一种三维打印件表面处理系统、三维打印件表面处理方法和异常检测方法与流程

本技术涉及三维打印件表面处理领域，具体涉及一种三维打印件表面处理系统、三维打印件表面处理方法和异常检测方法。

背景技术：

1、三维打印是利用数字模型对打印材料选择性沉积形成三维打印件的增材制造过程。在三维打印过程中，通过烧结、挤压、能量选择性照射等过程使打印材料选择性粘结并固化成为三维打印件。由此类三维打印方法产生的三维打印件需要进行表面处理，使三维打印件与表面粘附的打印材料分离。去除表面粘附的打印材料，一般需要通过喷射某种固体颗粒至三维打印件表面。现有技术中，在进行表面处理后，固体颗粒一般不回收利用，造成浪费，且回收利用过程无法在封闭系统中完成。

技术实现思路

1、本技术的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种三维打印件表面处理系统、三维打印件表面处理方法和异常检测方法，其能够在封闭系统中对固体颗粒回收利用，以节约成本。

2、为达成上述目的，采用如下技术方案：

3、第一技术方案涉及一种三维打印件表面处理系统，其适于外接高压气源和负压装置，其通过对三维打印件的外表面分时喷射至少一种固体颗粒以去除三维打印件表面附着的打印材料；各种固体颗粒的粒径范围不交叉且每种固体颗粒的最小粒径均大于打印材料的最大粒径；其包括：储存装置，其对应固体颗粒的种类设置，其设有输送部，所述输送部设有气嘴和至少一个输出部，每个输出部设有开关阀；筛分装置，其设有输入口和回收料输出口，所述回收料输出口对应固体颗粒的种类设置，并用于向对应的储存装置输出对应种类的固体颗粒；处理装置，其设有处理腔室、收集部和至少一个喷射单元；所述处理腔室用于供喷射单元对三维打印件进行表面处理；所述收集部用于收集来自于处理腔室的固体颗粒和/或打印材料；所述喷射单元包括第一喷射器，所述第一喷射器连通高压气源和每个储存装置的一个输出部；和第一收集器，其设有第一负压引入端、第一输入端和第一输出端，第一负压引入端连通负压装置，第一输入端连通收集部，第一输出端连通输入口并高于输入口。

4、第二技术方案基于第一技术方案，其还包括废料容器；所述筛分装置还设有粗筛筛网、第一筛网、第一废料输出口和第二废料输出口；粗筛筛网最靠近输入口，其孔径大于各固体颗粒的最大粒径；第一废料输出口输出粗筛筛网的筛上物并连通废料容器；第一筛网对应固体颗粒的种类设置，末级第一筛网的孔径小于所有固体颗粒的最小粒径且大于打印材料的最大粒径，除末级第一筛网外其他第一筛网的孔径小于对应种类的固体颗粒的最小粒径且大于下一级第一筛网对应种类的固体颗粒的最大粒径；所述回收料输出口输出对应的第一筛网的筛上物；第二废料输出口用于输出末级第一筛网的筛下物并连通废料容器。

5、第三技术方案基于第二技术方案，其中，废料容器和每个储存装置均设有用于测量其所内容物的重量的重量传感器。

6、第四技术方案基于第三技术方案，其还包括第一选通阀，第一选通阀设有第一阀入口、第二阀入口和第一阀出口，第一阀入口连通收集部，第二阀入口连通每个储存装置的一个输出部；第一阀出口连通第一输入端。

7、第五技术方案基于第四技术方案，其还包括加料装置，所述加料装置用于添加装设于料桶中的固体颗粒，所述加料装置设有料桶信息读取器，用于读取料桶记载的料桶信息，料桶信息包括固体颗粒种类和固体颗粒重量；所述第一选通阀还设有第三阀入口，所述第三阀入口连通加料装置。

