[實用新型]一種面曝光光源系統(tǒng)及面曝光增材制造裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020742416.1
• 申請日: 2020-05-08
• 公開（公告）號: CN212419635U
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王晨光;沈顯峰;王國偉;王開甲;吳鴻飛;孫凱華;陳金明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 胡曉麗

本實用新型公開了一種面曝光光源系統(tǒng)，包括多個熱源，所述熱源用于形成點狀光斑，所有熱源形成的點狀光斑都投向同一平面內(nèi)；使用時，通過點亮選定熱源形成面狀光斑。一種面曝光增材制造裝置，包括上述的一種面曝光光源系統(tǒng)，還包括三維移動機構(gòu)；設(shè)定面曝光增材制造裝置安裝平臺所在面為X軸和Y軸所在平面，以垂直于安裝平臺的方向為Z軸向；通過三維移動機構(gòu)帶動光源系統(tǒng)移動，調(diào)整面曝光光源系統(tǒng)的X/Y/Z坐標位置，以實現(xiàn)曝光光源系統(tǒng)面狀光斑投影至不同的待曝光位置。本實用新型用于搭載面曝光燒結(jié)工藝技術(shù)，實現(xiàn)面曝光增材制造技術(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于3D打印工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種面曝光增材制造裝置。

背景技術(shù)

增材制造技術(shù)在成形復(fù)雜零件及小批量試生產(chǎn)等方面具有明顯優(yōu)勢，但生產(chǎn)效率較低，成形速度有待提高，傳統(tǒng)的金屬增材制造技術(shù)主要為點掃描選區(qū)激光熔化或選區(qū)激光沉積，非金屬材料面曝光成形的技術(shù)和設(shè)備較多，尚未發(fā)現(xiàn)金屬材料面曝光成形的技術(shù)和設(shè)備，面曝光成形技術(shù)與設(shè)備將對增材制造提速生產(chǎn)具有重要意義。

實用新型內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本實用新型提供了解決上述問題的一種面曝光增材制造裝置，用于搭載面曝光燒結(jié)工藝技術(shù)，實現(xiàn)面曝光增材制造技術(shù)。

本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種面曝光光源系統(tǒng)，包括多個熱源，所述熱源用于形成點狀光斑，所有熱源形成的點狀光斑都投向同一平面內(nèi)；使用時，通過點亮選定熱源形成面狀光斑。

本實用新型提供的面曝光光源系統(tǒng)工作原理為：將所有熱源按一定規(guī)則排布，使得所有熱源形成的點狀光斑都投向同一平面內(nèi)；依據(jù)待曝光圖案，選擇相應(yīng)的熱源，點亮這些熱源形成面狀光斑，然后可設(shè)置面狀光斑的邊界條件，加載熱源；曝光過程中，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)點源熱功率和/或曝光時間，實現(xiàn)調(diào)整曝光區(qū)域溫度分布。

本實用新型這種多熱源集成式的面曝光光源系統(tǒng)可以通過調(diào)控各點狀光斑最終投影形成任意形狀的面狀光斑；面曝光光源系統(tǒng)將光斑調(diào)制成待燒結(jié)層的圖案形狀，實現(xiàn)小零件整面一次燒結(jié)，免除了點掃描及其路徑規(guī)劃，效率更高。

進一步優(yōu)選，所有熱源形成的點狀光斑投影方向相互平行。

采用本實用新型提供的面曝光光源系統(tǒng)，與傳統(tǒng)選取激光熔化不同之處在于面曝光工藝的裝置中不需要振鏡系統(tǒng)，光束經(jīng)調(diào)制后只需垂直投影在待加工平面上方。

進一步優(yōu)選，所述多個熱源呈陣列排。

將所有熱源呈陣列分布，方便依據(jù)待加工圖案選取相應(yīng)熱源、以及曝光過程曝光區(qū)域溫度分布的調(diào)節(jié)。

進一步優(yōu)選，所述陣列的類型包括方格陣列、六邊形陣列和環(huán)形陣列。

陣列類型包括但不限于方格式陣列和六邊形陣列，也可采用環(huán)形陣列等。其中，方格式陣列每一個點源周圍有4個與之最近且等距的點源，稱之為均勻點源陣列；六邊形陣列每一個點源周圍有6個與之最近且等距的點源，稱之為非均勻點源陣列。

一種面曝光增材制造裝置，包括上述的一種面曝光光源系統(tǒng)，還包括三維移動機構(gòu)；設(shè)定面曝光增材制造裝置安裝平臺所在面為X軸和Y軸所在平面，以垂直于安裝平臺的方向為 Z軸向；通過三維移動機構(gòu)帶動光源系統(tǒng)移動，調(diào)整面曝光光源系統(tǒng)的X/Y/Z坐標位置，以實現(xiàn)曝光光源系統(tǒng)面狀光斑投影至不同的待曝光位置。

面曝光增材制造裝置與傳統(tǒng)選取激光熔化不同之處在于面曝光工藝的裝置中不需要振鏡系統(tǒng)，光束經(jīng)調(diào)制后只需垂直投影在待加工平面上方，采用三維移動機構(gòu)對燒結(jié)位置進行切換，降低了系統(tǒng)冗雜度。三維移動機構(gòu)的設(shè)計解決了面狀光斑尺寸不能滿足多零件同時燒結(jié)的問題，如有多個小型零件同時加工，三維移動機構(gòu)帶動面曝光光源系統(tǒng)的移動可以使曝光位置依次對準不同零件。