[发明专利]一种激光增材制造装备及方法

权利要求书

1.一种激光增材制造装备，其特征在于，该装备包含成形舱体、工作平台、基板、扫描振镜组件、粉末预置组件、气氛调控组件、升降组件和中央控制系统；

所述工作平台位于成形舱体下部，基板固定安装于工作平台表面；

所述扫描振镜组件含有一台或数台扫描振镜，每台扫描振镜均通过连接光路与激光源连接；扫描振镜组件不仅用于逐层沉积金属构件，还用于逐层沉积形状与金属构件相适应、可容纳金属粉末床的随形缸体；

所述粉末预置组件包含一个或两个储粉斗、一套铺粉器、一套水平移动机构；铺粉器用于接收储粉斗提供的金属粉末，并在水平移动机构带动下于基板和随形缸体所围区域上方预置金属粉末层；

所述气氛调控组件用于在金属构件成形过程中向成形舱体提供保护气体，并清除激光辐照产生的金属烟尘；

所述升降组件用于带动扫描振镜、铺粉器和储粉斗沿金属构件高度方向做同步或独立的往复运动；

所述中央控制系统用于处理金属构件CAD模型，生成各切片层的轮廓信息和激光扫描轨迹；根据金属构件的CAD模型，生成随形缸体的CAD模型、切片数据与激光扫描轨迹，并驱动装备各部分的运行。

2.根据权利要求1所述的激光增材制造装备，其特征在于，所述升降组件包括至少三个移动机构，所述移动机构由丝杆、滑轨或机器人手臂构成。

3.根据权利要求1或2所述的激光增材制造装备，其特征在于，所述随形缸体的CAD模型与切片数据满足以下条件：1)随形缸体的切片层数与金属构件相同；2)随形缸体的每一个切片层均为闭合薄壁，闭合薄壁将金属构件相应的切片层包围，且尽量与后者贴合；3)前续闭合薄壁在基板表面的垂直投影可将后续闭合薄壁包围，或与后续闭合薄壁重合。

4.一种激光增材制造方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

(1)处理金属构件CAD模型，生成各切片层的轮廓信息和激光扫描轨迹；根据金属构件的CAD模型，生成随形缸体的CAD模型、切片数据与激光扫描轨迹；所述随形缸体的CAD模型与切片数据满足以下条件：1)随形缸体的切片层数与金属构件相同；2)随形缸体的每一个切片层均为闭合薄壁，闭合薄壁将金属构件相应的切片层包围，且尽量与后者贴合；3)前续闭合薄壁在基板表面的垂直投影可将后续闭合薄壁包围，或与后续闭合薄壁重合；

(2)在成形舱体内部建立保护性、无粉尘或少粉尘气氛，并在基板表面预置金属粉末层；

(3)扫描振镜组件选区熔化金属粉末层，获得闭合薄壁；

(4)扫描振镜组件选区熔化闭合薄壁所包围的金属粉末层，获得金属构件熔覆层；

(5)将扫描振镜组件、储粉斗和铺粉器沿金属构件高度方向上升预设的高度，并在闭合薄壁及其所包围区域上方重新预置金属粉末层；

(6)重复第(3)步～第(5)步，直至完成所有闭合薄壁和金属构件切片层的激光选区熔化，实现随形缸体与金属构件的成形。