8、第六技术方案基于第一技术方案，其中，其中一种固体颗粒为高介电常数固体颗粒，高介电常数固体颗粒的介电常数大于其他种类固体颗粒的介电常数，也大于打印材料的材质的介电常数；三维打印表面处理系统还包括静电分离装置，静电分离装置适于吸附介电常数较低的固体颗粒和/或打印材料，静电分离装置设有入口、第一出口和第二出口，入口连通高介电常数固体颗粒对应的回收料输出口，第一出口连通用于储存高介电常数固体颗粒的储存装置，第二出口连通废料容器。

9、第七技术方案基于第六技术方案，其中，所述静电分离装置设有振动器。

10、第八技术方案基于第六技术方案，其中，所述静电分离装置设有吹扫器，所述吹扫器通过开关阀连通高压气源并用于吹扫静电吸附的固体颗粒和/或打印材料。

11、第九技术方案基于第一技术方案，其还包括第二收集器和第二选通阀；所述第二收集器设有第二负压引入端、第二输入端和第二输出端，所述第二输入端连通所有储存装置的一个输出部；所述第二输出端连通废料容器并高于废料容器；所述第二选通阀设有第四阀入口、第五阀入口和第二阀出口，所述第四阀入口连通第一负压引入端，所述第五阀入口连通第二负压引入端，所述第二阀出口连通负压装置。

12、第十技术方案基于第一技术方案，其中，所述处理装置包括电机；所述电机驱动容置件转动。

13、第十一技术方案基于第一技术方案，其中，所述处理装置还包括清扫件，所述清扫件用于清扫处理腔室，并通过开关阀连通高压气源。

14、第十二技术方案基于第一技术方案，其中，所述喷射单元还包括第二喷射器，第二喷射器通过开关阀连通高压气源并用于输出电离喷射气流。

15、第十三技术方案基于第一技术方案，其中，所述第一喷射器包括喷枪，所述喷枪与固体颗粒的种类对应设置，每个喷枪连通对应的储存装置的一个输出部并通过开关阀连通高压气源。

16、第十四技术方案涉及一种三维打印件表面处理方法，其通过在处理腔室中对三维打印件的外表面分时喷射至少一种固体颗粒以去除三维打印件表面附着的打印材料；各种固体颗粒的粒径范围不交叉且每种固体颗粒的最小粒径均大于打印材料的最大粒径；表面处理形成的混合物通过筛分分离出各种固体颗粒并储存以备下次对三维打印件进行表面处理。

17、第十五技术方案基于第十四技术方案，其中，被储存的固体颗粒由高速气流带动喷射。

18、第十六技术方案基于第十四技术方案，其中，其中一种固体颗粒为高介电常数固体颗粒，高介电常数固体颗粒的介电常数大于其他种类固体颗粒的介电常数，也大于打印材料的介电常数；高介电常数固体颗粒在筛分分离后还通过高压静电吸附分离再储存。

19、第十七技术方案基于第十四技术方案，其中，固体颗粒种类为两种，分别为第一固体颗粒和第二固体颗粒；第一固体颗粒的粒径范围为500-700微米；第二固体颗粒的粒径范围为200-300微米；打印材料的粒径范围为30-100微米。

20、第十八技术方案基于第十七技术方案，其中，第一固体颗粒的材质为塑料；第二固体颗粒的材质为石英或玻璃或陶瓷；打印材料的材质为尼龙。

21、第十九技术方案基于第十七技术方案，其中，第一固体颗粒较第二固体颗粒先喷射。

22、第二十技术方案涉及一种异常检测方法，其用于检测如第三技术方案所述的三维打印件表面处理系统的异常情况，每次筛分装置停止工作后记录每个储存装置的内容物的第一重量；获取本次记录后如在本次与上次之间未进行加料作业，则进行如下判断和报错：如初级第一筛网对应的第一重量本次较上次增加超过第二阈值，则判定粗筛筛网异常并相应报错；如末级第一筛网对应的第一重量本次较上次减少超过第二阈值，则判定末级第一筛网异常并相应报错；如初级第一筛网和末级第一筛网以外的其他第一筛网对应的第一重量本次较上次增加超过第二阈值且上级第一筛网的第一重量本次较上次减少超过第二阈值，则判定上级第一筛网异常并相应报错；如各第一重量本次较上次增加或减少均未超过第二阈值则判定筛分装置正常；出现除以上四种情况外其他情况则判定筛分装置异常并相应报错。

