[发明专利]线阵高速激光3D金属打印机及其打印控制方法

权利要求书

1.一种线阵高速激光3D金属打印机，其特征在于，包括由m×n个Bar条组成的二维Bar条阵列，以及二维Bar条阵列输出的激光光路上依次设置的由m×n个微透镜组成的微透镜阵列、第一光束间隔压缩整形器、第二光束间隔压缩整形器、聚焦柱透镜、条形同轴送粉喷嘴和打印控制平台；还包括光束指示器和单点输出控制模块；所述二维Bar条阵列的每一行的n个Bar条作为一个一维Bar条堆分别与单点输出控制模块相连，由所述单点输出控制模块对m个一维Bar条堆分别进行控制；所述条形同轴送粉喷嘴、打印控制平台分别与单点输出控制模块连接；所述打印控制平台位于条形同轴送粉喷嘴下方；由二维Bar条阵列输出的激光阵列先经过微透镜阵列进行准直形成m×n个准直激光束，再经第一光束间隔压缩整形器和第二光束间隔压缩整形器对光束间的暗区依次进行行方向和列方向消除得到矩形光斑，然后经聚焦柱透镜得到条形光斑；最后经条形同轴送粉喷嘴的激光输出端口输出，到达打印控制平台；所述光束指示器安装在第二光束间隔压缩整形器上。

2.如权利要求1所述的线阵高速激光3D金属打印机，其特征在于，所述第一光束间隔压缩整形器位于所述二维半导体激光器阵列的下方，为一包括有m个45°条形反射面的阶梯反射镜，该m个45°条形反射面与激光束阵列的m行相对应；两个相邻反射镜之间的平面与接收到的激光行进方向相垂直，且反射镜阶梯的棱与激光器的列方向一致；所述45°条形反射面在水平方向上的宽度等于激光光斑列方向上的宽度，相邻的45°条形反射面之间的水平间隔等于两列光斑之间的暗区宽度。

3.如权利要求1所述的线阵高速激光3D金属打印机，其特征在于，所述第二光束间隔压缩整形器为一包括有n个45°条形反射面的阶梯反射镜，该n 个45°条形反射面与激光束阵列的n列相对应；两个相邻反射镜之间的平面与接收到的激光行进方向相垂直，且所述反射镜阶梯的棱与第一光束间隔压缩整形器的阶梯的棱相垂直；所述45°条形反射面在水平方向上的宽度等于激光光斑直径，相邻的45°条形反射面之间的水平间隔等于两列光斑之间的暗区高度。

4.如权利要求1所述的线阵高速激光3D金属打印机，其特征在于，所述聚焦柱透镜采用圆柱透镜、准圆柱透镜、非球面柱透镜或梯度折射率柱透镜，且为平凸结构。

5.如权利要求1所述的线阵高速激光3D金属打印机，其特征在于，所述条形同轴送粉喷嘴包括连接支架、两个单侧喷嘴、两个转轴连接器和喷嘴倾角调节装置；所述连接支架用于连接激光器的出光口，所述两个单侧喷嘴对称安装在连接支架两侧，每个单侧喷嘴的顶端与连接支架通过一所述转轴连接器相铰接，单侧喷嘴能够以转轴连接器为轴转动；每个单侧喷嘴的下半部分通过所述喷嘴倾角调节装置与连接支架相连，单侧喷嘴在喷嘴倾角调节装置的调节作用下以转轴连接器为轴转动；所述两个单侧喷嘴的下端围成的激光输出口为条形；单侧喷嘴包括喷嘴外壳，喷嘴外壳内由外向里依次设有外侧冷却水道、外保护气体通道、喷粉通道和内侧冷却水道四个空腔；所述外侧冷却水道、外保护气体通道、喷粉通道和内侧冷却水道均为上大下小的倒梯形柱结构；所述外保护气体通道的排气端为条形喷气出口，所述喷粉通道的出粉端设有条形多孔喷粉板。

6.如权利要求5所述的线阵高速激光3D金属打印机，其特征在于，所述连接支架包括连接件、两块横向挡板、两块纵向挡板和内保护气体入口；所述两块横向挡板的上半部分和两块纵向挡板围成一激光通道；连接件为一中心开有矩形孔的矩形板，连接件固定在上述激光通道端口，且该端口上覆有激光覆口镜；所述两块纵向挡板的下端分别通过转轴连接器与两个单侧喷嘴的顶端铰接，单侧喷嘴能够以转轴连接器为轴转动；每个单侧喷嘴的下半部分通过一所述喷嘴倾角调节装置与挡板连接，其中一块纵向挡板上靠近连接件的一端设有一内保护气体入口。

7.如权利要求5所述的线阵高速激光3D金属打印机，其特征在于，在所述喷粉通道靠近外保护气体通道一侧上设置多个混粉碰撞柱。

8.如权利要求7所述的线阵高速激光3D金属打印机，其特征在于，所述喷粉通道的入口设置多个入粉口，每个所述入粉口下对应设置6个呈1、2、3排列的混粉碰撞柱。