[实用新型]多线段激光快速成型装置

说明书

本实用新型属于计算机集成制造领域，特别涉及一种激光快速成型装置。

到目前为止，国外的快速成型装置绝大多数采用激光点扫描把液态或粉状材料制成零件或模型。它们的共同缺点是制造速度较慢以及成型这程中的热变形较大。现有一种采用变长线扫描代替点扫描的快速成型装置。但是这种装置的缺点是：1.零件的横截面在多数情况下应用两段或两段以上的激光线段同时进行扫描。如果只有一条激光线段进行扫描，必将成倍地降低成型速度；2.单一的激光线段进行扫描，在成型时将浪费激光器能量；3.用机械式的自动调节激光线段长度的方案，结构较复杂。如果为了增大可成型的尺寸规格而拟采用多台激光扫描系统，则因结构过于复杂而将难于实现。

本实用新型的目的在于提供一种装置，克服上述激光扫描或变长线扫描的缺点，实现快速和高质量的增材法来制造实体成品。同时可以均匀地铺敷粉料层，并对粉料层均匀地压实，以期成型后的实体成品内部结构致密均匀。

本实用新型包括信息处理部分、光学部分、机构部分以及盛料桶。光学部分中的二氧化碳激光器、线光源系统、液晶掩膜、透镜、全反镜依次沿光轴固定于扫描平台上。液晶掩膜与信息处理部分中的计算机的I/O口相连。透镜的法向与光轴呈45度。机构部分中的激光成型平台与透镜的法线方向呈45度设置。

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

图1为本实用新型选择性多线段激光扫描部分结构示意图。

图2为本实用新型铺料和压实部分结构示意图。

图3为本实用新型盛料桶的结构示意图。

图1是动态自动调整激光线段数目、长度和位置结构部分图。二氧化碳激光器4固定在数控一维扫描平台7上，线光源系统5平行放在激光器激光输出端前方，而在线光源系统5的光输出端放置高分辩率正方形液晶掩模2，该掩模由计算机1中I/O口输出一控制电压对其控制。由掩模输出的激光束经一透镜3进行聚焦。3的位置与4，5以及2的光轴在同一水平方向上重合放置。6是全反镜，其法向方向与光轴成45°放置于扫描平台7上。9为激光成型加工平台，其位置处于与入射光8垂直的方向，其水平表面与透镜之间的光程距离等子透镜3的焦距。

图2是铺料和压实部分，料缸10和工作缸12平行放置，其中活塞11，13可上下移动，并通过活塞杆分别和步进电机联结。辊子14由电机驱动，并且在辊子支座上安装一个电磁激振器。

图3是盛料桶结构图。该桶16为一圆柱形，其直径略大于料缸的直径，其底部由一可随时拨除和插入的桶底17组成。圆柱形盛料桶16直径大于料缸10的直径，桶底设有连杆机构。

本实用新型由计算机，选择性多线段激光扫描部分，粉料添加部分以及盛料桶组成，以长条状液晶显示屏作为掩模，计算机按分层的二维截面数据输出控制信号对液晶掩模进行动态调制。片状激光束通过此掩模后，便形成相应的多线段激光。在激光扫描过程中，上述线段的数目，长度和位置匀按计算机输出的信号作动态变化，从而在一次扫描中就可形成一层固体截面，并和前一层固体熔结，烧结或固化在一起，然后再铺上一层新的粉料或光固化树脂，再进行扫描，直至形成完整的三维固体成品为止。其粉料铺敷和压实都是由一个辊子实现的，以反向旋转的辊子把粉料均匀地铺敷在加工区，以正向旋转的辊子地该层粉料压实。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：制造速度较高，成品的热变形较小，成品组织较致密及强度较高。本实用新型使激光快速成型装置更趋完善。