[發明專利]一種激光增減材復合制造的方法與裝置

在審

• 申請號: 201610098664.5
• 申請日: 2016-02-23
• 公開（公告）號: CN105538728A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 段宣明;范樹遷;曹洪忠;王國玉
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00;B22F3/105;C04B35/64;B23K26/046;B23K26/08;B23K26/0622;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 王貴君

1.一種激光增減材復合制造的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立實體零件的幾何模型，規劃選區激光快速成形的激光的掃描路徑，規劃激光減材 制造的脈沖激光的掃描路徑；

2)對成形腔室進行抽真空并充入保護氣體；

3)利用粉末攤鋪系統并在成形區域鋪覆一層粉末；

4)利用選區激光快速成形的激光掃描鋪覆的待成形材料，進行結構成形；

5)利用激光減材制造的脈沖激光沿規劃路徑掃描成形結構的輪廓邊緣，去除表面粗糙部 分；

6)將成形基板降低一層粉末厚度，再重復步驟3)、4)和5)直至獲得最終的三維實體 零件。

2.根據權利要求1所述一種激光增減材復合制造的方法，其特征在于：所述的選區激光快速 成形包括選區激光熔化成形和選區激光燒結成形。

3.根據權利要求1所述一種激光增減材復合制造的方法，其特征在于：所述選區激光快速成 形的激光波長范圍為200nm～10.6μm的激光，用于激光減材制造的脈沖激光的脈沖寬度為 500ns～1fs。

4.根據權利要求1所述一種激光增減材復合制造的方法，其特征在于：所述粉末的尺度為 10nm～500μm。

5.根據權利要求4所述一種激光增減材復合制造的方法，其特征在于：所述粉末為金屬粉末 材料、塑料粉末粉末、陶瓷粉末材料、覆膜砂粉末材料、聚合物粉末材料中的一種或幾種混 合粉末材料。

6.根據權利要求1～5任一項所述一種激光增減材復合制造的方法，其特征在于：步驟4)和 5之間重復步驟3)和4)至少一次形成多層結構，然后進行步驟5)利用激光減材制造的脈 沖激光沿規劃路徑掃描成形結構的輪廓邊緣，去除已成形多層結構的表面粗糙部分；最后再 重復步驟3)、4)和5)或先重復步驟3)和4)至少一次后再重復步驟5)直至獲得最終的 三維實體零件。

7.權利要求1～6任一項所述方法使用的裝置，其特征在于：包括激光光源系統、激光聚焦掃 描系統、成形腔室、粉末攤鋪系統、氣氛控制系統和軟件控制系統；所述激光光源系統與激 光聚焦掃描系統、成形腔室和粉末攤鋪系統依次連接，所述氣氛控制系統與粉末攤鋪系統連 接，所述軟件控制系統分別與激光光源系統、激光聚焦掃描系統、成形腔室、粉末攤鋪系統 和氣氛控制系統連接；

所述激光光源系統包括提供選區激光快速成形的激光器Ⅰ和提供激光減材制造脈沖激光 的激光器Ⅱ。

8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于：所述激光聚焦掃描系統分別由位于激光器Ⅰ光 路上的擴束鏡Ⅰ、動態聚焦鏡Ⅰ、反射鏡，位于激光器Ⅱ光路上的擴束鏡Ⅱ、動態聚焦鏡Ⅱ， 兩條光路共享的二向色鏡以及掃描振鏡組成；所述成形腔室置有粉末收集器；所述粉末攤鋪 系統由送粉器、刮刀、成形基板和升降組件組成；氣氛控制系統由真空泵和保護氣體循環組 件組成。

9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于：激光聚焦掃描系統分別由位于激光器Ⅰ光路上 的擴束鏡Ⅰ和反射鏡，位于激光器Ⅱ光路上的擴束鏡Ⅱ，兩條光路共享的二向色鏡，與二向 色鏡連接的掃描振鏡和聚焦場鏡組成。

10.根據權利要求7～9任一項所述的裝置，其特征在于：所述激光器Ⅰ提供的激光波長范圍 為200nm～10.6μm的激光；所述激光器Ⅱ提供的脈沖激光的脈沖寬度為500ns～1fs。