[實用新型]一種激光熔融沉積成型裝置

有效

• 申請號: 201720392738.6
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN206689426U
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 宋長輝;彭喬忠;楊永強;林康杰;王迪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡克永

技術領域

本實用新型涉及增材制造3D打印領域，尤其涉及一種激光熔融沉積成型裝置。

背景技術

傳統的非金屬桌面熔融沉積FDM的工作原理是將絲狀原料通過送絲部件送入熱熔噴頭，然后在噴頭內被加熱融化，在電腦控制下噴頭沿著零件截面輪廓和填充軌跡運動，將半流動狀態的材料送到指定位置并最終凝固，同時與周圍材料粘結，選擇性的逐層熔化與覆蓋，最終形成成品。熔融沉積成型是上世紀八十年代末，由美國Stratasys公司發明的技術。1992年，Stratasys公司推出了世界上第一臺基于FDM技術的3D打印機——“3D造型者(3DModeler)”，這也標志著FDM技術步入商用階段。國內方面，對于FDM技術的研究最早在包括清華大學、西安交大、華中科大等幾所高校進行，其中清華大學下屬的企業于2000年推出了基于FDM技術的商用3D打印機，近年來也涌現出北京太爾時代、杭州先臨三維等多家將3D打印機技術商業化的企業。

FDM其特點具有成型材料范圍較廣，ABS、PLA、PC、PP等熱塑性材料均可作為FDM路徑的成型材料，易于取得，且成本較低。環境污染較小，在整個過程中只涉及熱塑材料的熔融和凝固，且在較為封閉的3D打印室內進行，且不涉及高溫、高壓，沒有有毒有害物質排放，因此環境友好程度較高。然而也有相對的缺陷，成型時間不易過長，由于噴頭運動是機械運動，成型過程中速度受到一定的限制，因此一般成型時間較長，不適于制造大型部件。精度低，與其他3D打印路徑相比，采用FDM路徑的成品精度相對較低，表面有明顯的紋路。需要支撐材料，在成型過程中需要加入支撐材料，在打印完成后要進行剝離，對于一些復雜構件來說，剝離存在一定的困難。打印頭易堵塞，在成形過程中打印頭往往容易堵塞，造成成形過程中斷。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種結構簡單、加工效率高的激光熔融沉積成型裝置。解決現有打印頭在打印過程中容易出現噴頭堵塞，等問題。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種激光熔融沉積成型裝置，包括二氧化碳激光發生器4、復合打印頭1、多路送絲機構2、熱床6；所述復合打印頭1內部為空腔，自上而下設置有移動鏡組8和聚焦鏡片9；所述二氧化碳激光發生器4通過光纖7連接復合打印頭1，并與其內的移動鏡組8和聚焦鏡片9形成光路連接；

所述復合打印頭1的下端為圓錐形結構，沿圓錐形結構的外周壁分布有多個絲材導向通道10；來自多路送絲機構2的絲材3穿入絲材導向通道10內；復合打印頭1由X、Y向運動機構驅動；熱床6由Z向運動機構驅動；

二氧化碳激光發生器4作為熔融絲材3的熱源，激光焦點聚焦在絲材3端部并將其熔融；X、Y向運動機構攜帶復合打印頭1，將熔融后的絲材熔液按照規劃路徑熔融沉積在熱床6上。

所述復合打印頭1本體上外置有一調節手柄，用于調節移動鏡組8與聚焦鏡片9的距離，進而改變聚焦在絲材端部的焦點的大小。

所述絲材導向通道10的下端出口的內側為斜口。

所述絲材導向通道10的數量為3至5個，其孔徑相同或者各不相同。

本實用新型激光熔融沉積成型裝置的運行方法如下：

打印過程中，復合打印頭1由X、Y向運動機構帶動其在規劃路徑的X、Y向平面內運動；熱床6根據規劃路徑，通過Z向運動機構驅動其上下運動；

二氧化碳激光發生器4作為熔融絲材3的熱源，激光焦點聚焦在絲材3端部并將其熔融；多路送絲機構2將絲材3不斷輸送至絲材導向通道10，X、Y向運動機構攜帶復合打印頭1，將熔融后的絲材熔液按照規劃路徑熔融沉積在熱床10上；在熔融沉積成型過程中，每成型一層，Z向運動機構根據規劃路徑，下降一個層厚，直至整個工件5熔融沉積成型。

本實用新型相對于現有技術，具有如下的優點及效果：

1、成型方法上的創新：傳統的熔融沉積(FDM)成型設備，使用加熱噴頭的方式使耗材熔融沉積，使用前需要等待噴頭加熱，打印過程中容易出現噴頭堵塞，磨損和更換麻煩的問題，耗材容易出現拉絲，斷絲的問題。本實用新型使用二氧化碳激光器作為加熱源，絲材熔融發生在復合打印頭外部，并使用整合了多路送絲機構，可以根據實際需要選擇輸送耗材路數并通過控制激光束焦點位置，調控光斑大小，保證工作狀態時，輸送的多路耗材在光斑范圍內，對耗材進行加熱熔融。