[发明专利]兼顾成形效率和成形精度的双光束SLM成形装置及方法

权利要求书

1.一种兼顾成形效率和成形精度的双光束SLM成形装置，其特征在于，包括第一激光源(1)、第二激光源(2)、光束切换组件和扫描加工组件(3)，其中：

所述第一激光源(1)用于输出中/低功率激光束，以实现高精度SLM成形，所述第二激光源(2)用于输出中/高功率激光束，以实现高效率SLM成形，整个成形过程中所述第一激光源(1)和第二激光源(2)错时工作或仅其中一个工作；

所述光束切换组件包括第一反射镜(4)、第二反射镜(5)和运动机构(7)，所述第一反射镜(4)和第二反射镜(5)错位布置，并可在所述运动机构(7)的驱动下实现位置调整，以保证两者错时工作，其中所述第一反射镜(4)用于将准直后的所述中/低功率激光束反射至所述扫描加工组件(3)，所述第二反射镜(5)用于将准直后的所述中/高功率激光束反射至所述扫描加工组件(3)；

所述扫描加工组件(3)用于将所述光束切换组件反射的中/低功率激光束或中/高功率激光束聚焦在金属粉末床表面，以此完成金属零部件的高精度和高效率的SLM成形。

2.如权利要求1所述的兼顾成形效率和成形精度的双光束SLM成形装置，其特征在于，所述第一反射镜(4)和第二反射镜(5)错位布置在反射镜支座(6)上，该反射镜支座(6)与所述运动机构(7)相连，并与导轨(8)滑动配合，通过该运动机构(7)的驱动可带动所述反射镜支座(6)及其上的所述第一反射镜(4)和第二反射镜(5)沿所述导轨(8)移动。

3.如权利要求1所述的兼顾成形效率和成形精度的双光束SLM成形装置，其特征在于，所述低功率激光束的输出功率小于500W，中功率激光束的输出功率为500W～1000W，高功率激光束的输出功率大于1000W。

4.如权利要求3所述的兼顾成形效率和成形精度的双光束SLM成形装置，其特征在于，所述高功率激光束的输出功率优选大于1000W且小于等于10000W，进一步优选为2000W～6000W。

5.如权利要求1所述的兼顾成形效率和成形精度的双光束SLM成形装置，其特征在于，所述扫描加工组件为二轴扫描振镜与F-Theta聚焦镜的组合，或者是动态聚焦扫描振镜。

6.如权利要求1-5任一项所述的兼顾成形效率和成形精度的双光束SLM成形装置，其特征在于，所述第一反射镜(4)的镜面与所述第一激光源(1)的光束输出路径的夹角以及与扫描加工组件的光束输入路径的夹角均优选设计为45°；优选的，所述第二反射镜(5)的镜面与所述第二激光源(2)的光束输出路径的夹角以及与扫描加工组件的光束输入路径的夹角均优选设计为45°。

7.如权利要求1-6任一项所述的兼顾成形效率和成形精度的双光束SLM成形装置，其特征在于，所述第一激光源(1)的光束输出路径与扫描加工组件(3)的光束输入路径的交点优选位于经过第一反射镜(4)镜面中心的竖直线上；优选的，所述第二激光源(2)的光束输出路径与扫描加工组件(3)的光束输入路径的交点优选位于经过第二反射镜(5)镜面中心的竖直线上。

8.如权利要求1-7任一项所述的兼顾成形效率和成形精度的双光束SLM成形装置，其特征在于，所述运动机构(7)为直线驱动机构。

9.如权利要求1-8任一项所述的兼顾成形效率和成形精度的双光束SLM成形装置，其特征在于，所述第一反射镜(4)、第二反射镜(5)和反射镜支座(6)的内部均设置有循环冷却流道，该冷却通道外接液冷装置。

10.一种兼顾成形效率和成形精度的双光束SLM成形方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1根据需采用的激光束调整反射镜位置：

若需采用中/低功率激光束，则通过运动机构(7)调整第一反射镜(4)的位置，使第一激光源(1)的光束输出路径和扫描加工组件的光束输入路径的交点位于第一反射镜(4)的镜面上，并转入步骤S2；

若需采用中/高功率激光束，则通过运动机构(7)调整第二反射镜(5)的位置，使第二激光源(2)的光束输出路径和扫描加工组件的光束输入路径的交点位于第二反射镜(5)的镜面上，并转入步骤S3；

S2所述第一激光源(1)发射中/低功率激光束，该激光束准直后经第一反射镜(4)反射至扫描加工组件(3)中，并聚焦在金属粉末床表面，完成金属零部件的高精度SLM成形；

S3所述第二激光源(2)发射中/高功率激光束，该激光束准直后经第二反射镜(5)反射至扫描加工组件(3)中，并聚焦在金属粉末床表面，完成金属零部件的高效率SLM成形。