[发明专利]一种激光增减材复合制造的方法与装置

权利要求书

1.一种激光增减材复合制造的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立实体零件的几何模型，规划选区激光快速成形的激光的扫描路径，规划激光减材 制造的脉冲激光的扫描路径；

2)对成形腔室进行抽真空并充入保护气体；

3)利用粉末摊铺系统并在成形区域铺覆一层粉末；

4)利用选区激光快速成形的激光扫描铺覆的待成形材料，进行结构成形；

5)利用激光减材制造的脉冲激光沿规划路径扫描成形结构的轮廓边缘，去除表面粗糙部 分；

6)将成形基板降低一层粉末厚度，再重复步骤3)、4)和5)直至获得最终的三维实体 零件。

2.根据权利要求1所述一种激光增减材复合制造的方法，其特征在于：所述的选区激光快速 成形包括选区激光熔化成形和选区激光烧结成形。

3.根据权利要求1所述一种激光增减材复合制造的方法，其特征在于：所述选区激光快速成 形的激光波长范围为200nm～10.6μm的激光，用于激光减材制造的脉冲激光的脉冲宽度为 500ns～1fs。

4.根据权利要求1所述一种激光增减材复合制造的方法，其特征在于：所述粉末的尺度为 10nm～500μm。

5.根据权利要求4所述一种激光增减材复合制造的方法，其特征在于：所述粉末为金属粉末 材料、塑料粉末粉末、陶瓷粉末材料、覆膜砂粉末材料、聚合物粉末材料中的一种或几种混 合粉末材料。

6.根据权利要求1～5任一项所述一种激光增减材复合制造的方法，其特征在于：步骤4)和 5之间重复步骤3)和4)至少一次形成多层结构，然后进行步骤5)利用激光减材制造的脉 冲激光沿规划路径扫描成形结构的轮廓边缘，去除已成形多层结构的表面粗糙部分；最后再 重复步骤3)、4)和5)或先重复步骤3)和4)至少一次后再重复步骤5)直至获得最终的 三维实体零件。

7.权利要求1～6任一项所述方法使用的装置，其特征在于：包括激光光源系统、激光聚焦扫 描系统、成形腔室、粉末摊铺系统、气氛控制系统和软件控制系统；所述激光光源系统与激 光聚焦扫描系统、成形腔室和粉末摊铺系统依次连接，所述气氛控制系统与粉末摊铺系统连 接，所述软件控制系统分别与激光光源系统、激光聚焦扫描系统、成形腔室、粉末摊铺系统 和气氛控制系统连接；

所述激光光源系统包括提供选区激光快速成形的激光器Ⅰ和提供激光减材制造脉冲激光 的激光器Ⅱ。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述激光聚焦扫描系统分别由位于激光器Ⅰ光 路上的扩束镜Ⅰ、动态聚焦镜Ⅰ、反射镜，位于激光器Ⅱ光路上的扩束镜Ⅱ、动态聚焦镜Ⅱ， 两条光路共享的二向色镜以及扫描振镜组成；所述成形腔室置有粉末收集器；所述粉末摊铺 系统由送粉器、刮刀、成形基板和升降组件组成；气氛控制系统由真空泵和保护气体循环组 件组成。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：激光聚焦扫描系统分别由位于激光器Ⅰ光路上 的扩束镜Ⅰ和反射镜，位于激光器Ⅱ光路上的扩束镜Ⅱ，两条光路共享的二向色镜，与二向 色镜连接的扫描振镜和聚焦场镜组成。

10.根据权利要求7～9任一项所述的装置，其特征在于：所述激光器Ⅰ提供的激光波长范围 为200nm～10.6μm的激光；所述激光器Ⅱ提供的脉冲激光的脉冲宽度为500ns～1fs。