[发明专利]3D激光成型装置及3D激光成型方法

说明书

一种3D激光成型装置包括加工平台、第一激光源、供粉铺粉装置、扫描振镜系统、第二激光源、光路切换装置及机械加工装置。供粉铺粉装置将金属粉末输送并平铺于加工平台的上表面，第一激光源发射连续激光束，第二激光源发射脉冲激光束，光路切换装置与第一激光源及第二激光源连接并控制第一激光源及第二激光源择一地发射激光束，扫描振镜系统将激光束聚焦到加工平台上使第一激光源发射的连续激光束将加工平台上的金属粉末熔化并经冷却后形成待成型产品的加工层及使第二激光源发射的脉冲激光束对加工层的边缘进行切削，机械加工装置在加工层的上表面属于待成型产品的上表面时对加工层的上表面进行机械精加工。本发明还提供了一种3D激光成型方法。

技术领域

本发明涉及一种3D激光成型装置及一种3D激光成型方法。

背景技术

SLM(Selective laser melting，选区激光熔化)技术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。虽然通过SLM技术可成型复杂度较高的产品，但在成型过程中由于金属粉末的球形本质与球化等原因往往在产品的边缘产生凹凸不平的现象，使得产品的边缘的轮廓精度往往还不能达到需求精度。需要在设计阶段对工件留出机械加工余量，打印出来的工件往往需要经过后续机加工处理方可满足精度要求，甚至有些复杂的内腔、深孔、异型孔等结构无法进行后续机加工，并且在SLM打印设备上转移到机床上存在不可避免的定位误差问题，这些使现阶段SLM技术在加工精度、表面质量及加工效率上难以满足大部分应用要求，严重制约SLM技术在各领域的应用。

有鉴于此，有必要提供一种提高整体打印精度与表面质量的3D激光成型装置及3D激光成型方法，将3D增材打印、精密激光金属切割与机械加工融合到一种成型装置内，打印出可直接使用的高精度、高表面质量工件，节省出后续二次装夹与机加工时间，大幅提高3D打印工件的整体效率，并对垂直深孔、细长孔、异形孔、复杂内腔结构、超薄壁结构(≤50μm)等传统加工方式难以加工或无法加工的结构提高一套创新的加工方法。

发明内容

一种3D激光成型装置，包括加工平台、第一激光源、供粉铺粉装置及扫描振镜系统，所述供粉铺粉装置用于将金属粉末输送并平铺于所述加工平台的上表面，还包括第二激光源及光路切换装置，所述第一激光源用于发射连续激光束，所述第二激光源用于发射脉冲激光束，所述光路切换装置与所述第一激光源及第二激光源连接，所述光路切换装置用于控制所述第一激光源及所述第二激光源的开关，使所述第一激光源及所述第二激光源择一地发射激光束，所述扫描振镜系统用于将激光束聚焦到所述加工平台上使所述第一激光源发射的连续激光束将加工平台上的金属粉末熔化并经冷却后形成待成型产品的加工层及使所述第二激光源发射的脉冲激光束对所述加工层的边缘进行切削加工。

进一步地，还包括扩束装置，所述扩束装置用于接收所述第一激光源及第二激光源发射的激光束并调整所述激光束的直径和发散角，所述扫描振镜系统将调整后的激光束聚焦到所述加工平台上。

进一步地，还包括机械加工装置，所述机械加工装置用于在所述加工层的上表面属于待成型产品的上表面时对加工层的上表面进行机械精加工。

进一步地，还包括升降驱动装置，所述升降驱动装置置于所述加工平台的下方，用于在所述机械加工装置对加工层的上表面进行机械精加工后驱动所述加工平台下降一加工层的厚度。

进一步地，还包括平台预热件，所述平台预热件连接于加工平台的下表面，用于对所述加工平台进行预热。

一种3D激光成型方法，包括以下步骤：步骤A：将金属粉末输送并平铺于加工平台的上表面；步骤B：发送连续激光束到所述加工平台上以将所述加工平台上的金属粉末熔化并经冷却后形成待成型产品的加工层；及步骤C：发送脉冲激光束到所述加工平台以对所述加工层的边缘进行切削加工。

进一步地，在发送连续激光束时，还对连续激光束的直径和发射角进行调整；在发送脉冲激光束时，还对脉冲激光束的直径和发射角进行调整。