[發(fā)明專利]一種紫外點(diǎn)光源的高精度選區(qū)激光燒結(jié)方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710470549.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN107283829A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀健康;王豐平;李滌塵;同志強(qiáng);孟子捷;蔡智豪;仝站國;曹毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C64/153
• 分類號(hào): B29C64/153;B29C64/268;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所61215
• 代理人: 賀建斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紫外點(diǎn)光源的高精度選區(qū)激光燒結(jié)方法及裝置。

背景技術(shù)

選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)是近年來快速發(fā)展的一種增材制造技術(shù)，主要應(yīng)用在機(jī)械、航空航天、生物工程等諸多領(lǐng)域，涉及金屬、陶瓷、高分子聚合物等多種粉體材料。現(xiàn)有的選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)將激光束在加工平面上匯聚成一個(gè)高能量的光斑，通過軟件控制光斑按一定的路徑進(jìn)行逐點(diǎn)或逐行掃描。SLS技術(shù)中常用的激光器主要有二氧化碳激光器和光纖激光器。

在以高分子聚合物為加工材料的選區(qū)燒結(jié)成型過程中，目前主要選用二氧化碳激光器，這種激光器效率高，功率范圍大，但是光斑直徑大，熱影響區(qū)域大，成型線寬較設(shè)計(jì)尺寸寬，無法達(dá)到較高的制造精度。光纖激光器電光效率高，輸出激光波長范圍廣，穩(wěn)定性高，但是高分子聚合物對(duì)這種激光波長的吸收效率低，故其主要應(yīng)用在金屬粉體的燒結(jié)成型。

對(duì)于熔點(diǎn)較低的高分子聚合物而言，現(xiàn)有的SLS技術(shù)無法達(dá)到較高的成型精度。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種紫外點(diǎn)光源的高精度選區(qū)激光燒結(jié)方法及裝置，對(duì)于熔點(diǎn)較低的高分子聚合物，能夠達(dá)到較高的成型精度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種紫外點(diǎn)光源的高精度選區(qū)激光燒結(jié)方法，包括以下步驟：

1)在計(jì)算機(jī)1中繪制零件的三維模型，通過控制軟件對(duì)其進(jìn)行分層處理后生成多層截面的打印模型；

2)根據(jù)材料性質(zhì)的不同選擇相應(yīng)的預(yù)熱溫度，通過加熱裝置2對(duì)粉體進(jìn)行加熱，通過溫度傳感器3實(shí)時(shí)監(jiān)測粉體表面溫度；

3)通過計(jì)算機(jī)1控制供粉缸5與成型缸6的升降以及鋪粉滾筒4的滾動(dòng)，供粉缸5上升，成型缸6下降，鋪粉滾筒4從供粉缸5向成型缸6滾動(dòng)，在成型缸6鋪放一層平整的粉末；

4)紫外激光器8發(fā)射紫外激光，通過掃描振鏡7聚焦到成型缸6中的粉末表面；

5)通過計(jì)算機(jī)1中的控制軟件根據(jù)分層截面的打印模型生成并輸出信號(hào)，控制掃描振鏡7的運(yùn)動(dòng)，使紫外激光發(fā)生光路偏轉(zhuǎn)，沿設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)軌跡逐點(diǎn)或逐行進(jìn)行燒結(jié)；

6)該層燒結(jié)完畢后，鋪粉系統(tǒng)鋪放新的粉末，計(jì)算機(jī)1中的控制軟件根據(jù)下一層截面的打印模型生成并輸出信號(hào)并重復(fù)上述燒結(jié)過程，直至整個(gè)零件燒結(jié)完畢。

一種紫外點(diǎn)光源的高精度選區(qū)激光燒結(jié)裝置，包括和計(jì)算機(jī)1連接的預(yù)熱系統(tǒng)和鋪粉裝置，計(jì)算機(jī)1和紫外激光器8、掃描振鏡7連接。

所述的計(jì)算機(jī)1及其控制軟件，負(fù)責(zé)控制紫外激光器8的開啟和關(guān)閉，負(fù)責(zé)將分層處理后的模型的信息轉(zhuǎn)化為相關(guān)信號(hào)從而控制掃描振鏡7的運(yùn)動(dòng)軌跡，負(fù)責(zé)預(yù)熱系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉，負(fù)責(zé)控制3D打印過程中進(jìn)行粉末的鋪放。

所述的紫外激光器8發(fā)射出波長為150nm至500nm的激光，在成型缸的鋪粉層沿指定路徑掃描，燒結(jié)粉體。

通過控制所述的掃描振鏡7的運(yùn)動(dòng)，使得紫外激光發(fā)生光路偏轉(zhuǎn)，控制紫外激光在XY平面上的偏移。

所述的預(yù)熱系統(tǒng)包括加熱裝置2和溫度傳感器3，加熱裝置2靠近成型缸，負(fù)責(zé)對(duì)成型缸中的粉體進(jìn)行加熱，溫度傳感器3將實(shí)時(shí)監(jiān)測粉體表面溫度并將數(shù)據(jù)反饋到計(jì)算機(jī)1中，從而調(diào)整加熱裝置2的功率從而保證粉體的溫度。

所述的鋪粉裝置鋪粉滾筒4、供粉缸5和成型缸6，激光燒結(jié)成型缸6中加工平面后，供粉缸5上升一個(gè)層厚，成型缸6下降一個(gè)層厚，鋪粉滾筒4由供粉缸5向成型缸6滾動(dòng)帶動(dòng)供粉缸5中的粉體向成型缸6沉積，旋轉(zhuǎn)的鋪粉滾筒4到達(dá)極限位置后返回初始位置，再次壓平成型缸6中的粉體。

本發(fā)明的有益效果為：

與現(xiàn)有的使用二氧化碳激光器或光纖激光器的選區(qū)燒結(jié)技術(shù)相比，本發(fā)明采用紫外激光器，具有光斑直徑小，熱影響區(qū)域小，單光子能量大，加工精度高，成型質(zhì)量好，加工材料范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)一步說明。

參見圖1，一種紫外點(diǎn)光源的高精度選區(qū)激光燒結(jié)裝置，包括和計(jì)算機(jī)1連接的預(yù)熱系統(tǒng)和鋪粉裝置，計(jì)算機(jī)1和紫外激光器8、掃描振鏡7連接。

所述的計(jì)算機(jī)1及其控制軟件，負(fù)責(zé)控制紫外激光器8的開啟和關(guān)閉，負(fù)責(zé)將分層處理后的模型的信息轉(zhuǎn)化為相關(guān)信號(hào)從而控制掃描振鏡7的運(yùn)動(dòng)軌跡，負(fù)責(zé)預(yù)熱系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉，負(fù)責(zé)控制3D打印過程中進(jìn)行粉末的鋪放。

所述的紫外激光器8發(fā)射出波長為150nm至500nm的激光，在成型缸的鋪粉層沿指定路徑掃描，燒結(jié)粉體。