[发明专利]一种增材制造装置

说明书

一种增材制造装置，包括括成形舱(200)、铺粉器(101)、粉盒(106)、打印头(102)和激光器(103)，其中成形舱(200)上端面设有舱顶板(203)，舱顶板(203)中间开有矩形大口，在舱顶板(203)的矩形大口内设有加工平板(105)，加工平板(105)下表面与成形舱(200)内的升降机构(201)连接，舱顶板(203)上设有铺粉器(101)，舱顶板(203)靠边缘处设有细长口与粉盒(106)出粉口连接，其特征在于，在舱顶板(203)上设有二维运动组件(100)，打印头(102)安装在二维运动组件(100)上，二维运动组件(100)使打印头102能够横向和纵向移动，打印头(102)通过电缆又与激光器连接。由于采用光学打印头，加工平板105配合进行上下运动，因此，比传统铺粉式激光3D打印大的光斑，提高打印效率；由于被加工零件一直埋藏在金属粉末中，可设置支撑结构，实现精密复杂零件的加工。

技术领域

本发明涉及一种增材制造装置，属于增材制造技术领域，适用于基于粉末的增材制造。

背景技术

目前，增材制造设备越来越广泛的应用在制造立体产品或模型上。金属零部件增材制造技术作为整个增材制造体系中最为前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。目前可用于直接制造金属功能零件的增材制造技术主要有铺粉式激光3D打印、同轴送粉式激光3D打印。铺粉式激光3D打印在加工平面上均匀地铺一层材料粉末，控制系统控制激光器输出激光，经由振镜在粉层上扫描加工图形，激光扫描过的部分即熔化，与粉层下方的零件一起凝固为实体，激光未扫描过的部分仍为粉末状态，随后再进行下一次铺粉、烧结融化，逐渐叠加，最终成形为所需产品。同轴送粉式激光3D打印使用打印头将激光束聚焦形成高能光斑，这个光斑在被加工零件上形成熔池，同时，金属粉末通过光粉耦合装置上的送粉管进入到熔池中熔化成液态，随着光斑按照事先设定的扫描路径以一定速度移动，熔化的金属快速凝固，同时光粉耦合装置跟随光斑同步运动，新的金属粉末被不断加入到熔池，零件则在这个过程逐步成形。

传统的铺粉式激光3D打印由于被加工零件一直埋藏在金属粉末中，可通过设置支撑结构实现精密复杂零件的加工，激光光斑直径通常在0.1mm左右，激光功率在200W-500W之间，零件表面质量较高；但是受振镜扫描幅面和聚焦光学系统的限制，可加工幅面在300mm×300mm尺寸左右，加工尺寸和加工效率非常有限，不能满足中大尺寸零件的制造需要。同轴送粉式激光3D打印激光光斑直径通常在2mm-10mm，激光功率从1kW到20kW不等，由于同轴送粉设备用机床或机械手带动打印头运动，加工尺寸可达5m，加工效率高，适合大型零件毛坯的整体制造，但无法满足复杂结构制造的需求，被加工零件表面粗糙，还需要进一步的机械加工。

发明内容

本发明提供一种增材制造装置，用于对大尺度件的精密加工。

一种增材制造装置，包括括成形舱200、铺粉器101、粉盒106、打印头102和激光器103，其中成形舱200上端面设有舱顶板203，舱顶板203中间开有矩形大口，在舱顶板203的矩形大口内设有加工平板105，加工平板105下表面与成形舱200内的升降机构201连接，舱顶板203上设有铺粉器101，舱顶板203靠边缘处设有细长口与粉盒106出粉口连接，其特征在于，在舱顶板203上设有二维运动组件100，打印头102安装在二维运动组件100上，二维运动组件100使打印头102能够横向和纵向移动，打印头102通过电缆又与激光器连接。

所述的二维运动组件100为龙门机床，具体地，二维运动组件100包括固定在舱顶板203上的两条纵向轨道梁111，在两条纵向轨道梁111上设有横梁112，横梁112能够在两条纵向轨道梁111上做纵向滑动，在横梁112安装有滑块113，滑块113上固定安装有打印头102，滑块113带动打印头102在横梁112上横向滑动。

所述的二维运动组件100也可以为机械手114，机械手114固定在成形舱200或激光器103上，机械手114的前端固定有打印头102，机械手114带动打印头102做纵向或横向的移动。