[发明专利]一种基于同轴送粉的梯度材料打印方法

说明书

本发明涉及一种基于同轴送粉的梯度材料打印方法，包括：建立零件的三维模型；对三维模型进行分层切片处理，设置扫描方向和扫描轨迹；根据待成形零件的需求设置工艺参数，工艺参数包括送粉器数量，每个切片层以及每个切片层不同区域的粉料配比，扫描速度，激光功率以及光斑直径；根据工艺参数在加工仓的基板上执行增材制造；将零件从基板上切割分离，清理和回收加工仓中的粉料，完成增材制造。在激光快速成形过程中，实现了对两种或两种以上材质的梯度材料的成份配比的控制，可以实现按照要求随意定制梯度材料的成份分布，在同一结构中混合使用不同的材料以打印出复杂形状梯度材料。

技术领域

本发明涉及增材制造领域，具体涉及一种基于同轴送粉的梯度材料打印方法。

背景技术

增材制造技术，又称激光熔化3D打印，是近年来发展较快的一种先进制造技术。金属零件的激光熔化增材制造技术是通过高能激光束逐层熔化金属粉料，进而实现任意复杂的金属零件的制造。

梯度材料是一种新型的复合型材料，其通过特殊的设计和构造，实现材料的成份和性能缓慢变化，使其满足特定的功能需求。由于梯度材料的这种梯度性能特征，使得其具有一般复合材料无法比拟的优点，因而具有极高的应用价值和研究前景。随着应用领域的不断扩展，对梯度材料的需要也不断变化。目前现有技术中通常的梯度材料制作是通过增材制造技术将两种材料的金属粉料按不同比例混合进行打印，普遍存在的问题是仅仅能够实现二维方向上的梯度过渡，无法对多种材料进行增材制造，实现三维方向上的梯度过渡。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种基于同轴送粉的梯度材料打印方法，包括以下步骤：

S1、建立零件的三维模型；

S2、对三维模型进行分层切片处理，设置扫描方向和扫描轨迹；

S3、根据待成形零件的需求设置工艺参数，工艺参数包括送粉器数量，每个切片层以及每个切片层不同区域的粉料配比，扫描速度，激光功率以及光斑直径；

S4、根据工艺参数在加工仓的基板上执行增材制造；

S5、将零件从基板上切割分离，清理和回收加工仓中的粉料，完成增材制造。

进一步地，步骤S2具体包括：

S201、将三维模型分为n个切片层，n为正整数；

S202、对n个切片层进行分类，分为m类，为每一类切片层设置相应的扫描方向，每m层为一组，一组中的每一层对应不同的分类，m≤n，m为正整数；

S203、根据每个切片层的扫描方向设置扫描轨迹。

进一步地，步骤S4具体包括：

S401、令i=1；

S402、获取第i层的分类类型，根据设置调整激光扫描方向，根据粉料配比在增材制造过程中实时调整送粉器的送粉速率；

S403、完成当前切片层的增材制造后，判断i是否等于n，如果等于，则进入步骤S5，否则执行步骤S404；

S404、令i=i+1，返回步骤S402。

进一步地，步骤S5具体包括：

S501、采用线切割工艺将成形的零件从基板上分离，对零件进行退火处理；

S502、完成退火处理后，对零件表面进行物理加工，得到成品；

S503、利用清理回收装置对加工仓内的混合的粉料进行收集；

S504、将收集到混合的粉料送入五级旋风筒中进行分离；

S505、混合的粉料分离完成后，完成增材制造。