[发明专利]选择性激光熔融系统

说明书

一种增材制造设备包括激光束发生器、与所述激光束发生器间隔开的构建表面、以及沿所述激光束发生器与所述构建表面之间的束行进路径设置的相邻的第一光学元件和第二光学元件。所述第一光学元件可围绕束转向轴连续旋转，并且所述第二光学元件可独立于所述第一光学元件围绕所述束转向轴连续旋转。

技术领域

本发明所描述的主题总体涉及增材制造领域。具体地说，所述主题涉及增材制造环境中的激光束转向控制。

背景技术

增材制造是指一类制造方法，其特征在于以下事实：完成零件是通过逐层构造多个薄的材料片形成。增材制造可涉及将液体或粉末材料应用到工序，然后进行烧结、固化、熔融和/或切割的某种组合以形成层。重复所述过程多达数千次，从而构造所期望的完成部件或制品。

已知各种类型的增材制造。实例包括立体光刻（从固化的感光液体层来增材制造物体）、电子束熔融（使用粉末作为原料并且使用电子束选择性地将粉末熔融）、激光增材制造（使用粉末作为原料并且使用激光选择性地将粉末熔融）、以及激光物体制造（将薄的实体材料片应用在工序上并且使用激光来切割不需要的部分）。

在增材制造中，常规设备利用检流计型扫描器来以X-Y线性取向熔融粉末层。这种线性路径被分解成较小的区段，称为光栅。这导致扫描路径的不连续性，并且产生小但显著的其间具有未熔融粉末的区域，所述区域操作为完成零件中的应力集中源。已经尝试了连续的参数扫描路径，但这通常需要激光的大量且高精度的多轴运动，并且在常规增材制造设备中，仍然必须利用笛卡尔坐标来控制所述路径。

发明内容

一种增材制造设备包括激光束发生器、与激光束发生器间隔开的构建表面、以及沿激光束发生器与构建表面之间的束行进路径设置的相邻的第一光学元件和第二光学元件。第一光学元件可围绕束转向轴旋转，并且第二光学元件可独立于第一光学元件围绕束转向轴旋转。

一种操作增材制造设备的方法包括将原材料提供到沿X-Y平面设置的构建表面。在与构建位置间隔开的束起始位置处产生激光束。激光束被引导穿过第一光学元件和沿束起始位置与构建位置之间的束行进路径设置的相邻的第二光学元件。第一光学元件可围绕束转向轴旋转，并且第二光学元件可独立于第一光学元件围绕束转向轴旋转。激光束从第二光学元件被引导到构建表面。

附图说明

图1示意性地描绘增材制造设备。

图2示出用于示例性激光粉末沉积机的束转向组件。

图3A是呈第一配置的束转向组件的截面图。

图3B是呈第二配置的束转向组件的截面图。

图3C是呈第三配置的束转向组件的截面图。

图4示出相对于束转向轴的示例性扫描路径。

图5示出用于操作增材制造设备的方法的步骤。

具体实施方式

粉末床沉积设备可包括束转向组件，所述束转向组件包括至少一个光学元件，所述至少一个光学元件具有垂直于X-Y平面的一个表面和相对于X-Y平面倾斜的另一个表面。在某些实施例中，束转向组件可包括Risley棱镜，所述棱镜具有各自可围绕束转向轴旋转的第一楔形棱镜和第二楔形棱镜。束转向轴可垂直于工作表面或构建表面。

图1是增材制造过程的示意图。设备10包括制造室12，所述制造室12包含通过增材制造生产实体自由成形物体的装置。实施例包括通过以下方法制造物体的设备：直接激光烧结（DLS）制造、直接激光熔融（DLM）制造、选择性激光烧结（SLS）制造、选择性激光熔融（SLM）制造、激光工程化净成形（LENS）制造、电子束熔融（EBM）制造、直接金属沉积（DMD）制造以及本领域中已知的其他方法。