[发明专利]一种激光扫描头、三维打印装置及打印方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于三维实物成型技术领域，具体涉及一种激光扫描头、三维打印装置及打印方法。

背景技术

三维打印(3D printing)技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。三维打印技术无需机械加工或模具，通过计算机图形数据中直接生成任何形状的物体，从而能够极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。

选区性激光烧结(Selected Laser Sintering，简称SLS)技术是三维打印的一种重要方法，以激光器为能量源，通过激光束的能量，使照射部位的塑料、蜡、陶瓷、金属或其复合物的粉末融化并均匀地烧结在加工平面上。图1示出了目前激光烧结式三维打印装置的结构示意图。如图1所示，三维打印装置包括工作架01、送粉缸02、铺粉辊筒03、工作缸04和激光扫描头05，送粉缸02和工作缸04分别设置供粉活塞06和成型活塞07。三维打印装置的加工过程为：供粉活塞向上均匀移动设定高度，送粉缸内的粉末材料09向上移动并在铺粉辊筒的转动下平铺于工作缸底部或已成型零件08的上表面L。待平铺的粉末被加热到恰好低于该粉末烧结点的温度时，激光扫描头发出的激光束按照该层的图形驻点扫描，使粉末的温度升至熔化点，烧结并与下面已经成型的部分实现黏连。当某一截面烧结完成后，工作缸内的成型活塞下降一个层的厚度，铺粉辊筒在上面铺一层粉末，进行新一层的截面烧结，直到完成整个产品加工。

目前激光烧结式三维打印装置的激光扫描头发出的激光束均为单光束，利用单光束对每层截面的所有图形驻点逐一加工，大大制约了三维打 印装置的打印效率。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种能够发射多光束的激光扫描头及使用该激光扫描头的三维打印装置，使用该激光扫描头的三维打印装置能够大幅提高打印效率。

根据本发明的实施例，提供了一种激光扫描头，包括

一种激光扫描头，其特征在于，包括：

激光源，其发出的激光束包括两束偏振方向相互垂直的线偏振光；

分光装置，设置于所述激光束的出射方向，用于将所述激光束分解为出射方向相互垂直的两束线偏振光；

其中，所述分光装置包括偏转方向相互垂直的第一偏转透镜和第二偏转透镜；

所述激光束依次通过第一偏转透镜和第二偏转透镜，第一偏转透镜对所述激光束中的一束线偏振光进行偏转，第二偏转透镜对所述激光束中的另一束线偏振光进行偏转。

优选地，第一偏转透镜包括上、下玻璃基板，上、下玻璃基板相对的表面上分别贴附有上导电膜和下导电膜；上导电膜和下导电膜之间形成的方形区域内一部分填充液晶，另一部分填充聚合物，所述上导电膜和所述下导电膜均与电源连接；

第二偏转透镜与第一偏转透镜的结构相同；第二偏转透镜中液晶分子长轴旋转所形成的平面与第一偏转透镜中液晶分子长轴旋转所形成的平面垂直；

所述激光束中的一束线偏振光的偏振方向与第一偏转透镜中液晶分子长轴处于同一平面内；另一束线偏振光的偏振方向与第二偏转透镜中液晶分子长轴处于另一平面内。

其中，所述上导电膜和下导电膜之间形成的方形区域内，所述液晶和 所述聚合物均为三角形结构。

作为另一优选方案，所述上导电膜和下导电膜之间形成的方形区域内，所述液晶为三角形结构，所述聚合物为梯形结构；或者，

所述液晶为为梯形结构，所述聚合物为三角形结构。

进一步地，所述激光扫描头还包括：

场镜，设置于所述分光装置的出射侧，用于对两束线偏振光分别聚焦。

优选地，所述激光源包括出射光为线偏振光的第一激光器、出射光为线偏振光的第二激光器和耦合器；

所述耦合器将第一激光器和第二激光器发射的线偏振光耦合形成所述激光束。

优选地，第一激光源和第二激光器均为Nd:YAG激光器。

作为另一优选方案，所述激光源包括出射光为线偏振光的第三激光器和四分之一波片；

所述四分之一波片设置于第三激光器的出射方向，以将第三激光器发射的线偏振光转变为圆偏振光或椭圆偏振光。

优选地，第三激光器为Nd:YAG激光器。

根据本发明的另一方面，还提供了一种三维打印设备，包括工作缸和上述各技术方案中的激光扫描头，所述激光扫描头发出的两束线偏振光同时照射在所述工作缸底面或已成型零件上表面的粉料上。