[發明專利]一種3D打印激光掃描方法

有效

• 申請號: 201610101625.6
• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN107116216B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 張愛平;王惠斌;劉國庫;張強;曲勝;胡麗剛;張佳;劉邦濤;王學鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱福沃德多維智能裝備有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 席小東

本發明提供一種3D打印激光掃描方法，包括：根據截面的截面形狀，以將截面分割成盡可能多的相似區域為目標，設置平行線組中相鄰兩條平行線之間的線寬，還設置平行線組與二維坐標平面中軸線的夾角；采用若干條平行線，將截面分割成若干個單元圖形；根據激光成形粉末材料性質，設置掃描線方向，進而規劃得到對各個單元圖形的掃描路徑。優點為：將每個截面劃分為幾何性質盡可能相近的若干個單元圖形，每個單元圖形即為一個掃描區域，因此，使激光掃描質量均勻，抑制整個零部件各向異性的產生。對于各層截面，設置隨機和增量式線寬變化方式，避免了在逐層疊加過程中區域間結合面的固定特性，減少了裂紋發生的危險。

技術領域

本發明屬于金屬粉末激光熔化增材制造技術領域，具體涉及一種3D打印激光掃描方法。

背景技術

3D打印技術，又稱為金屬材料增材制造技術、激光快速成型技術，自其產生至今，從最初的原理式用于制造零部件模型的裝置到目前工業化終端零件生產設備，不過三十多年的歷史，而且其應用發展的潛力日益得到國際社會的關注。未來制造業的發展水平依然是衡量一個國家整體實力的關鍵標志之一，而未來制造技術在數控技術、計算機、機械、材料等關聯技術發展的帶動下，必然走向數字化和智能化。現今西方國家已經將3D打印技術納入了工業4.0規劃中重要的核心技術之一，而我國也將3D打印技術作為中國制造2025發展戰略規劃中的支撐技術。3D打印技術作為整個先進制造技術當中數字化和智能化突出的一類，其發展必然在不同層面深刻地對制造業整體構成影響。首先，3D打印技術的應用領域將不斷擴大(廣度)；其次，3D打印技術在各個應用領域的應用層面不斷深入(深度)；再者，3D打印技術自身的物化形式(裝備與工藝)將更加豐富。由此，該技術必然會逐步滲透到國防、航空航天、汽車、生物醫學等諸多領域，影響著上述各個領域的設計理論和理念，并配合其他傳統技術，完善甚至更某些司空見慣的制造方案，致使制造更為智能、簡捷、綠色，產品性能更加貼近理想狀態。

在眾多的3D打印技術當中，作為復雜精細結構金屬零部件的首選，激光選區熔化金屬3D打印技術在整個3D打印技術發展應用的潮流中起到了重大推動作用，備受青睞。

激光選區熔化金屬3D打印技術以金屬粉末為原料，通過激光束掃描鋪設在粉床表面的松散粉末，使其迅速熔化焊合，層層堆積焊接而成形零部件。掃描過程中，激光束掃描路徑與被熔化粉末的特性關系極大，而且與粉末熔化焊合的質量密切相關。

鑒于激光掃描路徑的重要性，對激光掃描路徑的研究一直是個熱點問題。現有技術中，激光掃描路徑的規劃方式通常為：參考圖1，將某一界面的圖形分成各自獨立閉合的幾個單元區域，如圖1所示的a，b兩個單元區域，然后，對a，b兩個單元區域分別進行掃描，并且，掃描方法為：激光沿著與X軸平行的方向來回掃描。該種激光掃描方式存在的主要不足為：掃描線的長短直接根據識別的封閉的單元圖形的輪廓決定，具有很大的不確定性，尤其是激光掃描質量不均勻，容易使整個零部件產生各向異性的問題，因此，具有掃描質量有限的不足。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種3D打印激光掃描方法，可有效解決上述問題。

本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種3D打印激光掃描方法，包括以下步驟：

步驟1，在計算機上生成待加工零件的三維CAD模型；

步驟2，對所述三維CAD模型進行切片，得到按自下而上方向編號分別為截面1、截面2…截面n的n個截面的輪廓信息；

步驟3，規劃得到分別對各個截面的激光掃描路徑；

本步驟具體為：

步驟3.1，根據截面1的截面形狀，以將截面1分割成盡可能多的相似區域為目標，設置平行線組中相鄰兩條平行線之間的線寬為L1，還設置平行線組與二維坐標平面中軸線的夾角α1；