[发明专利]一种双激光选区烧结及熔化非金属、金属的3D打印系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种3D打印系统，具体涉及一种双激光选区烧结及熔化非金属、金属的3D打印系统，属于增材制造领域。

背景技术

采用选择性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术直接制造金属零件的3D打印系统，它们能够实现直接制造任意复杂的金属零件。

对一些零件材料的性能，可以通过热处理得到改善；

对某些金属功能件有特殊要求，如承受极高和极低的温度，可以采用电子束自由制造设备为其涂覆一层含镍的超级合金；

然而，如果在材料内部某区域需用某种材料构成微小的且具有复杂几何形状的内部通道，目前的3D打印系统还无法顺利实现，零件的成形效率、精度也都无法得到保障。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双激光选区烧结及熔化非金属、金属的3D打印系统，该3D打印系统不仅可以顺利成形复杂金属包容件，提高零件的成形效率，而且可有效避免金属件翘曲、开裂等缺陷，同时还能够确保成形出的金属零件具有较高的精度。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种双激光选区烧结及熔化非金属、金属的3D打印系统，包括：两套激光扫描装置(1，2)、机架(3)、工作腔(4)、主铺粉装置(5)、气氛保护装置以及控制装置，前述两套激光扫描装置(1，2)安装在机架(3)上，机架(3)设置在工作腔(4)的上方，主铺粉装置(5)设置在工作腔(4)内，工作腔(4)的底部设置有工作缸(8)，工作缸(8)的活塞沿竖直方向上下运动，其特征在于，还包括：辅助铺粉装置(6)，前述辅助铺粉装置(6)通过连接支架(7)与主铺粉装置(5)连为一体，二者在铺粉平移运动的方向上一前一后设置，主铺粉装置(5)、辅助铺粉装置(6)内分别装有金属粉末和非金属粉末，前述主铺粉装置(5)与辅助铺粉装置(6)经外部信号变频控制总体沿水平方向双向往复运动，每做一次铺粉运动前述主铺粉装置(5)根据制件模型结构要求的先后顺序在控制装置的控制下均匀向下铺撒一层金属粉末，与此同时辅助铺粉装置(6)在控制装置的控制下定点、定量的向下铺撒非金属粉末；

前述两套激光扫描装置(1，2)分别是二氧化碳激光扫描装置(1)和光纤激光扫描装置(2)，二氧化碳激光扫描装置(1)对非金属粉末进行扫描烧结，光纤激光扫描装置(2)对金属粉末进行扫描熔化，控制装置根据制件模型结构要求控制两套激光扫描装置(1，2)扫描的区域、时段、激光参数，两套激光扫描装置(1，2)进行复合扫描，总体实现粉床微区的两种粉末包熔过程。

前述的双激光选区烧结及熔化非金属、金属的3D打印系统，其特征在于，前述辅助铺粉装置(6)包括：料斗(601)，设置在前述料斗(601)下部的送粉辊(602)，位于前述送粉辊(602)下方的铺粉口(603)，以及驱动前述送粉辊(602)转动一定角度来定量送粉的驱动机构。

前述的双激光选区烧结及熔化非金属、金属的3D打印系统，其特征在于，前述二氧化碳激光扫描装置(1)包括：二氧化碳激光器(101)、二氧化碳扩束镜(102)、反射镜(103，104)和二氧化碳振镜(105)，

前述二氧化碳激光器(101)发射出来的二氧化碳激光束先经由二氧化碳扩束镜(102)扩束，然后经由两个反射镜(103，104)反射，反射后的二氧化碳激光束与进入二氧化碳扩束镜(102)的二氧化碳激光束平行但方向相反，反射后的二氧化碳激光束最后进入到二氧化碳振镜(105)中。

前述的双激光选区烧结及熔化非金属、金属的3D打印系统，其特征在于，前述光纤激光扫描装置(2)包括：光纤激光器(201)、光纤扩束镜(202)、动态聚焦轴(203)和光纤振镜(204)，

前述光纤激光器(201)发射出来的光纤激光束先经由光纤扩束镜(202)扩束，然后经由动态聚焦轴(203)聚焦，聚焦后的光纤激光束进入到光纤振镜(204)中。

前述的双激光选区烧结及熔化非金属、金属的3D打印系统，其特征在于，前述二氧化碳激光扫描装置(1)和光纤激光扫描装置(2)的正下方均安装有保护镜。

本发明的有益之处在于：

(1)采用双激光进行复合扫描，并且将辅助铺粉装置与主铺粉装置连为一体同时驱动，所以本发明的3D打印系统不仅结构紧凑，而且可有效提高零件的成形效率；

(2)二氧化碳激光对非金属粉末烧结的同时又预热了金属粉床，可有效避免金属件翘曲、开裂等缺陷；

(3)光纤激光具有较小的光斑直径，可成形出较高精度的金属零件。

附图说明