[发明专利]一种全覆面立体成形的增材制造方法和装置

说明书

本发明公布了一种全覆面立体成形的增材制造方法和装置，这种增材制造成形的方法是针对于目前增材制造工艺过程的周期长、效率低的问题，而提出的一种高效快速的成型过程和装置。本发明的全覆面立体成形的增材制造方法是利用面激光光源，对成形区域进行全面积照射，根据模型的切片图形形状来决定激光熔融成形的区域，经过每层累积叠加形成模型的立体结构的成形方法。在本发明激光成形的区域是根据模型切片的区域，这种区域的确定一种是通过空间编码的光开关的数量和拼图的形状所决定；另一种是将切片图形的形状映射到空间光开关，触发光开关开启，面激光通过开启的空间光开关照射到成形的粉末上。本发明的方法和装置不仅极大减少了增材制造的工艺周期，提高了成形效率，使增材制造的方法进入通用制造的工业规范中。

技术领域

本发明涉及增材制造的工艺方法，具体涉及到一种全覆面立体成形的增材制造的方法和装置，本全覆面立体成形的复合增材制造方法和装置属于增材制造领域。

背景技术

常规增材制造方法是将在三维模型的画图软件CAD或UG等画出模型的三维模型，按照一定规律将模型离散为一系列片层有序的单元，打印成型系统根据这些离散的片层单元，层层制造成形，累积这些片层将其连接起立，得到一个物理的实体模型。

目前增材制造出现几十种工艺方法，其中应用比较广泛的工艺方法有光固化快速成型技术、分层实体造型技术、熔丝成绩造型技术、选择性激光烧结成型技术以及三位打印快速成型技术等。与这些技术方法相对应的成型是被大体分为；光固化设备、粘接设备、基于粉末的激光烧结设备、基于热熔丝沉积的3D打印成型设备以及直接喷墨的三维成型设备等先进的制造设备。

粉末材料激光烧蚀成形工艺是相对常用的工艺方法。这种工艺方法是依据模型的切片数据，激光光斑沿着切片的形状移动填满整个切片的图形区域，烧蚀切片形状内的粉末材料，形成立体切片形状，将模型每层的切片形状烧结成形叠加就形成立体空间的模型。由于这种激光是光斑沿切片规划的线路烧蚀成形的，切片的图形大，规划的线路就长，激光烧蚀的过程就需要时间就长，每片模型的规划线路的烧蚀后冷却的时间不均匀，冷却后的热量和应力不均匀，切片的变形也就不均匀。

发明内容

本发明针对现有激光粉末烧蚀成形的增材工艺的成形周期长，成形效率低，模型切片热变形不均匀等问题，而提出了一种全覆面立体成形的增材制造方法和装置。

这种全覆面立体成形的增材制造方法采用面发射激光光束，面发射激光覆盖整个成形区域的面积，并在成形粉末材料的区域能同时全面积烧蚀成形和选择性烧蚀成形，经过对模型切片对应的物理模型材料的烧蚀累积叠加形成模型的立体结构。

在本发明的方法中激光成形的区域是根据模型切片的区域，这个切片的形状是通过切片软件通过转化成选择性光开关的区域的图形和灰度，所形成的图形。其中的方法有两种，一种是通过空间编码的光开关的数量和拼图的形状所决定；另一种是将切片图形的形状映射到空间光开关，触发光开关开启，面激光通过开启的空间光开关照射到成形的粉末上，利用激光能量将粉末材料烧结成切片图形。

针对于全面积立体成形方法，本发明的对应成形装置包括上料系统、面激光系统和支撑升降平台三部分组成。其中上料系统采用电磁板吸附金属粉料传递铺装方式，利用送料斗将粉料向上传递，然后运料盘在地磁力的吸附下，将金属粉料吸附到运料盘的下面，让后在旋转电机旋转到材料铺装平台上，切断送料盘上的电流，使送料盘上失去磁性，吸附的粉料落到材料铺装平台上，经送料盘上的压迫板经材料层压实。