[实用新型]增材制造系统

说明书

本申请提供了一种增材制造系统。该增材制造系统包括材料供给装置、第一热源装置和第二热源装置。所述材料供给装置构造成将材料供给至基板上以便进行增材制造。所述第一热源装置适于提供用于熔化或烧结所述材料的主热源。所述第二热源装置适于提供用于熔化或烧结所述材料的辅助热源。所述第一热源装置提供的热源的类型不同于所述第二热源装置提供的热源的类型。根据本申请的增材制造系统能够提高增材制造速率，降低制造成本，提高熔池稳定性，并且提高制造精度和产品质量。

技术领域

本申请涉及材料加工的技术领域，特别地，涉及使材料融化或烧结以进行增材制造的增材制造系统。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing)技术是利用热源将材料熔化或烧结以逐层累加来形成实体零件的技术。增材制造技术的热源通常包括激光、电子束和电弧。对于激光热源，激光光斑尺寸小，形成的熔池尺寸较小，导致成形速率慢，不利于制造大尺寸结构件。对于电弧热源，与激光热源和电子束热源相比，制造成本较低并且成形速率较高，但是产品表面质量较差，一般需要二次表面机加工。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够提高成形质量和精度同时能够降低制造成本和/或提高成形速率的增材制造系统。

本实用新型的另一目的是提供一种兼顾成形速率、成本、成形精度与质量的电弧和激光复合增材制造系统。

根据本公开的一个方面，提供一种增材制造系统。该增材制造系统包括材料供给装置、第一热源装置和第二热源装置。所述材料供给装置构造成将材料供给至基板上以便进行增材制造。所述第一热源装置适于提供用于熔化或烧结所述材料的主热源。所述第二热源装置适于提供用于熔化或烧结所述材料的辅助热源。所述第一热源装置提供的热源的类型不同于所述第二热源装置提供的热源的类型。上述增材制造系统能够提高增材制造速率，降低制造成本，提高熔池稳定性，并且保证制造精度和产品质量。

在本公开的增材制造系统中，设置有用于提供不同类型热源的第一热源装置和第二热源装置，激光与电弧等离子体的协调耦合作用可以获得较高的能量增益，使得熔池稳定，从而可以提高成形精度和质量。两种不同的热源可以相互弥补缺陷以降低敏感性并提高适应性。

在增材制造系统的一些示例中，所述第一热源装置为熔化极气体保护焊装置或非熔化极气体保护焊装置，所述第二热源装置为激光装置。所述材料供给装置包括用于输送丝材的送丝装置。与仅使用激光装置相比，气体保护焊装置与激光装置的耦合使用可以降低制造成本并提高成形速率。与仅使用气体保护焊装置相比，气体保护焊装置产生的电弧等离子体与激光装置产生的激光等离子体的协调耦合可以提高复合热源的稳定性，从而提高零件成形质量和精度。

在增材制造系统的一些示例中，所述材料供给装置还包括用于输送粉末材料的喷嘴，所述粉末材料和所述丝材由相同的材料形成或者由不同的材料形成。一方面，通过喷嘴可以提供与丝材的材料不同的粉末材料，即，将粉末材料掺杂至丝材熔融后形成的熔池中，由此改变零件的化学成分，提高其冶金形状，由此改变成形产品的机械等雾化性能。另一方面，通过喷嘴可以提供与丝材的材料相同的粉末材料，由此可以细化晶粒，减少成形缺陷，提高机械性能。

在增材制造系统的一些示例中，所述喷嘴具有内壁和外壁，在所述内壁和所述外壁之间形成环形空间以接收所述粉末材料，所述喷嘴的所述内壁构造成允许所述第二热源装置的激光通过。这样，可以使得增材制造系统的结构更加紧凑。

在增材制造系统的一些示例中，所述喷嘴的所述内壁和所述外壁同轴设置。激光热源通过由喷嘴的内壁形成的空间，粉末材料则通过内壁与外壁之间的环形空间。这样，粉末材料大体以激光热源为中心，因此有利于使粉末材料均匀分布和均匀受热。

在增材制造系统的一些示例中，所述喷嘴包括朝向所述基板渐缩的锥形部段。通过锥形部段可以收缩激光等离子体，收缩粉末束流，从而提高热源能量密度。