专利名称：复杂腔体多孔零件激光直接制造技术
复杂腔体多孔零件激光直接制造技术领域
本发明涉及一种零件成形制造方法，具体地说，是涉及复杂腔体多孔零件用激光直接制造的一种方法。
背景技术：
复杂腔体多孔结构在自然界和人们生产、生活中经常见到。它既能够输送流体 (包括液体和气体等)，又能够对流体起过滤作用，限制通过孔隙的粒子直径大小，有选择地让流体中的粒子进出复杂腔体多孔结构。例如，人体的骨骼内部是复杂的空腔，由骨松质和骨密质组成，带有很多个复杂的孔隙，这种结构既能输送营养，又能排泄废物。
目前全世界人口老龄化，疾病和意外伤害剧增，尤其是骨损伤事故，随着世界汽车保有量的快速增长、车祸总量的增加而不断增多。随着国民经济发展和人民生活水平提高， 人们对自身医疗康复日益重视，对生物医学植入物将有很大需求，因而结构与功能仿生的个性化植入物的制造，事关我国国计民生。
传统方法制造的人工骨及其类似结构，大都缺少有效的孔隙，甚至没有空隙，其使用效果十分有限。在仿生制造领域，已经有人尝试多种方法制造人工骨骼，但是，都存在一些问题，例如孔隙的大小、孔与孔之间的连通、孔的数量等方面出现问题，即使勉强形成了复杂腔体多孔结构，其性能也大打折扣。在机械制造领域，如果采用传统的成形制造方法， 不能成形封闭腔体结构；若采用某种新的成形工艺方法，或者可能无法形成复杂孔隙，或者可能无法去除封闭空腔中的残留物。
所以，迄今为止，还没有一种能够成形制造复杂腔体多孔零件的成熟的工艺方法。
本发明就是针对上述问题，提出了一种用激光直接制造复杂腔体多孔零件的方法发明内容
本发明解决上述问题所采用的技术方案是把描述三维复杂腔体多孔零件的计算机模型文件中的特定的体数据，通过三维模型的分层切片成特定的面数据，得到描述相应分层面的二维模型文件，并根据面上数据点的分布规划激光扫描路径，用激光束先后熔化粉末和丝材，直接成形制造复杂腔体多孔零件。
本发明用软件中的一个体元素点代表复杂腔体多孔零件上的一个三维空间点，用体元素点在三维空间的立体分布表征三维复杂腔体多孔结构，从而得到描述复杂腔体多孔零件的计算机文件。根据系统软件的特点，有的三维模型文件进行数据格式转化后分层切片，有的直接分层切片，得到多个表征复杂腔体多孔零件层片的二维文件。二维文件中面元素点所在的区域即表示零件对应层的结构，因而以二维文件中的面元素点作为激光照射点，根据其分布规律来规划对应零件层的激光扫描路径；根据零件的具体结构特点，设置激光熔化粉末和熔化丝材的起止部位。激光成型机根据得到的计算机控制指令，先用激光束熔化粉末，成形带有多个复杂细小孔隙的腔体结构的主体；倒出残留的粉末后，用激光束熔化丝材，成形腔体结构的顶部。
本发明的有益效果是，成形制造的零件孔间连通，孔隙大小、数量可控，可倒出腔体内残留物，而且可以在不同部位得到不同材质，获得梯度功能。
无附图。
具体实施方式
首先用逆向工程方法或计算机辅助设计技术获得描述复杂腔体多孔零件的计算机文件，然后对该文件进行数据格式转化后分层切片或直接分层切片得到多个二维文件， 再用专用软件读取这些二维文件，并规划激光扫描路径、设置熔化粉末和熔化丝材的起止节点，最后计算机根据得到的数据生成指令，控制激光成形装备，先熔化粉末成形零件结构主体，倒出残留的粉末后，熔化丝材，封闭腔体结构，得到复杂腔体多孔零件。
权利要求
1.一种零件成形制造方法，用激光直接制造出复杂腔体多孔零件，其特征是把描述三维复杂腔体多孔零件的计算机模型文件中的特定的体数据，通过三维模型的分层切片成特定的面数据，得到描述相应分层面的二维模型文件，并根据面上数据点的分布规划激光扫描路径，用激光束先后熔化粉末和丝材，直接成形制造复杂腔体多孔零件。
2.根据权利要求1所述的成形制造方法，其特征还有计算机文件中的一个体元素点代表复杂腔体多孔零件上的一个三维空间点，体元素点在三维空间的立体分布表征零件的三维空间结构。
3.根据权利要求1所述的成形制造方法，其特征还有描述复杂腔体多孔零件分层结构的二维文件由三维文件分层切片得到，以二维图像文件中的面元素点作为激光照射点， 根据其分布规律来规划对应零件层的激光扫描路径。
4.根据权利要求1所述的成形制造方法，其特征还有先用激光束熔化粉末，成形带有多个复杂细小孔隙的腔体结构的主体；然后用激光束熔化丝材，成形腔体结构的顶部。
全文摘要
本发明涉及一种零件成形制造方法，具体涉及复杂腔体多孔零件用激光直接制造的一种方法。传统的工艺方法不能有效地得到复杂腔体多孔结构。本发明把描述三维复杂腔体多孔零件的计算机模型文件中的特定的体数据，通过三维模型的分层切片成特定的面数据，得到描述相应分层面的二维模型文件，并根据面上数据点的分布规划激光扫描路径，用激光束先后熔化粉末和丝材，直接成形制造复杂腔体多孔零件。应用本发明成形制造的零件，孔间连通，孔隙大小、数量可控，可倒出腔体内残留物，而且可以在不同部位得到不同材质，获得梯度功能。
文档编号B23K26/36GK102554474SQ20121005473
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月5日 优先权日2012年3月5日
发明者刘继常 申请人:刘继常