本發(fā)明涉及一種帶有激光加熱的3D打印機(jī)，屬于增材制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

3D打印技術(shù)近來得到人們廣泛認(rèn)知和快速發(fā)展，其中粉末選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)是目前發(fā)展最快、最具活力的成型技術(shù)，目前粉末選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)可供打印的材料有PS粉、尼龍、樹脂砂、各種金屬粉、陶瓷粉、各種包覆復(fù)合粉等等。在加工過程中，為了減少加工過程中熱應(yīng)力和熱變形，減少或消除開裂，為了使制件獲得所需的組織和性能，需要對所鋪粉末進(jìn)行加熱，通常加熱方式有：通過工作臺面上方加熱裝置加熱，通過基板加熱，但加熱溫度一般均較低，在200℃內(nèi)，我們在先前專利CN105880591A中介紹了一種用激光預(yù)熱金屬粉末的方法及裝置可以加熱到很高，該種方法如采用單臺激光器單臺掃描振鏡，需掃描兩次，加工工藝時間要加長，如若采用兩臺激光器兩臺掃描振鏡，則設(shè)備成本增加很多，如若提高在不加長工藝時間的情況下實(shí)現(xiàn)激光加熱，提高生產(chǎn)效率，降低設(shè)備成本，對一些易開裂的新材料(如陶瓷材料)開發(fā)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種帶有激光加熱的3D打印機(jī)，該3D打印機(jī)在加工處可由激光實(shí)現(xiàn)逐層加熱，并且是同時加熱同時加工，以期大幅降低制件熱應(yīng)力和熱變形，減少或消除開裂，降低粉末間氣體殘留，從而達(dá)到提高制件精度、表面質(zhì)量和機(jī)械性能的目的。

本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：提供一種帶有激光加熱的3D打印機(jī)，它包括機(jī)架1、成型缸2、供料系統(tǒng)13、鋪粉裝置11、落料裝置6、激光掃描系統(tǒng)、工作臺面上方加熱裝置18或基板加熱裝置4，其特征在于：所述的激光掃描系統(tǒng)中有兩激光束，一束為加工激光束a，一束為加熱激光束b，加工激光束a和加熱激光束b經(jīng)合束鏡15匯合，一起射入掃描振鏡10入光孔，并均聚焦于工作臺粉表面，由掃描振鏡實(shí)現(xiàn)在制件截面處粉末加熱及燒結(jié)加工。

所述的加工激光束a聚焦于工作臺粉表面的激光光斑直徑細(xì)小，加熱激光束b聚焦于工作臺粉表面的激光光斑直徑粗大。

所述的加工激光束a由一臺激光器8a發(fā)射，加熱激光束b由另一臺激光器8b發(fā)射，兩激光器發(fā)射的激光均經(jīng)各自擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后射向合束鏡15，且射向合束鏡15的兩束激光光斑直徑大小不同。

所述的加工激光束a和加熱激光束b由同一臺激光器產(chǎn)生，該激光器發(fā)射的激光射入分光鏡16，分為兩束激光，其中一束激光經(jīng)擴(kuò)束鏡9a擴(kuò)束后射向合束鏡15，另一束激光經(jīng)反射鏡17a和反射鏡17b、擴(kuò)束鏡9b擴(kuò)束后也射向合束鏡15，兩束激光經(jīng)合束鏡15匯合，并一起射入掃描振鏡10入光孔，其中射向合束鏡15的兩束激光光斑直徑大小不同。

所述的激光加熱溫度的調(diào)節(jié)控制是通過控制激光器輸出功率大小、通過控制加熱激光束聚焦在工作臺粉表面的激光光斑直徑大小、通過控制掃描振鏡掃描速度大小來實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明的帶有激光加熱的3D打印機(jī)，具有如下有益的效果：

該帶有激光加熱的3D打印機(jī)，可實(shí)現(xiàn)逐層在激光加工處的局部高溫加熱，且是同時加熱同時加工，不但大幅降低制件熱應(yīng)力和熱變形，消除開裂，降低粉末間氣體殘留，控制材料的組織結(jié)構(gòu)和性能，也大幅提高生產(chǎn)效率，從而達(dá)到提高制件精度，提高制件表面質(zhì)量，提高制件材料機(jī)械性能的目的。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的帶有激光加熱的3D打印機(jī)作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為帶有工作臺面上方加熱裝置和基板加熱的3D打印機(jī)實(shí)施例示意圖；

圖2為帶有兩臺激光器一臺掃描振鏡的3D打印機(jī)實(shí)施例光路示意圖；

圖3為帶有一臺激光器一臺掃描振鏡的3D打印機(jī)實(shí)施例光路示意圖；

其中：

1-機(jī)架； 2-成型缸； 3-成型缸活塞； 4-基板加熱裝置；

5-基板； 6-落料裝置； 7-加工制件； 8a-激光器a；

9a-擴(kuò)束鏡a； 10-掃描振鏡； 8b-激光器b； 9b-擴(kuò)束鏡b；

11-鋪粉裝置； 12-工作臺面； 13-供料裝置； 15-合束鏡；

16-分光鏡； 17a-反射鏡a； 17b-第二反射鏡b；

18-工作臺面上方加熱裝置； a-激光束a； b-激光束b；

具體實(shí)施方式

參照圖1所示，帶有工作臺面上方加熱裝置的3D打印機(jī)是現(xiàn)有加工PS粉、樹脂砂、尼龍等材料的3D打印機(jī)，帶有基板加熱的3D打印機(jī)是現(xiàn)有加工鋁合金、鈦合金等金屬粉末材料的3D打印機(jī)。

參照圖2所示，該實(shí)施例為兩臺激光器產(chǎn)生兩束激光，加工激光束a由一臺激光器8a發(fā)射，加熱激光束b由另一臺激光器8b發(fā)射，兩激光器發(fā)射的激光均經(jīng)各自擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后射向合束鏡15，經(jīng)合束鏡15匯合，一起射入掃描振鏡10入光孔，這兩束激光在工作臺面聚焦為兩直徑不同光斑，加熱激光束聚焦光斑直徑較大，加工激光束聚焦光斑直徑細(xì)小，在掃描振鏡沿制件截面輪廓掃描填充加工的同時，聚焦的加熱激光也同時對加工處粉末材料進(jìn)行加熱，加熱溫度的調(diào)節(jié)可通過調(diào)節(jié)控制兩臺激光器輸出功率、加熱激光束光斑直徑及掃描速度來實(shí)現(xiàn)。

參照圖3所示，該實(shí)施例為一臺激光器產(chǎn)生的激光，通過分光鏡16，分為兩束激光，其中一束激光經(jīng)擴(kuò)束鏡9a擴(kuò)束后射向合束鏡15，另一束激光經(jīng)反射鏡17a和反射鏡17b、擴(kuò)束鏡9b擴(kuò)束后也射向合束鏡15，兩束激光經(jīng)合束鏡15匯合，并一起射入掃描振鏡10入光孔，兩束激光在工作臺面聚焦為兩直徑不同光斑，加熱激光束聚焦光斑直徑較大，加工激光束聚焦光斑直徑細(xì)小，在掃描振鏡沿制件截面輪廓掃描填充加工的同時，聚焦的加熱激光也同時對加工處粉末材料進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)同時加熱同時加工。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理和核心思想的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，也視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。