[发明专利]一种用于高温激光选区烧结的光学热力防护及冷却系统

摘要

本发明属于3D打印配套设备技术领域，并公开了一种用于高温激光选区烧结的光学热力防护及冷却系统，其整体布置于激光选区烧结设备的成形腔体上部，并且沿着高度方向由下至上划分为依次层叠成三明治构造的第一防护层、第二防护层和第三防护层。本发明还进一步对这三层防护层的具体结构及工作机理进行了优化设计。通过本发明，不仅可实现对成形腔体的有效隔热，实现对整个光学系统形成有效的热力防护与降温，使激光器及其他光学部件处于工作温度范围内，而且即便在400℃的高温激光选区烧结工况下也能确保成型过程安全稳定地进行。

主权项

1.一种用于高温激光选区烧结的光学热力防护及冷却系统，其特征在于，该光学热力防护及冷却系统整体布置于激光选区烧结设备的成形腔体上部，并且沿着高度方向由下至上划分为依次层叠的第一防护层(1)、第二防护层(2)和第三防护层(3)，其中：该第一防护层(1)呈现风冷结构层的形式且铺设在所述成形腔体的上部，并包括位于左右两侧的冷气进口(11)和冷气出口(16)、位于上下两侧的上透视窗(13)和下透视窗(14)，以及在中部区域封闭包围形成的空腔(15)；其中冷气经由所述冷气进口(11)进入后由进气栅格(12)的多层扰流板分隔成为多层层流冷气，然后通入所述空腔(15)以执行多层换热与隔热；换热后的层流气体继续通过排气栅格(17)由所述冷气出口(16)排出；此外，所述上透视窗和下透视窗共同构成一个激光透视路径，并用于激光光束贯穿到达位于所述成形腔体下部的成形台面(41)；该第二防护层(2)呈现水冷结构层的形式且继续铺设在所述第一防护层的上部，并包括水冷基板(21)和水冷温度传感器(22)；其中所述水冷基板(21)具有内置随形冷却流道(211)，并且它从冷水进口(21)曲线折叠延伸至冷水出口(213)，由此借助于流经于其的冷却介质来起到降温功能；所述水冷温度传感器(22)则用于对所述水冷基板的上方环境温度进行监测，并提供监测反馈数据以实时调节循环冷却介质的流入温度值；该第三防护层(3)呈现风冷结构层的形式且继续铺设在所述第二防护层的上部，并包括从内到外设置的双风道也即内风道(351)和外风道(352)；其中所述内风道(351)将安装在水平面板上的激光光学模块的所有部件均置于其中，并且借助于通过进气口进入的冷气来执行风冷冷却；所述外风道则用于将所述内风道置于其中，由此与外部其他热源进行隔热。