[发明专利]一种激光快速成型装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于快速成型制造领域，具体涉及一种激光快速成型装置及其方法。

背景技术

快速成型技术（Rapid Prototyping，简称RP）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，自二十世纪八十年代末发展至今，己成为现代先进制造技术中的一项支柱技术。选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，简称SLS）是近年来发展最为迅速的快速成型技术之一，其以粉末材料为原料，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。选择性激光烧结工艺的基本过程是：送粉装置将一定量粉末送至工作台面，铺粉辊筒将一层粉末材料平铺在成型缸已成型零件的上表面，加热装置将粉末加热至设定的粉末烧结温度，振镜系统控制激光器按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末的温度升至熔化点，粉末熔化烧结并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺粉辊筒又在上面铺上一层均匀密实的粉末，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。

在上述技术中，每层粉末的烧结程序中，送粉铺粉步骤与激光扫描烧结步骤是由严格的顺序关系，即每一层粉末烧结都是先经过送粉铺粉，且待送粉铺粉完成后才进行激光烧结，且本次粉末烧结完成后才进行下一次粉末的送粉铺粉，这样虽然同样可以实现快速成型工艺，但使得快速成型装置整个工艺的实现时间相对较长，从而影响快速成型装置的生产效率。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术存在的问题，提供一种缩短装置工作时间，从而提高装置的工作效率的一种激光快速成型装置及其方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种激光快速成型装置，包括控制单元、振镜系统、激光器、供粉单元、成型单元和铺粉辊筒，其中，供粉单元将一定量粉末送至工作台面，铺粉辊筒将一层粉末平铺在成型单元，当控制单元检测到铺粉辊筒运行到预定位置时，控制单元通过振镜系统控制激光器按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行本次粉末扫描烧结，同时铺粉辊筒继续向下一次供粉的供粉单元运行以完成本次送粉并实现下一次送粉。

优选地，当下一次送粉的铺粉辊筒运行到预定位置时，控制单元判断本次粉末扫描烧结是否完成，当扫描完成时才可实现下一次铺粉。

优选地，所述装置还包括位置传感器，用于检测铺粉辊筒是否运行到预定位置且将检测结果传送给控制单元。

优选地，所述装置还包括温度检测单元和加热单元，所述加热单元用于加热成型单元中的粉末，温度检测单元用于检测成型单元中粉末的温度，当控制单元通过温度检测单元检测到成型单元中粉末达到设定烧结温度，且检测到铺粉辊筒运行到预定位置时，控制单元通过振镜系统控制激光器按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行本次粉末扫描烧结。

优选地，所述温度检测单元为红外传感器。

优选地，所述预定位置为成型单元的第一边界或第二边界。

本发明还提供了一种激光快速成型装置的快速成型方法，所述装置包括控制单元、振镜系统、激光器、供粉单元、成型单元和铺粉辊筒，其中所述方法包括以下步骤：

供粉单元将一定量粉末送至工作台面，铺粉辊筒将一层粉末平铺在成型单元；

当控制单元检测到铺粉辊筒运行到预定位置，控制单元通过振镜系统控制激光器按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行本次粉末扫描烧结，同时铺粉辊筒继续向下一次供粉的供粉单元运行以完成本次送粉并实现下一次送粉。

优选地，所述方法还包括：当下一次铺粉的铺粉辊筒运行到预定位置时，控制单元判断本次粉末扫描烧结是否完成，当扫描完成时才可实现下一次铺粉。

优选地，所述铺粉辊筒是否运行到预定位置通过位置传感器检测得到。

优选地，所述铺粉辊筒是否运行到预定位置通过带动铺粉辊筒运动的电机转动的圈数以及带轮的直径计算得到。

优选地，所述预定位置为成型单元的第一边界或第二边界。

优选地，所述装置还包括温度检测单元和加热单元，所述加热单元用于加热成型单元中的粉末，温度检测单元用于检测成型单元中粉末的温度，所述方法具体为：

供粉单元将一定量粉末送至工作台面，铺粉辊筒将一层粉末平铺在成型单元；