[实用新型]激光选区熔化装置及3D打印机

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光选区熔化金属3D打印技术领域，尤其是涉及一种激光选区熔化装置及3D打印机。

背景技术

增材制造3D打印技术是一种以数字模型文件(CAD)为基础，运用粉末状金属、PVC、树脂、纤维等材料，通过熔融沉积、激光烧结、激光熔化、激光固化、激光熔覆的方式通过专用软件对CAD三维构型物体，进行切片降维，然后按片逐层打印物体的构造技术，是制造业中正在迅速发展的一项新兴技术，在英国《经济学人》杂志《第三次工业革命》一文中被称为第三次工业革命的重要标志之一。

激光选区熔化金属3D打印技术是在计算机程序的控制下利用高能量密度激光束进行扫描，将预先铺设好的金属粉末层进行选择性熔化并与基体冶金结合，然后不断逐层铺粉、扫描、熔化，最终完成三维金属零部件的制造过程，是目前增材制造领域应用较多的一种金属3D打印技术。该技术可制造复杂形状的金属零件，其成型件力学性能好、精度高，致密度达传统冶金制成件99％以上，在医疗、航空航天、军工、核电建设、产品研发等领域均有重要应用。

现有技术中的激光选区熔化3D打印机的激光光束通过激光振镜反射到金属粉末层对其进行选择性熔化，通过调节激光振镜的偏转角度来调节激光光束照射金属粉末层的位置，从而熔化不同位置处的金属粉末层。但由于受激光振镜偏转角度的限制，使得激光光束照射到金属粉末层的范围较小，使该工艺技术装备成型构件尺寸较小，严重制约该工艺技术及其装备在世界范围内的推广与应用。

据已知的资料显示，目前世界运用激光选区熔化工艺设备成型的最大尺寸构件体积为长500mm×宽500mm×高500mm。2016年我国科技部对增材制造领域的科技攻关项目共下拨中央财政经费4亿元左右，其中对两项激光选区熔化工艺装备的科技攻关经费投入3850.00万元，其中一项就是攻关成形尺寸范围≥500mm×500mm×500mm的技术装备，该项目实施周期为5年。现在运用该技术设备成形尺寸范围超过500mm×500mm×500mm体积的大尺寸构件，已经成为世界各国抢占智能化高端制造技术制高点的重要竞争方向。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供激光选区熔化装置及3D打印机，以解决现有技术中存在的3D打印机能够成型的构成件尺寸较小的技术问题。

本实用新型提供的一种激光选区熔化装置，所述激光选区熔化装置包括：固定座、驱动机构、第一转动机构、旋转臂以及机械臂；所述旋转臂的一端与所述固定座转动连接，另一端与所述机械臂的一端转动连接；所述驱动机构与所述旋转臂连接，用于驱动所述旋转臂相对所述固定座转动，以使所述机械臂前后移动；所述第一转动机构与所述机械臂连接，用于驱动所述机械臂相对所述旋转臂转动，以使所述机械臂左右移动；

所述固定座用于固定在3D打印机的箱体上；所述机械臂上用于安装3D打印机的激光耦合与激发机构；所述驱动机构与所述第一转动机构均用于与3D打印机的控制系统电连接。

进一步地，所述机械臂包括第一子臂、第二子臂以及第二转动机构；所述第一子臂与所述第二子臂转动连接；所述第二转动机构与所述第二子臂连接，用于驱动所述第二子臂相对所述第一子臂转动，以使所述第二子臂左右移动；所述第二转动机构用于与3D打印机的控制系统电连接；所述第一转动机构与所述第一子臂连接，用于驱动所述第一子臂相对所述旋转臂旋转。

进一步地，所述机械臂还包括第三子臂；所述第三子臂的一端与所述第二子臂的一端连接；所述第三子臂上用于安装3D打印机的激光耦合与激发机构。

进一步地，所述机械臂还包括第三转动机构；所述第三子臂的一端与所述第二子臂的一端转动连接；所述第三转动机构与所述第三子臂连接，用于驱动所述第三子臂相对所述第二子臂转动；所述第三转动机构用于与3D打印机的控制系统电连接。

进一步地，所述驱动机构包括驱动电机；所述驱动电机设置在所述固定座上；所述旋转臂与所述驱动电机的动力输出轴固定连接。

进一步地，所述转动机构包括转动电机、转轴、固定设置在所述转动电机上的主动齿轮、固定设置在所述转轴上的从动齿轮；所述转轴转动穿设在所述旋转臂远离所述固定座的一端，所述机械臂的一端与所述转轴固定连接；所述转动电机设置在所述机械臂上，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合。

进一步地，所述转轴的外壁上，沿所述转轴的周向，依次间隔设置有多个固定凸起；所述机械臂的一端设置有连接筒；所述连接筒的内壁上，沿所述连接筒的周向，依次间隔地设置有多个固定凹槽；多个所述固定凹槽与多个所述固定凸起一一对应卡接设置。