[发明专利]一种单激光大幅面振镜移动式3D打印装置及方法

权利要求书

1.一种单激光大幅面振镜移动式3D打印装置，其特征在于，包括X方向高精高速直线电机、Y方向高精高速直线电机、高刚性振镜组件、扫描规划系统、激光器以及工控机，其中：

高刚性振镜组件安装于X方向高精高速直线电机模组和Y方向高精高速直线电机模组上方的移动面板上，用于实现激光能量的聚焦和金属粉末的烧结成型；

激光器用于将电能转化成用于熔化金属粉末的高能束源；

扫描规划系统用于对需打印零件进行逐层划分为多个子扫描区域，并规划每个子扫描区域的最佳扫描路径，并将规划数据发送给工控机；

工控机基于接收的规划数据，对X方向高精高速直线电机模组和Y方向高精高速直线电机模组实施运动控制。

2.根据权利要求1所述的单激光大幅面振镜移动式3D打印装置，其特征在于，X方向高精高速直线电机、Y方向高精高速直线电机分别使得高刚性振镜组件在X方向、Y方向高精高速水平移动。

3.根据权利要求1所述的单激光大幅面振镜移动式3D打印装置，其特征在于，所述X方向高精高速直线电机、Y方向高精高速直线电机均包括高精高速直线电机机构、伺服电机、位置传感器组以及光栅尺，其中：

伺服电机能够驱动高精高速直线电机机构的滑块高速移动；

光栅尺实时监测运动位置并反馈工控机进行相应补偿；

位置传感器组件用于检测并反馈运动的位置信息。

4.根据权利要求1所述的单激光大幅面振镜移动式3D打印装置，其特征在于，所述高刚性振镜组件包括准直镜、聚焦镜以及RTC运动控制板块，其中：

RTC运动控制板块控制激光器和高刚性振镜组件的运动；

准直镜将激光器发出的激光束进行准直；

聚焦镜将准直的激光束聚焦至工作平面。

5.根据权利要求1所述的单激光大幅面振镜移动式3D打印装置，其特征在于，所述激光器包括SPI激光器或者IPG激光器。

6.根据权利要求1所述的单激光大幅面振镜移动式3D打印装置，其特征在于，

所述X方向高精高速直线电机模组实现高刚性振镜组件在X方向不低于5m/s，重复定位精度3um的高精高速水平移动；

所述Y方向高精高速直线电机模组实现高刚性振镜组件在Y方向不低于5m/s，重复定位精度3um的高精高速水平移动。

7.根据权利要求3所述的单激光大幅面振镜移动式3D打印装置，其特征在于，所述位置传感器组件包括限位传感器和零位传感器。

8.一种基于根据权利要求1-7任一项所述的单激光大幅面振镜移动式3D打印装置的单激光大幅面振镜移动式3D打印方法，其特征在于，包括如下步骤：

扫描规划步骤：扫描规划系统将对需打印零件的逐层划分为多个子扫描区域，并根据已有的工艺参数包对每一个子扫描区域的扫描策略进行优化设计并规划出最优扫描路径，将分层切片软件生成的中间格式文件导入工控机；

识别步骤：工控机识别扫描路径文件中路径并生成与振镜扫描路线相符的XY平台移动路径文件；

运动控制步骤：工控机根据每一层已经规划好的扫描策略和路径文件发出指令对X方向高精高速直线电机模组和Y方向高精高速直线电机模组实施运动控制；

烧结步骤：待每一次XY平台运动控制结束以后，激光器协同高刚度振镜组件按照扫描文件逐个执行子扫描区域金属粉末烧结工作。

9.根据权利要求8所述的单激光大幅面振镜移动式3D打印方法，其特征在于，还包括回零步骤：工控机发出指令，令X、Y方向高精高速直线电机模组进行回零操作。