[發(fā)明專利]一種激光快速成型裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410185547.3
• 申請(qǐng)日: 2014-05-05
• 公開（公告）號(hào): CN103949636A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南華曙高科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105;B29C67/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于快速成型制造領(lǐng)域，具體涉及一種激光快速成型裝置及其方法。

背景技術(shù)

快速成型技術(shù)（Rapid?Prototyping，簡(jiǎn)稱RP）是一項(xiàng)具有數(shù)字化制造、高度柔性和適應(yīng)性、直接CAD模型驅(qū)動(dòng)、快速、材料類型豐富多樣等鮮明特點(diǎn)的先進(jìn)制造技術(shù)，自二十世紀(jì)八十年代末發(fā)展至今，己成為現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)支柱技術(shù)。選擇性激光燒結(jié)（Selective?Laser?Sintering，簡(jiǎn)稱SLS）是近年來發(fā)展最為迅速的快速成型技術(shù)之一，其以粉末材料為原料，采用激光對(duì)三維實(shí)體的截面進(jìn)行逐層掃描完成原型制造，不受零件形狀復(fù)雜程度的限制，不需要任何的工裝模具，應(yīng)用范圍廣。選擇性激光燒結(jié)工藝的基本過程是：送粉裝置將一定量粉末送至工作臺(tái)面，鋪粉輥筒將一層粉末材料平鋪在成型缸已成型零件的上表面，加熱裝置將粉末加熱至設(shè)定的粉末燒結(jié)溫度，振鏡系統(tǒng)控制激光器按照該層的截面輪廓對(duì)實(shí)心部分粉末層進(jìn)行掃描，使粉末的溫度升至熔化點(diǎn)，粉末熔化燒結(jié)并與下面已成型的部分實(shí)現(xiàn)粘接；當(dāng)一層截面燒結(jié)完后，工作臺(tái)下降一個(gè)層的厚度，鋪粉輥筒又在上面鋪上一層均勻密實(shí)的粉末，進(jìn)行新一層截面的掃描燒結(jié)，經(jīng)若干層掃描疊加，直至完成整個(gè)原型制造。

在上述技術(shù)中，每層粉末的燒結(jié)程序中，送粉鋪粉步驟與激光掃描燒結(jié)步驟是由嚴(yán)格的順序關(guān)系，即每一層粉末燒結(jié)都是先經(jīng)過送粉鋪粉，且待送粉鋪粉完成后才進(jìn)行激光燒結(jié)，且本次粉末燒結(jié)完成后才進(jìn)行下一次粉末的送粉鋪粉，這樣雖然同樣可以實(shí)現(xiàn)快速成型工藝，但使得快速成型裝置整個(gè)工藝的實(shí)現(xiàn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，從而影響快速成型裝置的生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種縮短裝置工作時(shí)間，從而提高裝置的工作效率的一種激光快速成型裝置及其方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種激光快速成型裝置，包括控制單元、振鏡系統(tǒng)、激光器、供粉單元、成型單元和鋪粉輥筒，其中，供粉單元將一定量粉末送至工作臺(tái)面，鋪粉輥筒將一層粉末平鋪在成型單元，當(dāng)控制單元檢測(cè)到鋪粉輥筒運(yùn)行到預(yù)定位置時(shí)，控制單元通過振鏡系統(tǒng)控制激光器按照該層的截面輪廓對(duì)實(shí)心部分粉末層進(jìn)行本次粉末掃描燒結(jié)，同時(shí)鋪粉輥筒繼續(xù)向下一次供粉的供粉單元運(yùn)行以完成本次送粉并實(shí)現(xiàn)下一次送粉。

優(yōu)選地，當(dāng)下一次送粉的鋪粉輥筒運(yùn)行到預(yù)定位置時(shí)，控制單元判斷本次粉末掃描燒結(jié)是否完成，當(dāng)掃描完成時(shí)才可實(shí)現(xiàn)下一次鋪粉。

優(yōu)選地，所述裝置還包括位置傳感器，用于檢測(cè)鋪粉輥筒是否運(yùn)行到預(yù)定位置且將檢測(cè)結(jié)果傳送給控制單元。

優(yōu)選地，所述裝置還包括溫度檢測(cè)單元和加熱單元，所述加熱單元用于加熱成型單元中的粉末，溫度檢測(cè)單元用于檢測(cè)成型單元中粉末的溫度，當(dāng)控制單元通過溫度檢測(cè)單元檢測(cè)到成型單元中粉末達(dá)到設(shè)定燒結(jié)溫度，且檢測(cè)到鋪粉輥筒運(yùn)行到預(yù)定位置時(shí)，控制單元通過振鏡系統(tǒng)控制激光器按照該層的截面輪廓對(duì)實(shí)心部分粉末層進(jìn)行本次粉末掃描燒結(jié)。

優(yōu)選地，所述溫度檢測(cè)單元為紅外傳感器。

優(yōu)選地，所述預(yù)定位置為成型單元的第一邊界或第二邊界。

本發(fā)明還提供了一種激光快速成型裝置的快速成型方法，所述裝置包括控制單元、振鏡系統(tǒng)、激光器、供粉單元、成型單元和鋪粉輥筒，其中所述方法包括以下步驟：

供粉單元將一定量粉末送至工作臺(tái)面，鋪粉輥筒將一層粉末平鋪在成型單元；

當(dāng)控制單元檢測(cè)到鋪粉輥筒運(yùn)行到預(yù)定位置，控制單元通過振鏡系統(tǒng)控制激光器按照該層的截面輪廓對(duì)實(shí)心部分粉末層進(jìn)行本次粉末掃描燒結(jié)，同時(shí)鋪粉輥筒繼續(xù)向下一次供粉的供粉單元運(yùn)行以完成本次送粉并實(shí)現(xiàn)下一次送粉。

優(yōu)選地，所述方法還包括：當(dāng)下一次鋪粉的鋪粉輥筒運(yùn)行到預(yù)定位置時(shí)，控制單元判斷本次粉末掃描燒結(jié)是否完成，當(dāng)掃描完成時(shí)才可實(shí)現(xiàn)下一次鋪粉。

優(yōu)選地，所述鋪粉輥筒是否運(yùn)行到預(yù)定位置通過位置傳感器檢測(cè)得到。

優(yōu)選地，所述鋪粉輥筒是否運(yùn)行到預(yù)定位置通過帶動(dòng)鋪粉輥筒運(yùn)動(dòng)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)以及帶輪的直徑計(jì)算得到。

優(yōu)選地，所述預(yù)定位置為成型單元的第一邊界或第二邊界。

優(yōu)選地，所述裝置還包括溫度檢測(cè)單元和加熱單元，所述加熱單元用于加熱成型單元中的粉末，溫度檢測(cè)單元用于檢測(cè)成型單元中粉末的溫度，所述方法具體為：

供粉單元將一定量粉末送至工作臺(tái)面，鋪粉輥筒將一層粉末平鋪在成型單元；