[發(fā)明專利]一種用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710213674.3
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN106984812B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 馬英杰;朱國浩;王寅
• 申請（專利權）人: 鑫精合激光科技發(fā)展（北京）有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 朱麗華

本發(fā)明公開了一種用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法，包括：(1)獲取所需制備工件的一層截面輪廓文件并識別，在輪廓文件區(qū)域以同一種多邊形形狀均勻排列方式進行分區(qū)；(2)以每個多邊形為基礎，生成所述每個多邊形的外切圓，刪除所述多邊形的直線線條；(3)對步驟(2)生成的所述每個多邊形的外切圓分區(qū)進行掃描填充。所述同一種多邊形形狀為正六邊形、正四邊形或等邊三角形。本發(fā)明通過對多邊形設置外切圓，再對外切圓分區(qū)進行掃描填充，由于能對分區(qū)邊界進行一次重熔，極大地降低了分區(qū)邊界搭接處應力集中的概率，明顯降低了內應力的集中，并使內應力分布更加均勻，避免成型零件的翹曲變形。

技術領域

本發(fā)明涉及3D打印技術領域，特別是涉及一種用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法。

背景技術

增材制造(Additive Manufacturing，AM)技術是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術，相對于傳統(tǒng)的材料去除-切削加工技術，是一種自下而上的制造方法，近二十年來，AM技術取得了快速的發(fā)展。

激光選區(qū)熔化(Selective Laser Melting,SLM)直接制造技術亦稱金屬3D打印技術，是增材制造的前沿技術。在加工前，首先通過專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件將零件的CAD模型進行切片離散以及添加必要的支撐結構形成STL模型，然后規(guī)劃掃描路徑，處理后的數(shù)據(jù)將包含能夠控制激光束移動的輪廓信息。然后將此數(shù)據(jù)導入成型設備，計算機逐層調入輪廓信息，控制掃描振鏡進行偏轉，實現(xiàn)激光光斑選擇性地熔化金屬粉末，與前一層材料粘結為一體，而未被激光照射的區(qū)域內粉末仍呈松散狀，可以循環(huán)使用。

在激光選區(qū)熔化加工過程中，其加工質量受激光光斑尺寸、掃描速度、掃描間距、掃描路徑、激光器發(fā)出激光能量等因素影響。在加工過程中，當金屬粉末材料受激光輻射熔化時，由于冷卻的時間順序不同會造成零件非均勻收縮，會產(chǎn)生較大的殘余應力，這種應力嚴重時就會導致已成型層的翹曲變形，嚴重時會產(chǎn)生裂紋。還有激光束的掃描方式?jīng)Q定著加工層面上的溫度場分布，因此決定了翹曲變形的程度和殘余應力的大小。

在激光選區(qū)熔化加工過程中，目前采用的填充掃描方式主要可以分為平行線掃描、輪廓等距線掃描、平行線與輪廓等距線混合式掃描、還有分區(qū)的三角形網(wǎng)格掃描以及島嶼式掃描。采用混合式掃描時，界面輪廓的邊界按輪廓等距線掃描，內部按平行線掃描。平行線掃描只需快速成型機一個軸運動，掃描速度快，而且掃描算法簡單，所以程序也較簡單，容易實現(xiàn)；三角形網(wǎng)格掃描在分區(qū)的過程中，會產(chǎn)生尖點，增大了計算機處理的難度和激光加工的難度。隨著激光選區(qū)熔化技術的應用范圍不斷擴大，對零件的精度等評價標準以及性能提出了更高的要求。因此，如何創(chuàng)設一種新的用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法，對于提高激光選區(qū)熔化所制造出工件的質量具有重要意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法，使其降低分區(qū)邊界搭接處應力集中的概率，明顯降低內應力的集中，并使內應力分布更加均勻，從而克服現(xiàn)有掃描方法存在的不足。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法，所述方法包括如下步驟：

(1)獲取所需制備工件的一層截面輪廓文件并識別，在所述輪廓文件區(qū)域內以同一種多邊形形狀均勻排列方式進行分區(qū)；

(2)以每個多邊形為基礎，生成所述每個多邊形的外切圓，刪除所述多邊形的直線線條；

(3)對步驟(2)生成的所述每個多邊形的外切圓分區(qū)進行掃描填充。

作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟(1)中同一種多邊形形狀為正六邊形、正四邊形或等邊三角形。

進一步改進，所述步驟(3)中每個多邊形的外切圓分區(qū)的激光掃描路徑為直線雙向掃描方式。

進一步改進，所述直線雙向掃描方式中每條相鄰填充線之間的距離為0～0.3mm。