[发明专利]一种实现超高分子量聚合物激光快速成型的装置及方法

权利要求书

1.一种实现超高分子量聚合物激光快速成型的装置，其特征在于，该装置包括：

激光发射端，激光发射端出射用于辐照超高分子量聚合物粉末并使其熔化的激光束；

压辊，用于对激光束烧结位置的超高分子量聚合物进行压实；

红外测温仪，用于监测所述烧结位置的温度或温度变化；

信号处理装置，用于根据红外测温仪监测到的温度信号反馈工艺参数调整信号给主控制系统；

主控制系统，根据接收到的工艺参数调整信号控制激光发射端和压辊。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，激光发射端与红外测温仪固定在一起，且红外测温仪的探测位置与激光发射端的激光辐照位置重合，从而保证二者同步移动，实现激光束烧结位置温度的实时同步监测。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，激光发射端位于压辊前进方向的前部。优选地，激光发射端出射的激光束的边缘与压辊的边沿相切。更优选地，压辊的圆形截面尽可能小，以缩短粉末经激光束辐照熔化与经压辊压实的时间差，实现实时压实。

4.如权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述主控制系统根据接收到的工艺参数调整信号控制激光发射端和压辊包括根据工艺参数调整信号调整激光发射端与压辊的工艺参数，其中，激光发射端的工艺参数包括激光发射端的移动轨迹、移动速度以及输出激光功率，压辊的工艺参数包括压辊的高度和沿水平方向的移动速率。优选地，主控制系统还用于预设激光发射端与压辊的工艺参数。

5.如权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述超高分子量聚合物粉末优选为超高分子量聚乙烯和/或超高分子量尼龙。

6.一种采用如权利要求1至5任一项所述的装置实现超高分子量聚合物激光快速成型的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：将超高分子量聚合物粉末预铺在粉床上，通过主控制系统调整激光发射端与压辊的位置，使二者位于粉床上方；

步骤2：在主控制系统中预设激光发射端和压辊的工艺参数；

步骤3：通过主控制系统开启激光发射端和压辊，激光发射端与压辊以各自预设的工艺参数同时移动，对超高分子量聚合物粉末进行烧结成型，并实时压实；

步骤4：开启红外测温仪与信号处理装置，红外测温仪实时反馈激光束烧结位置温度给信号处理装置，信号处理装置对激光束烧结位置温度进行逻辑判断后向主控制系统反馈工艺参数调整信号，主控制系统根据工艺参数调整信号控制激光发射端和压辊，实现对激光束烧结位置温度的实时控制；

步骤5：成型结束后，关闭装置。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，激光发射端与压辊位于工作台左侧起始端的正上方，激光发射端位于压辊前进方向的前部，其高度满足超高分子量聚合物成型对激光离焦量的要求；压辊位于设定高度处，能够对激光束烧结位置的超高分子量聚合物进行有效压实。

8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，激光发射端的移动轨迹只需保证激光发射端在压辊的移动方向上的速度分量与压辊的移动速率相同，以实现压辊对激光束烧结位置的超高分子量聚合物的同步压实。

9.如权利要求6至8任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤4中，主控制系统同时调整激光发射端和压辊，并保证激光发射端在压辊的移动方向上的速度分量与压辊的移动速率实时相同，最终实现对激光束烧结位置温度的实时调整、控制。

10.如权利要求6至9任一项所述的方法，其特征在于，该方法不仅可以实现二维平面的成型，还可实现多个二维截面沿着高度方向逐层叠加成型，即三维成型。