[發明專利]一種塑膠粉末隨形階梯溫度床的增材制造方法

有效

• 申請號: 201711177796.8
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN108044930B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 李文權
• 申請（專利權）人: 上海漢信模具制造有限公司
• 主分類號: B29C64/135
• 分類號: B29C64/135;B33Y10/00
• 代理公司: 中山市科創專利代理有限公司 44211
• 代理人: 尹文濤;王前明

1.一種塑膠粉末隨形階梯溫度床的增材制造方法，其特征在于包括有如下步驟：

A.把塑膠產品的三維數模在特定軟件下面切片并且生成擴展選定區域a2和燒結區域a3的激光掃描路徑的文件，然后把文件導入激光燒結增材制造系統；

B.加粉：將燒結用的塑膠粉末加入由鋪粉裝置組成的粉槽中；

C.刮粉：粉槽內添加了塑膠粉末的刮刀在工作平臺上移動，將粉槽內的塑膠粉末通過刮刀均勻鋪灑在工作平臺上；

D.一次加熱：把工作平臺上的塑膠粉末加熱通過紅外輻射加熱到粉體物理性能不變壞的溫度T1；

E.選域二次加熱：在加熱到T1溫度的區域a1上，根據燒結區域a3的形狀、位置和面積，通過計算機計算得出擴展選定區域a2，并且啟動加熱裝置對a2區域塑膠粉末二次加熱至粉體熔點臨界溫度T2；

F.激光燒結：使用聚焦的激光光束在燒結區域a3掃描照射，使燒結區域a3的塑膠粉末溫度達到熔融溫度T3；

G.工作臺下降一層的厚度，重復步驟B至F直至激光對產品的a2和a3全部逐層照射完畢，激光光束對下一層燒結區域a3塑膠粉末掃描照射后，該區域粉末達到T3溫度后熔融并冷卻固化后與上一層燒結區域a3燒結在一起；

H.增材制造系統停止塑膠粉末的全部加熱，成型缸溫度下降，燒結熔融的塑膠粉末冷卻固化后塑膠產品即成型；

在燒結全過程通過加熱裝置對成型缸各側以及底部加熱到T1溫度或有利于完成激光燒結成型的溫度T6，T6溫度低于粉體熔點溫度T4，所述熔融溫度T3介于粉體熔點溫度T4與粉體氣化溫度T5之間。

2.根據權利要求1所述塑膠粉末隨形階梯溫度床的增材制造方法，其特征在于：所述步驟F中激光燒結包括輪廓燒結和填充燒結兩步，所述輪廓燒結是引導聚焦的激光光束聚焦到燒結區域a3的塑膠粉末上，聚焦在工作平臺上的光斑在塑膠粉末層上掃描，燒結出產品的單層輪廓；所述填充燒結是根據輪廓內需填充的尺寸通過實時倍率連續可調擴束鏡調節聚焦的激光光束的直徑，從而調整聚焦在工作平面的光斑直徑的大小，并計算出最快的路徑，引導激光光束聚焦到工作平臺的塑膠粉末上，聚焦在工作平臺上的光斑在塑膠粉末上掃描，燒結出產品的單層填充部分。

3.根據權利要求1所述塑膠粉末隨形階梯溫度床的增材制造方法，其特征在于：所述塑膠粉末為熱固性塑膠粉末、半結晶塑膠粉末、結晶性塑膠粉末中的一種。

4.根據權利要求1所述塑膠粉末隨形階梯溫度床的增材制造方法，其特征在于：所述T1溫度取值范圍為30-300攝氏度，所述T2溫度取值范圍為80-400攝氏度。

5.根據權利要求1所述塑膠粉末隨形階梯溫度床的增材制造方法，其特征在于：所述步驟E中采用激光光束進行二次加熱。

6.根據權利要求1所述塑膠粉末隨形階梯溫度床的增材制造方法，其特征在于：所述步驟E中采用加熱裝置通過輻射或者直接接觸的方式進行二次加熱。

7.根據權利要求5所述塑膠粉末隨形階梯溫度床的增材制造方法，其特征在于：所述二次加熱采用的激光光束與所述激光燒結的激光光束是由兩支不同的激光發射的。

8.根據權利要求5所述塑膠粉末隨形階梯溫度床的增材制造方法，其特征在于：所述二次加熱采用的激光光束與所述激光燒結的激光光束是由同一支激光通過調節擴束鏡而來。

9.根據權利要求1所述塑膠粉末隨形階梯溫度床的增材制造方法，其特征在于：所述鋪粉裝置為刮刀或者滾筒。

10.根據權利要求2所述塑膠粉末隨形階梯溫度床的增材制造方法，其特征在于：所述實時倍率連續可調擴束鏡的工作方法是通過專用的切片軟件，把三維圖形按照固定的層厚切片，切片數據包括有切片截面的輪廓數據，激光掃描控制軟件根據每層切片數據的特點，以掃描效率最大化為依據，定義各個區域的激光光斑和激光路徑，并實時把所在區域需要的光斑直徑換算到實時倍率連續可調擴束鏡的控制信號，從而令實時倍率連續可調擴束鏡能輸出光徑不同的激光束，通過激光掃描器后實現不同聚焦光斑的功能。