[发明专利]通过在线激光扫描器控制粉末床的熔化池的冷却速率的方法及直接金属激光熔化制造系统

权利要求书

1.一种控制粉末床的熔化池的冷却速率的方法，其特征在于，包含：

在所述粉末床上引导第一激光束以形成熔化池；

使第二激光束与所述第一激光束同轴地对准；

使所述第二激光束的聚焦光斑相对于所述熔化池横向偏移，其中，所述第二激光束加热，但不熔化所述聚焦光斑内的粉末，其中，所述第二激光束引导通过所述第一激光束形成的所述熔化池；以及

至少部分地通过以围绕所述熔化池的图案使所述第二激光束的所述聚焦光斑横向偏移来扫描所述第一激光束和相对所述粉末床横向偏移的所述第二激光束，其中，所述图案包括所述第二激光束在引导和尾随所述熔化池之间交替的摇摆图案。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，使所述第二激光束横向偏移包含：使所述第二激光束反射偏离能够绕着两个轴线倾斜的反射器。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，所述反射器是压电致动反射镜、MEMS反射镜、声光偏转器、电光偏转器或振镜扫描器。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，使所述第二激光束与所述第一激光束同轴地对准包含：使所述第一激光束经过束组合器，并且使从所述反射器反射的所述第二激光束反射偏离所述束组合器，并且使所述第一激光束和所述第二激光束经过共享光学系统。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中，所述第一激光束和所述第二激光束具有不同的波长，并且所述束组合器是二向色束组合器。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中，所述第一激光束和所述第二激光束具有相同的波长并具有正交偏振，并且所述束组合器是偏振相关的束组合器。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包含：

在使所述反射器倾斜时，调节所述第一激光束或所述第二激光束中的至少一个激光束的功率和/或功率密度。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，使所述第二激光束反射偏离所述反射器包含：使所述反射器在0.1°和0.25°之间倾斜。

9.一种直接金属激光熔化制造系统，其特征在于，包含：

至少一个激光源，所述至少一个激光源产生第一激光束和第二激光束；

反射器，所述反射器能够绕着两个轴线倾斜，并且被构造成反射所述第二激光束；

束组合器，所述束组合器使所述第一激光束通过并且反射从所述反射器反射的所述第二激光束；

光学系统，所述光学系统被构造成使所述第一激光束和所述第二激光束同轴地对准，并且将所述第一激光束和所述第二激光束引导到粉末床，其中，所述第一激光束在所述粉末床中形成熔化池；

控制器，所述控制器使所述反射器倾斜以使所述第二激光束的聚焦光斑相对于所述熔化池横向偏移，其中，所述第二激光束加热，但不熔化所述聚焦光斑内的粉末，其中，所述第二激光束引导通过所述第一激光束形成的所述熔化池；以及

扫描器，所述扫描器被构造成至少部分地通过以围绕所述熔化池的图案使所述第二激光束的所述聚焦光斑横向偏移来扫描所述第一激光束和相对所述粉末床横向偏移的所述第二激光束，其中，所述图案包括所述第二激光束在引导和尾随所述熔化池之间交替的摇摆图案。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，其中，所述第一激光束和所述第二激光束具有不同的波长，并且所述束组合器是二向色束组合器。

11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，其中，所述第一激光束和所述第二激光束具有相同的波长并具有正交偏振，并且所述束组合器是偏振相关的束组合器。

12.如权利要求9所述的系统，其特征在于，其中，在使所述反射器倾斜时，所述控制器调节所述第一激光束或所述第二激光束中的至少一个激光束的功率。