一種雙激光選區(qū)燒結(jié)及熔化非金屬、金屬的3d打印系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種3D打印系統(tǒng)，具體涉及一種雙激光選區(qū)燒結(jié)及熔化非金屬、金屬的3D打印系統(tǒng)，屬于增材制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]采用選擇性激光恪化(Selective Laser Melting, SLM)技術(shù)直接制造金屬零件的3D打印系統(tǒng)，它們能夠?qū)崿F(xiàn)直接制造任意復(fù)雜的金屬零件。
[0003]對(duì)一些零件材料的性能，可以通過熱處理得到改善；
[0004]對(duì)某些金屬功能件有特殊要求，如承受極高和極低的溫度，可以采用電子束自由制造設(shè)備為其涂覆一層含鎳的超級(jí)合金；
[0005]然而，如果在材料內(nèi)部某區(qū)域需用某種材料構(gòu)成微小的且具有復(fù)雜幾何形狀的內(nèi)部通道，目前的3D打印系統(tǒng)還無法順利實(shí)現(xiàn)，零件的成形效率、精度也都無法得到保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種雙激光選區(qū)燒結(jié)及熔化非金屬、金屬的3D打印系統(tǒng)，該3D打印系統(tǒng)不僅可以順利成形復(fù)雜金屬包容件，提高零件的成形效率，而且可有效避免金屬件翹曲、開裂等缺陷，同時(shí)還能夠確保成形出的金屬零件具有較高的精度。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0008]一種雙激光選區(qū)燒結(jié)及熔化非金屬、金屬的3D打印系統(tǒng)，包括:兩套激光掃描裝置(1，2)、機(jī)架(3)、工作腔(4)、主鋪粉裝置(5)、氣氛保護(hù)裝置以及控制裝置，前述兩套激光掃描裝置(1，2)安裝在機(jī)架(3)上，機(jī)架(3)設(shè)置在工作腔(4)的上方，主鋪粉裝置(5)設(shè)置在工作腔(4)內(nèi)，工作腔(4)的底部設(shè)置有工作缸(8)，工作缸(8)的活塞沿豎直方向上下運(yùn)動(dòng)，其特征在于，還包括:輔助鋪粉裝置￠)，前述輔助鋪粉裝置(6)通過連接支架
(7)與主鋪粉裝置(5)連為一體，二者在鋪粉平移運(yùn)動(dòng)的方向上一前一后設(shè)置，主鋪粉裝置
(5)、輔助鋪粉裝置￠)內(nèi)分別裝有金屬粉末和非金屬粉末，前述主鋪粉裝置(5)與輔助鋪粉裝置(6)經(jīng)外部信號(hào)變頻控制總體沿水平方向雙向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每做一次鋪粉運(yùn)動(dòng)前述主鋪粉裝置(5)根據(jù)制件模型結(jié)構(gòu)要求的先后順序在控制裝置的控制下均勻向下鋪撒一層金屬粉末，與此同時(shí)輔助鋪粉裝置(6)在控制裝置的控制下定點(diǎn)、定量的向下鋪撒非金屬粉末；
[0009]前述兩套激光掃描裝置(1，2)分別是二氧化碳激光掃描裝置(I)和光纖激光掃描裝置(2)，二氧化碳激光掃描裝置(I)對(duì)非金屬粉末進(jìn)行掃描燒結(jié)，光纖激光掃描裝置(2)對(duì)金屬粉末進(jìn)行掃描熔化，控制裝置根據(jù)制件模型結(jié)構(gòu)要求控制兩套激光掃描裝置(1，2)掃描的區(qū)域、時(shí)段、激光參數(shù)，兩套激光掃描裝置(1，2)進(jìn)行復(fù)合掃描，總體實(shí)現(xiàn)粉床微區(qū)的兩種粉末包熔過程。
[0010]前述的雙激光選區(qū)燒結(jié)及熔化非金屬、金屬的3D打印系統(tǒng)，其特征在于，前述輔助鋪粉裝置(6)包括:料斗￠01)，設(shè)置在前述料斗(601)下部的送粉輥￠02)，位于前述送粉輥(602)下方的鋪粉口(603)，以及驅(qū)動(dòng)前述送粉輥(602)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度來定量送粉的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0011]前述的雙激光選區(qū)燒結(jié)及熔化非金屬、金屬的3D打印系統(tǒng)，其特征在于，前述二氧化碳激光掃描裝置(I)包括:二氧化碳激光器(101)、二氧化碳擴(kuò)束鏡(102)、反射鏡(103，104)和二氧化碳振鏡(105)，
[0012]前述二氧化碳激光器(101)發(fā)射出來的二氧化碳激光束先經(jīng)由二氧化碳擴(kuò)束鏡
(102)擴(kuò)束，然后經(jīng)由兩個(gè)反射鏡(103，104)反射，反射后的二氧化碳激光束與進(jìn)入二氧化碳擴(kuò)束鏡(102)的二氧化碳激光束平行但方向相反，反射后的二氧化碳激光束最后進(jìn)入到二氧化碳振鏡(105)中。
[0013]前述的雙激光選區(qū)燒結(jié)及熔化非金屬、金屬的3D打印系統(tǒng)，其特征在于，前述光纖激光掃描裝置(2)包括:光纖激光器(201)、光纖擴(kuò)束鏡(202)、動(dòng)態(tài)聚焦軸(203)和光纖振鏡(204)，
