[发明专利]高效大型选择性激光熔化成形装置

说明书

本发明公开了一种高效大型选择性激光熔化成形装置，由于振镜扫描装置可在铺粉方向上往复移动实现多工位工作状态，从而使其可实现大尺寸零件成形，克服单振镜系统成形尺寸小的问题，且振镜扫描装置整体设置在成形仓外，这样可减小惰性气体保护空间，节约惰性气体使用，并使得成形仓结构紧凑，同时，设置在成形仓内的吹吸烟机构可随振镜扫描装置同步移动至相同工位，可在不同工位进行激光烧结时实现烟尘排除的顺利实现，并吹吸烟机构的吹吸烟机架可相对支撑板上下移动，可实现刮刀工作时对刮刀的避让，与刮刀的工作不相干涉，大大提高了成形仓整体的结构紧凑性。

技术领域

本发明涉及选择性激光熔化领域，特别涉及一种高效大型选择性激光熔化成形装置。

背景技术

选择性激光熔化，又称SLM，是利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。在高激光能量密度作用下，金属粉末完全熔化，经散热冷却后实现与固体金属冶金焊合成型，选择性激光熔化正是通过此过程，层层累积成型出三维实体。根据成型件三维CAD模型的分层切片信息，扫描系统控制激光束作用于待成型区域内的粉末，一层扫描完毕后，工作平台会下降一个层后的距离接着送粉系统输送一定量的粉末，铺粉系统的辊子铺展一层厚的粉末沉积于已成型层之上。然后，重复上述两个成型过程，直至所有三维CAD模型的切片层全部扫描完毕。

由于光学振镜扫描系统扫描范围及有效吹吸烟范围的限制，目前国际上选择性激光熔化设备成形尺寸都局限在很小的尺寸范围内，如德国3D打印公司EOS选择性激光熔化设备M400最大成形尺寸400mm×400mm，SLM solutions公司SLM500最大成形尺寸500mm×280mm，Concept Laser公司X LINE 2000R最大成形尺寸800mm×400mm，大型选择性激光熔化设备尚待开发。

为开发大型选择性激光熔化设备，现有技术中存在着多振镜结构的做法，这虽然可以适应于大尺寸工件的成形，但由于尺寸范围的增大，造成成形仓内烟尘过多，而激光系统对粉尘的敏感性极强，粉尘度过高很容易造成较大的伤害，这就需要对在激光加工的过程中会产生大量的烟雾进行及时有效的清理，否则会严重影响成形件质量，甚至会造成加工过程的中断，并且选择性激光熔化加工过程是在惰性气体气氛中进行，因此选择性激光熔化设备需要高效激光烟雾过滤系统，以同时实现过滤烟雾和惰性气体循环利用。

虽然现有技术中，也存在着可排除成形仓内烟尘的激光熔化设备，但其结构复杂，且由于同样设置在成形仓内，并为了更好的保证吸尘效果，就需要将吸尘装置尽量的靠近成形工作台的台面设置，这样在使用过程中容易对刮刀铺粉过程中的往复运动造成阻碍；而且，现有技术中的可以排除成形仓内烟尘的激光熔化设备同样不适应于大型成形件，不能与现有的多振镜结构形成良好的适配。

因此，需要对现有的激光熔化成形设备进行改进，使其可实现大尺寸零件成形，克服单振镜系统成形尺寸小的问题，且可减小惰性气体保护空间，节约惰性气体使用，并使得成形仓结构紧凑，同时，在成形仓结构紧凑的基础上，可实现烟尘排除的顺利实现，并与刮刀的工作不相干涉。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高效大型选择性激光熔化成形装置，使其可实现大尺寸零件成形，克服单振镜系统成形尺寸小的问题，且可减小惰性气体保护空间，节约惰性气体使用，并使得成形仓结构紧凑，同时，在成形仓结构紧凑的基础上，可实现烟尘排除的顺利实现，并与刮刀的工作不相干涉。

本发明的高效大型选择性激光熔化成形装置，包括台架、设置在台架上的成形工作台、外罩于成形工作台设置的成形仓和设置在成形仓外侧并可在铺粉方向上往复移动形成多工位工作状态的振镜扫描装置，以及以可与振镜扫描装置同步移动至相同工位的方式设置于成形仓内的吹吸烟机构；

振镜扫描装置包括以可在铺粉方向上往复移动的方式配合设置于成形仓上方的振镜横梁和至少两个并列设置在振镜横梁上的振镜装置，相邻振镜装置间的扫描区域存在重合区域；