[发明专利]一种增材制造方法及增材制造设备

说明书

一种增材制造方法及增材制造设备，其中方法包括：铺粉装置将金属粉末铺送在底板或已经选择性固化的层上形成金属粉末层，金属粉末层的厚度为80μm‑150μm；激光器产生激光，该激光在扫描系统的控制下，根据待打印制件的切片信息对当前层截面进行选择性烧结；待当前层截面的金属粉末烧结凝固后，超声冲击装置沿与当前层金属粉末的铺送方向相反的方向对凝固后的截面进行线性超声冲击；成型缸下降一层厚，并返回执行步骤一。本发明的层厚相对于现有技术的层厚增大2‑3倍，大大提高了打印效率；通过对凝固后的截面进行线性超声冲击，将局部压缩变形引入制件，可以使得制件内部的孔洞、微裂纹闭合，并消除制件的微翘曲变形，提高了打印工件质量。

技术领域

本申请涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种增材制造方法及增材制造设备。

背景技术

增材制造技术是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，由于其不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，因此应用范围非常广。选区激光熔融技术（Selective LaserMelting，简称SLM）是近年来发展迅速的增材制造技术之一，其以金属粉末材料为原料，采用激光对三维实体的截面进行逐层扫描完成原型制造，不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，应用范围广。选择性激光熔融工艺的基本过程是：送粉装置将一定量金属粉末送至工作平台面，铺粉装置将一层金属粉末材料平铺在成型缸底板或已成型零件的上表面，激光振镜系统控制激光以一个近似不变的光斑大小和光束能量按照该层的截面轮廓对实心部分金属粉末层进行扫描，使金属粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作平台下降一个层的厚度，铺粉装置又在上面铺上一层均匀密实的金属粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个原型制造。

为了确保成型质量，需要对每一层的层厚进行严格控制，目前，一般金属粉末的层厚为30-60μm，因为，层厚太厚容易开裂，内应力太大，从而导致成型质量较差，严重的话导致待打印制件报废；而如果层厚太薄的话，则完成一个待打印制件的成型需要较多层数的成型，每一层均需要铺粉机构的运行以及扫描系统的烧结，不仅仅大大增加了成本，而且也大大降低了成型效率。因此，在目前的增材制造领域中亟需一种兼具成型效率、质量和成本的增材制造成型方法。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种增材制造方法及增材制造设备，该方法不仅保证了成型质量、且成型效率高，成本低。

为了实现上述目的，本发明提供了一种增材制造方法，所述方法包括：

步骤一、铺粉装置将金属粉末铺送在底板或已经选择性固化的层上形成金属粉末层，所述金属粉末层的厚度为80μm -150μm；

步骤二、激光器产生激光，该激光在扫描系统的控制下，根据待打印制件的切片信息对当前层截面进行选择性烧结；

步骤三、待当前层截面的金属粉末烧结凝固后，超声冲击装置沿与当前层金属粉末的铺送方向相反的方向对凝固后的截面进行线性超声冲击；

步骤四、成型缸下降一层厚，并返回执行步骤一，以完成下一层的铺粉。

作为本发明的进一步优选方案，步骤三中超声冲击装置采用以下方式进行超声冲击：

超声冲击装置从成型缸的靠近最后铺送金属粉末的位置的一侧向另一侧进行线性超声冲击运动，且当超声冲击的位置存在翘曲变形时，采用第一速度进行运动；当超声冲击的位置不存在翘曲变形时，采用第二速度进行运动，所述第一速度小于第二速度。

作为本发明的进一步优选方案，所述第一速度为80mm/s，所述第二速度为160mm/s。

作为本发明的进一步优选方案，所述超声冲击装置的冲击枪头在上极限位置和下极限位置之间进行上下超声冲击，且采用的超声冲击的频率为20kHz，所述上极限位置高于成型平面100μm，所述下极限位置低于成型平面20μm。