23、第二十一技术方案涉及一种异常检测方法，其用于检测如第五技术方案所述的三维打印件表面处理系统的异常情况，每次筛分装置停止工作后记录每个储存装置的内容物的第一重量和废料容器的内容物的第二重量；获取本次记录后进行如下判断和报错：步骤1：如第二重量本次较上次增加超过第一阈值，则进入步骤2，否则进入步骤3；步骤2：如初级第一筛网对应的第一重量本次较上次增加超过第二阈值，则判定粗筛筛网异常并相应报错；如末级第一筛网对应的第一重量本次较上次减少超过第二阈值，则判定末级第一筛网异常并相应报错；如初级第一筛网和末级第一筛网以外的其他第一筛网对应的第一重量本次较上次增加超过第二阈值且上级第一筛网的第一重量本次较上次减少超过第二阈值，则判定上级第一筛网异常并相应报错；如各第一重量本次较上次增加或减少均未超过第二阈值则判定筛分装置正常；出现除以上四种情况外其他情况则判定筛分装置异常并相应报错；步骤3：如任意一级第一筛网对应的第一重量本次较上次增加超过第三阈值，且满足以下三个条件之任一，则判定该级第一筛网对应的固体颗粒存在错误加料并相应报错：第一条件：本次和上次之间料桶信息读取器未读取料桶；第二条件：增加的固体颗粒种类与本次和上次之间料桶信息读取器读取的信息中的固体颗粒种类不对应；第三条件：增加的固体颗粒种类与本次和上次之间料桶信息读取器读取的信息中的固体颗粒种类对应，但增加的固体颗粒重量与本次和上次之间料桶信息读取器读取的信息中的固体颗粒重量差值大于第四阈值。

24、相对于现有技术，上述方案具有的如下有益效果：

25、第一技术方案中，将各种固体颗粒的粒径范围设置为不交叉，又将每种固体颗粒的最小粒径设置为大于打印材料的最大粒径，使所有固体颗粒得以通过筛分装置与打印材料分离，每种固体颗粒也得以通过筛分装置彼此分离，在此基础上，实现了对固体颗粒的回收利用，并节约了成本。

26、第一技术方案中，储存装置设有输送部，输送部设有气嘴和若干输出部，第一喷射器通过连通高压气源和每个储存装置的一个输出部，使储存装置内储存的固体颗粒得以利用伯努利原理由高压气源输出的高速气流形成的负压带动，与从气嘴进入的气流混合并从第一喷射器喷射而出。

27、第一技术方案中，收集部收集来自于处理腔室的固体颗粒和/或打印材料，并通过第一收集器输出至筛分装置，使表面处理后形成的混合物得以通过筛分进行分离，并使三维打印件表面处理系统形成封闭系统，利用负压使固体颗粒或固体颗粒与打印材料的混合物在系统的管道中输送。

28、第一技术方案中，储存装置对应固体颗粒的种类设置，并设有输送部，输送部设有至少一个输出部，每个输出部设有开关阀，可以根据要求选择需要喷射的固体颗粒。

29、第一技术方案中，由于处理装置的收集部通过第一收集器连通至筛分装置，并通过筛分装置连通至各储存装置，因此向三维打印件表面处理系统添加固体颗粒可以通过处理装置进行添加。

30、第二技术方案中，通过设置粗筛筛网，能够分离三维打印件表面粘附的结块的打印材料，使结块的打印材料不会被混入粒径较大的固体颗粒中。

31、第二技术方案中，通过设置废料容器，收集废弃的三维打印材料。

32、第二技术方案中，通过设置各级第一筛网的孔径，使各种固体颗粒得以分离，并使粒径最小的固体颗粒与打印材料分离。

33、第三技术方案中，通过在废料容器和每个储存装置均设置重量传感器，能够为在封闭系统中自动检测筛网是否破损打下物质基础。

34、第四技术方案中，处理装置和储存装置通过第一选通阀连通第一收集装置，能够在需要时使储存装置中的固体颗粒返回筛分装置重新筛分。这主要是在筛网出现破损的情况下，储存装置中的内容物可以通过重新筛分使各种固体颗粒被正确的分离和回收。