[0014]前述光纖激光器(201)發(fā)射出來的光纖激光束先經(jīng)由光纖擴(kuò)束鏡(202)擴(kuò)束，然后經(jīng)由動(dòng)態(tài)聚焦軸(203)聚焦，聚焦后的光纖激光束進(jìn)入到光纖振鏡(204)中。
[0015]前述的雙激光選區(qū)燒結(jié)及熔化非金屬、金屬的3D打印系統(tǒng)，其特征在于，前述二氧化碳激光掃描裝置(I)和光纖激光掃描裝置(2)的正下方均安裝有保護(hù)鏡。
[0016]本發(fā)明的有益之處在于:
[0017](I)采用雙激光進(jìn)行復(fù)合掃描，并且將輔助鋪粉裝置與主鋪粉裝置連為一體同時(shí)驅(qū)動(dòng)，所以本發(fā)明的3D打印系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且可有效提高零件的成形效率；
[0018](2) 二氧化碳激光對(duì)非金屬粉末燒結(jié)的同時(shí)又預(yù)熱了金屬粉床，可有效避免金屬件翹曲、開裂等缺陷；
[0019](3)光纖激光具有較小的光斑直徑，可成形出較高精度的金屬零件。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的3D打印系統(tǒng)的組成示意圖；
[0021]圖2是圖1中的輔助鋪粉裝置的主視圖；
[0022]圖3是圖2中的輔助鋪粉裝置的A-A剖面圖；
[0023]圖4是圖1中的二氧化碳激光掃描裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5是圖1中的光纖激光掃描裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6是兩套激光掃描裝置安裝在機(jī)架上以后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中附圖標(biāo)記的含義:1-二氧化碳激光掃描裝置，2-光纖激光掃描裝置，3-機(jī)架，4-工作腔，5-主鋪粉裝置，6-輔助鋪粉裝置，7-連接支架，8-工作缸，9-制件，10-保護(hù)氣進(jìn)口，11-保護(hù)氣出口，601-料斗，602-送粉輥，603-鋪粉P，604-電機(jī)，605-聯(lián)軸節(jié)，606-電機(jī)座，607-軸承座，101-二氧化碳激光器，102-二氧化碳擴(kuò)束鏡，103-反射鏡，104-反射鏡，105- 二氧化碳振鏡，201-光纖激光器，202-光纖擴(kuò)束鏡，203-動(dòng)態(tài)聚焦軸，204-光纖振鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0028]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的雙激光選區(qū)燒結(jié)及熔化非金屬、金屬的3D打印系統(tǒng)，包括:兩套激光掃描裝置(二氧化碳激光掃描裝置1、光纖激光掃描裝置2)、機(jī)架3、工作腔4、主鋪粉裝置5、氣氛保護(hù)裝置(未圖示)以及控制裝置(未圖示)，其中，兩套激光掃描裝置(二氧化碳激光掃描裝置1、光纖激光掃描裝置2)安裝在機(jī)架3上，機(jī)架3設(shè)置在工作腔4的上方，主鋪粉裝置5設(shè)置在工作腔4內(nèi)，工作腔4的底部設(shè)置有工作缸8，工作缸8的活塞沿豎直方向上下運(yùn)動(dòng)，制件9放置在工作缸8的活塞上面隨活塞一起運(yùn)動(dòng)，制件9每被掃描一層，則工作缸8的活塞帶動(dòng)制件9下降一層的距離，工作腔4的側(cè)壁上設(shè)置有保護(hù)氣進(jìn)口10和保護(hù)氣出口 11，工作腔4抽真空后，保護(hù)氣從前方進(jìn)來、從后方出去，形成保護(hù)氣循環(huán)。此外，本發(fā)明的3D打印系統(tǒng)還包括:輔助鋪粉裝置6。輔助鋪粉裝置6通過連接支架7與主鋪粉裝置5連為一體，二者在鋪粉平移運(yùn)動(dòng)的方向上一前一后設(shè)置，輔助鋪粉裝置6既可以在前也可以在后。主鋪粉裝置5內(nèi)裝有金屬粉末，輔助鋪粉裝置6內(nèi)裝有非金屬粉末。主鋪粉裝置5與輔助鋪粉裝置6經(jīng)外部信號(hào)變頻控制總體沿水平方向雙向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每做一次鋪粉運(yùn)動(dòng)，主鋪粉裝置5根據(jù)制件模型結(jié)構(gòu)要求的先后順序、在控制裝置的控制下均勻向下鋪撒一層金屬粉末，與此同時(shí)輔助鋪粉裝置6在控制裝置的控制下定點(diǎn)、定量的向下鋪撒非金屬粉末。
[0029]下面詳細(xì)介紹輔助鋪粉裝置6的結(jié)構(gòu)。
[0030]參照?qǐng)D2和圖3，輔助鋪粉裝置6包括:料斗601、送粉輥602、鋪粉口 603以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，送粉輥602設(shè)置在料斗601的下部，鋪粉口 603位于送粉輥602的下方，送粉輥602由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，從