[實用新型]一種激光熔絲式金屬3D打印裝置的送絲噴頭

有效

• 申請號: 201820153909.4
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN207914594U
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 王迪;鐘昕余;錢澤宇;楊永強
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;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

本實用新型公開了一種激光熔絲式金屬3D打印裝置的送絲噴頭，包括用于將絲材輸送至送絲噴頭的同軸送絲機構；送絲噴頭包括激光槽，該激光槽分為激光入射光路和信號光反饋光路；該激光槽包括三個轉折角；在第一和第二轉折角處安裝有第一硅反射鏡，在第二轉折角處安裝有第二硅反射鏡；其中，第三轉折角位于送絲噴頭的端側，并在該端側對稱設有第三硅反射鏡組；激光由激光入射光路的激光入射端依次經過第一、第二硅反射鏡以及第三硅反射鏡組的折射，將激光光斑聚焦至送絲噴頭出絲口的絲材上。本實用新結構簡單，集成光路傳輸與送絲的一體，效率高、絲材適用性廣等優點。

技術領域

本實用新型屬于金屬3D打印裝置中的部件，尤其涉及一種激光熔絲式金屬3D打印裝置的送絲噴頭。

背景技術

如今普及的金屬3D打印技術大概可分為三種，第一種是電子束選區熔化技術(EBSM)，該技術采用高能高速的電子束選擇性地轟擊金屬粉末，金屬粉末在電子束的轟擊下被熔化在一起，并與下面已成形的部分粘接，層層堆積，直至整個零件全部熔化完成，但其存在的明顯缺陷是，具有動能的電子束易將粉末顆粒推開形成潰散現象，且電子束難以像激光束一樣聚焦出細微的光斑，因此成型件難以達到較高的尺寸精度。第二種是激光同軸送粉凈成型，采用噴頭送粉并激光實時熔化凝固方式制造大型復雜結構件，該種方式可以制造航空航天大型關鍵結構件，但制造精密金屬構件存在精度低、設備繁重。第三種是激光選區熔化技術，通過將激光聚焦到30-100微米光斑熔化預置好的金屬粉末層，根據單層截面形狀選區熔化并快速凝固，層層熔化堆積獲得高精度的金屬零件。三種金屬3D打印技術中，激光選區熔化技術和電子束選區熔化屬于金屬3D打印的主流，但這兩種也存在設備硬件成本高，操作流程復雜和加工工藝過程難以實施監控等缺陷。

開發一種低成本可監控的3D打印技術具有良好的前景，已經有一些研究人員考慮在目前FDM(熔融沉積成型)技術基礎上，將ABS、PLA等非金屬材料更換成低熔點技術絲，通過有規律送金屬絲方式制造金屬零件。但如果采用傳統的送絲噴頭，則最高溫度只能承受300度，大大約束了絲材(金屬絲材)的種類選擇。且目前的FDM技術采用電阻絲加熱，效率非常低，噴頭擠出的精度也比較差。上述原因導致基于FDM技術制造金屬3D打印技術存在材料非常受限、精度低等問題。

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，提供一種激光熔絲式金屬3D打印裝置的送絲噴頭，本實用新型在具備傳統送絲噴頭基礎上，集成了激光光路及信號光光路于一體。克服了現有噴頭因傳統加熱方式導致的噴頭耐溫低、效率低、絲材適用性差等缺陷。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種激光熔絲式金屬3D打印裝置的送絲噴頭，包括用于將絲材9輸送至送絲噴頭6的同軸送絲機構8；

送絲噴頭6包括激光槽，該激光槽分為激光入射光路和信號光反饋光路；

該激光槽包括第一轉折角、第二轉折角、第三轉折角；在第一轉折角和第二轉折角處安裝有第一硅反射鏡1，在第二轉折角處安裝有第二硅反射鏡2；其中，第三轉折角位于送絲噴頭6的端側，并在該端側對稱設有第三硅反射鏡組3；

激光由激光入射光路的激光入射端依次經過第一硅反射鏡1、第二硅反射鏡2、第三硅反射鏡組3的折射，將激光光斑10聚焦至送絲噴頭6出絲口的絲材9上。

該信號光反饋光路，用于檢測絲材9是否送達至送絲噴頭6的出絲口；

在送絲噴頭6的出絲口端部兩側的前端，對稱設置有第一信號光反射鏡4和第二信號光反射鏡5；

信號光反饋光路包括信號光發射端和信號光接收端；

信號光由信號光發射端入射，依次經過第一硅反射鏡1、第二硅反射鏡2、第一信號光反射鏡4、第二信號光反射鏡5后，再經過第二硅反射鏡2和第一硅反射鏡1的反射后由信號光接收端接收。