[實用新型]一種單顆粒納米金屬粒子定向輸運的激光成型設備

有效

• 申請號: 201420735267.0
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN204430272U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 湯勇;曾健;陳燦;張仕偉;李文博
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本實用新型涉及激光燒結成型設備，尤其涉及一種單顆粒納米金屬粒子定向輸運的激光成型設備。

背景技術

3D打印技術是一種非常流行的制造技術，有廣泛的工業應用前景。與傳統切除加工技術不同，3D打印是一種利用熔融金屬、粉末或高分子聚合物等具有粘接性的材料，利用逐層堆疊原理來構造模型的技術。

常用3D打印方法用粘接劑將粉末層粘接起來形成薄層；從噴頭內噴出熔融塑料，塑料凝固后粘接形成薄層；或者采用光敏材料通過光固化等方法逐層堆疊成型。通過3D打印，原理上可以制造出幾乎任何形狀的模型。

然而，加工精度是限制3D打印技術被進一步應用的瓶頸。激光粉末燒結成型近年來受到研究者們的關注。通過提高激光光斑的尺寸，能夠提高成型精度。可以近似認為激光光斑尺寸就是其成型的最高精度。然而，隨著微納精密制造的發展，現有激光燒結成型設備的成型精度依然不能滿足精密元件，如精密生物支架、航天航空精密儀器和光電元件等的要求。例如，生物支架成型精度一般要在200um到10nm，從而在表面形成微納結構，以滿足微觀上細胞粘附、分化、增值等要求，。基于此，能否進一步提高3D打印的成型精度成為其能否被應用于使用要求更高的領域的關鍵。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種結構簡單、成型精度高的單顆粒納米金屬粒子定向輸運的激光成型設備，不僅操控簡便易行，而且可以模塊化。

本發明通過下述技術方案實現：

一種單顆粒納米金屬粒子定向輸運的激光成型設備，包括混合進樣系統1、空氣動力學透鏡2、共焦激光器組3和工作臺4；工作臺4為活動平臺，能在X、Y或Z軸方向運動。

所述混合進樣系統1連接空氣動力學透鏡2，空氣動力學透鏡2位于工作臺4上方；

所述共焦激光器組3位于空氣動力學透鏡2與工作臺4之間。

所述混合進樣系統1包括依次連接的進樣機構、用于形成氣溶膠流的混合腔1-5、緩沖腔1-6；

所述進樣機構分為兩個出口并聯的支路，該兩個支路中均包括依次連接的氣源1-1和流量控制閥1-2；

該兩個支路，其中一個支路的流量控制閥1-2與混合腔1-5之間設置粉末儲存腔1-4，在另外一個支路的流量控制閥1-2與混合腔1-5之間設置流量計1-3；

所述進樣機構兩個支路的出口并聯后連接混合腔1-5，混合腔1-5再通過管路連接緩沖腔1-6。

所述緩沖腔1-6設置在空氣動力學透鏡2的上端部。

所述空氣動力學透鏡2包括柱形腔體2-1和設置在柱形腔體2-1下端部的噴嘴2-3；

在柱形腔體2-1內設置透鏡組2-2，該透鏡組2-2由多個相互間隔、沿柱形腔體2-1軸向排列并固定在柱形腔體2-1內的透鏡構成；柱形腔體2-1與水平面垂直。

所述透鏡組2-2的每個透鏡上均開有圓孔，各圓孔的軸線與噴嘴2-3的軸?線同軸。

所述緩沖腔1-6腔體的內側壁由上至下逐漸收縮；或者緩沖腔1-6的內側壁與內底壁之間弧形的圓滑過渡。

每個透鏡上的圓孔的孔徑各不相同或者相同。

本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果：

通過混合進樣系統1、空氣動力學透鏡2和共焦激光器組3的具體結構組合，改變了原有激光燒結成型設備提高精度的思路。

若在現有技術條件下，欲進一步提高激光光斑直徑，則會遇有技術難度高、成本高等制約。而本設備通過加入空氣動力學透鏡結構及混合進樣系統1等其他改進，即能將粉末精度顯著的得以提高(至納米級)，解除了激光光斑尺寸的限制。

與現有納米級加工設備相比，本設備可粒子單向輸運，熔滴熔覆位置可控。

本設備技術手段簡便易行，設備可模塊化設計、生產，具有積極的技術效果和良好的市場應用前景。

附圖說明

圖1為本發明單顆粒納米金屬粒子定向輸運的激光成型設備結構示意圖。

圖2圖1透鏡組結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。

實施例

如圖1、2所示。本發明單顆粒納米金屬粒子定向輸運的激光成型設備，包括混合進樣系統1、空氣動力學透鏡2、共焦激光器組3和工作臺4；

該工作臺4為可活動的平臺，在X、Y或Z軸方向運動，即在X、Y同?一水平面上運動，可獲得具有納米級線寬的二維圖樣；在Z軸方向運動，圖樣逐層堆疊，可獲得納米級精度的三維模型。