束倍数越大，聚焦后的激光光斑越小的规律，控制电路控制自动变焦扩束镜的倍数，通过与聚焦镜组相互配合，实现在不同的扫描区域采用不同的聚焦激光光斑，所述聚焦激光光斑直径在30-200μπι之间连续可调。
[0029]运动过程中移动负透镜始终保持与光轴垂直且光轴通过透镜的光心。
[0030]进一步作为优选的实施方式，所述导轨两端还设置有导轨限位块，用于限定滑块的摆动幅度。
[0031]进一步作为优选的实施方式，所述光学聚焦单元包括有前聚焦镜、振镜和后聚焦镜，所述振镜的控制端与控制电路连接，所述激光束通过前聚焦镜后由振镜反射至后聚焦镜并聚焦于加工平面的牙修复体上。
[0032]所述在光学聚焦单元中，为避免光束聚焦烧坏透镜，提高校正效果，前聚焦镜、后聚焦镜和其它的凸透镜都选用平凸镜。所述振镜通过偏转引导激光束进行扫描。
[0033]进一步作为优选的实施方式，所述自动变焦扩束镜的控制端与控制电路连接。
[0034]进一步作为优选的实施方式，所述自动变焦扩束镜的自由扩束倍数为2-8倍。
[0035]进一步作为优选的实施方式，所述激光器为光纤激光器。
[0036]所述光纤激光器的激光波长为1090nm，激光功率50 — 500W可调，光束质量Μ2<1.1。
[0037]参照图2，一种金属激光3D打印牙修复体方法，在3D打印的每一层操作中，包括有以下步骤:
A、增加自动变焦扩束镜的扩束倍数，利用聚焦后的激光打印牙修复体的内部和外部轮廓；
B、减少自动变焦扩束镜的扩束倍数，利用聚焦后的激光打印牙修复体的内部和外部轮廓之间的实体部分。
[0038]进一步作为优选的实施方式，所述步骤A中对于内部和外部轮廓，分别利用聚焦后的激光沟边扫描至少两次，即将上述步骤A中的操作重复多次。
[0039]进一步作为优选的实施方式，所述步骤A和步骤B中还对激光器功率进行调节，使激光在内部和外部轮廓、实体部分施加的功率相同。
[0040]如上述步骤中，打印牙修复体的内部和外部轮廓时，激光器的激光功率设置为50-100W，而在打印牙修复体的实体部分时，由于自动变焦扩束镜的扩束倍数降低为2倍，因此相应地将激光器的激光功率设置为200W-400W，以此保证激光光斑的能量密度相对稳定，从而保证打印物体的材料均匀、精度高。
[0041 ]参照图3说明本发明的具体实施例:
如图3所示为牙修复体横截面图，当本发明装置对该层结构进行打印时，首先采用直径50μπι的光斑进行扫描内部轮廓和外部轮廓，此时自动变焦扩束镜的倍数设置为4倍，激光器的激光功率设置为50-100W;为保证零件(牙修复体)的强度，可分别对内部轮廓和外部轮廓扫描多次。
[0042]完成上述操作后，该装置通过光学变焦单元和自动变焦扩束镜的调节提高聚焦光斑的大小，例如将自动变焦扩束镜的扩束倍数设置为2倍，激光器的激光功率设置为200W-400W，然后对内部和外部轮廓之间的实体部分进行扫描操作。
[0043]以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，除了将本发明装置和方法应用于牙修复体外，也可将其应用于其他零件的制造，例如机械零件、其他不规则物体等等;熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.一种金属激光3D打印牙修复体装置，其特征在于:包括有控制电路、激光器、自动变焦扩束镜、移动负透镜单元、光学聚焦单元和用于放置牙修复体的加工平面，所述激光器发射出的激光束依次通过自动变焦扩束镜、移动负透镜单元和光学聚焦单元聚焦于加工平面的牙修复体上，所述控制电路分别与自动变焦扩束镜、移动负透镜单元和光学聚焦单元连接。2.根据权利要求1所述的一种金属激光3D打印牙修复体装置，其特征在于:所述移动负透镜单元包括有移动负透镜、伺服电机、摆杆、滑块和导轨，所述移动负透镜固定于滑块上，所述伺服电机通过摆杆驱动滑块在导轨上移动，所述伺服电机的控制端与控制电路连接。3.根据权利要求2所述的一种金属激光3D打印牙修复体装置，其特征在于:所述导轨两端还设置有导轨限位块。4.根据权利要求1所述的一种金属激光3D打印牙修复体装置，其特征在于:所述光学聚焦单元包括有前聚焦镜、振镜和后聚焦镜，所述振镜的控制端与控制电路连接，所述激光束通过前聚焦镜后由振镜反射至后聚焦镜并聚焦于加工平面的牙修复体上。5.根据权利要求1所述的一种金属激光3D打印牙修复体装置，其特征在于:所述自动变焦扩束镜的控制端与控制电路连接。6.根据权利要求1所述的一种金属激光3D打印牙修复体装置，其特征在于:所述自动变焦扩束镜的自由扩束倍数为2-8倍。7.根据权利要求1所述的一种金属激光3D打印牙修复体装置，其特征在于:所述激光器为光纤激光器。8.一种金属激光3D打印牙修复体方法，其特征在于:在3D打印的每一层操作中，包括有以下步骤: A、增加自动变焦扩束镜的扩束倍数，利用聚焦后的激光打印牙修复体的内部和外部轮廓； B、减少自动变焦扩束镜的扩束倍数，利用聚焦后的激光打印牙修复体的内部和外部轮廓之间的实体部分。9.根据权利要求8所述的一种金属激光3D打印牙修复体方法，其特征在于:所述步骤A中对于内部和外部轮廓，分别利用聚焦后的激光沟边扫描至少两次。10.根据权利要求8所述的一种金属激光3D打印牙修复体方法，其特征在于:所述步骤A和步骤B中还对激光器功率进行调节，使激光在内部和外部轮廓、实体部分施加的功率相同。
【专利摘要】本发明公开了一种金属激光3D打印牙修复体装置和方法，该装置包括有控制电路、激光器、自动变焦扩束镜、移动负透镜单元、光学聚焦单元和用于放置牙修复体的加工平面，所述激光器发射出的激光束依次通过自动变焦扩束镜、移动负透镜单元和光学聚焦单元聚焦于加工平面的牙修复体上，所述控制电路分别与自动变焦扩束镜、移动负透镜单元和光学聚焦单元连接。本发明通过对光束扩束倍数的控制达到控制激光光斑大小的效果，从而可以利用不同大小的激光光斑对零件的不同部位进行打印，实现灵活控制，并在保证打印精度的同时大幅提升打印速度。本发明作为一种金属激光3D打印牙修复体装置和方法可广泛应用于增材制造领域。
【IPC分类】B22F3/105, B33Y10/00, B33Y30/00, B22F5/10, B33Y50/02
【公开号】CN105478767
【申请号】CN201511030533
【发明人】孙永明, 王红卫
【申请人】广州瑞通激光科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月30日