35、第五技术方案中，通过设置加料装置，能够向系统添加固体颗粒。加料装置设有料桶信息读取器，能够读取料桶信息，从而能够获得料桶容纳的固体颗粒的种类和重量，为错误加料报错打下物质基础。

36、第六技术方案中，高介电常数固体颗粒在筛分分离后还通过静电分离，有利于进一步提高回收的高介电常数固体颗粒的纯度。避免掺杂其他固体颗粒，影响表面处理效果。

37、第七技术方案中，静电分离装置设置振动器，能够通过振动清除静电吸附的掺杂物。

38、第八技术方案中，静电分离装置设置吹扫器，能够通过吹扫清除静电吸附的掺杂物。

39、第九技术方案中，各储存装置通过第二收集器连通废料容器，能够在封闭系统中清空各储存装置中的固体颗粒，有利于更换固体颗粒或者报废处理。

40、第九技术方案中，第一收集器和第二收集器通过第二选通阀连通负压装置，能够共用负压装置，避免设置两个负压装置时造成浪费。

41、第十技术方案中，处理装置包括驱动容置件转动的电机，使喷射单元能够充分地对各三维打印件的表面进行处理。

42、第十一技术方案中，清扫件连通高压气源，能够用于清扫处理腔室。

43、第十二技术方案中，喷射单元包括第二喷射器，第二喷射器输出电离喷射气流，电离喷射气流能够消除第一喷射器喷出的固体颗粒因摩擦所带的静电，避免固体颗粒吸附于三维打印件。

44、第十三技术方案是第一技术方案的优选实施例，第一喷射器设置与固体颗粒种类对应的喷枪，能够避免不同种类的固体颗粒在输送管道中混杂。

45、第十四技术方案中，将各种固体颗粒的粒径范围设置为不交叉，又将每种固体颗粒的最小粒径设置为大于打印材料的最大粒径，使所有固体颗粒得以通过筛分装置与打印材料分离，每种固体颗粒也得以通过筛分装置彼此分离，在此基础上，实现了对固体颗粒的回收利用，并节约了成本。

46、第十五技术方案中，储存的固体颗粒得以利用伯努利原理由高压气源输出的高速气流形成的负压带动进行喷射，充分利用了高压气源的压力作为能量来源，相较于设置其他输送方式，节省了能源，结构更简单。

47、第十六技术方案中，高介电常数固体颗粒在筛分分离后还通过静电分离，有利于进一步提高回收的高介电常数固体颗粒的纯度。避免掺杂其他固体颗粒，影响表面处理效果。

48、第十七技术方案中，第一固体颗粒与第二固体颗粒粒径范围之间以及第二固体颗粒与打印材料粒径范围之间具有较大的差距，有利于进行筛分分离。

49、第十八技术方案中，由于第一固体颗粒的材质为塑料，而第二固体颗粒的材质为石英或玻璃或陶瓷，因此第二固体颗粒是高介电常数固体颗粒，此时，对第二固体颗粒进行静电分离，有利于避免掺杂第一固体颗粒中粒径较小的部分以及打印材料，不会影响第二固体颗粒对三维打印件的表面处理的效果。

50、第十九技术方案中，粒径较大的固体颗粒先喷射以对三维打印件进行初步的表面处理，粒径较小的固体颗粒后喷射，能够对三维打印件进行更精细的表面处理。

51、第二十技术方案中，通过在每次筛分装置停止工作后记录储存装置的内容物的重量，能够在封闭系统中较为准确地判断筛网破损的情况，避免因为系统封闭导致筛网破损而不知情，影响表面处理效果。

52、第二十一技术方案综合考虑了加料情况和筛网破损情况，能够自动甄别筛网破损和错误加料，有利于实现自动化监控和报警。