[發(fā)明專利]多激光直線束印刷式掃描快速成形制造零件的設(shè)備及方法

有效

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• 申請日: 2016-06-17
• 公開（公告）號: CN105880593B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張愛平;劉錦輝;胡麗剛;肖勝兵;吳桐;張怡帆;林慧敏;柯作偉;張佳;劉邦濤
• 申請（專利權(quán)）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;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所11337
• 代理人: 席小東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬粉末激光熔化增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多激光直線束印刷式掃描快速成形制造零件的設(shè)備及方法。

背景技術(shù)

“3D打印”技術(shù)，也稱為增量制造技術(shù)，產(chǎn)生于上個世紀(jì)80年代的美國，CAD(計算機輔助設(shè)計)、CNC(數(shù)字化控制)、自動控制、激光等技術(shù)的發(fā)展是其產(chǎn)生的前因，至今發(fā)展不到30年。“3D打印”技術(shù)是全球先進制造領(lǐng)域興起的一項集光/機/電、計算機、數(shù)控及新材料于一體的制造技術(shù)。在此領(lǐng)域，我國與世界發(fā)達國家之間的技術(shù)差距較小，幾乎位于同一起跑線上。之所以稱之為增量制造，依據(jù)其與傳統(tǒng)切削等材料“去除”制造工藝不同，該技術(shù)通過將粉末、液體、薄片等離散材料逐層堆積，“自然生長”成三維實體，因此被通俗叫做“3D打印”技術(shù)。該技術(shù)將三維實體整體成形，改變?yōu)槿舾啥S平面的疊加成形，大大降低了制造復(fù)雜度。理論上，但凡能夠在計算機上設(shè)計的結(jié)構(gòu)模型，即可應(yīng)用該技術(shù)在無需刀具、模具及復(fù)雜工藝條件下快速地將設(shè)計原型變?yōu)閷嵨铩Ｄ壳埃摷夹g(shù)在國防、航空航天、汽車、生物醫(yī)學(xué)、模具、鑄造、農(nóng)業(yè)、家電、工藝美術(shù)、動漫等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。

未來制造業(yè)的發(fā)展水平依然是衡量一個國家整體實力的關(guān)鍵標(biāo)志之一，而未來制造技術(shù)在數(shù)控技術(shù)、計算機、機械、材料等關(guān)聯(lián)技術(shù)發(fā)展的帶動下，必然走向數(shù)字化和智能化。“3D打印”技術(shù)作為整個先進制造技術(shù)當(dāng)中數(shù)字化和智能化較為突出的一類，其發(fā)展也會在不同層面深刻地對制造業(yè)整體構(gòu)成影響。首先，“3D打印”技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U大(廣度)；其次，“3D打印”技術(shù)在各個應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用層面不斷深入(深度)；再者，3D打印技術(shù)自身的物化形式(裝備與工藝)將更加豐富。由此，該技術(shù)必然會逐步滲透到國防、航空航天、汽車、生物醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域，影響著上述各個領(lǐng)域的設(shè)計理論和理念，并配合其他傳統(tǒng)技術(shù)，完善甚至更新某些司空見慣的制造方案，致使制造更為智能、簡捷、綠色的產(chǎn)品性能更加貼近理想狀態(tài)。

在3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，激光選區(qū)熔化(Selective Laser Melting，SLM)技術(shù)處于高端，是未來極具發(fā)展?jié)摿Φ囊豁椊饘倭悴考す庵苯映尚渭夹g(shù)。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中，在激光選區(qū)熔化成形過程中，采用單激光束按規(guī)劃得到的掃描路徑逐層掃描鋪設(shè)在粉床表面的松散粉末，從而層層堆積得到最終的成形零部件。該種方法存在的主要不足為：針對單激光束規(guī)劃得到的掃描路徑較復(fù)雜，因此，需要采用復(fù)雜的控制系統(tǒng)才能控制單激光束按掃描路徑進行掃描，具有系統(tǒng)開銷大的問題；另外，采用點掃描方式，還具有激光選區(qū)熔化成形過程復(fù)雜、耗時長以及成形效率低的不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種多激光直線束印刷式掃描快速成形制造零件的設(shè)備及方法，可有效解決上述問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種多激光直線束印刷式掃描快速成形制造零件的設(shè)備，包括在同一平面內(nèi)并排平行布置的n個激光光纖直線線陣(1)、前鋪粉刮刀(2)、后鋪粉刮刀(3)、鋪粉裝置和總控制器；

其中，每個所述激光光纖直線線陣(1)均包括直線框體(1.1)，所述直線框體(1.1)連接有x向驅(qū)動電機，通過所述x向驅(qū)動電機，驅(qū)動所述直線框體(1.1)在成形臺上方的x向進行水平移動；所述直線框體(1.1)的縱向中心線位置等間距安裝有若干個光纖固定套筒，每個所述光纖固定套筒的內(nèi)部均固定有1個光纖頭(1.2)，所述光纖頭(1.2)的激光發(fā)射方向為垂直向下或傾斜向下；每個所述光纖頭(1.2)均連接有1臺激光發(fā)生器；通過對各個激光光纖直線線陣(1)的光纖頭(1.2)的傾斜角度進行調(diào)節(jié)，使所有激光光纖直線線陣(1)的激光發(fā)生器通過光纖頭(1.2)所發(fā)射的激光束在成形臺表面形成的激光光斑(1.3)位于同一直線上；

n個激光光纖直線線陣(1)的前后兩側(cè)分別固定安裝所述前鋪粉刮刀(2)和所述后鋪粉刮刀(3)，當(dāng)n個激光光纖直線線陣(1)進行x向同步運動時，帶動所述前鋪粉刮刀(2)和所述后鋪粉刮刀(3)進行同步運動；

所述總控制器分別與所述鋪粉裝置、每個所述激光光纖直線線陣(1)的x向驅(qū)動電機以及每個所述激光光纖直線線陣(1)的各個激光發(fā)生器連接。