉末回收, 避免了環境污染也保證了設備操控者的身體安全.
國內對鋪粉控制系統研究時間不長，清華大學設計了一種可控震動落粉鋪粉系統, 總結了常用的鋪粉系統優缺點后, 設計一種不與成型件接觸的上置式鋪粉篩和具有稱重傳感器反饋的鋪粉系統,通過改變鋪粉篩的運行速度和加速度實現粉末鋪送功能, 改變鋪粉篩運行速度和加速度獲取精確的鋪粉厚度, 最小粉末層厚度達0.1 mm.
未完待續；
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