一种双光源金属粉末三维打印系统及打印方法与流程

技术特征：

1.一种双光源金属粉末三维打印系统，由加工平台、光学系统以及分别和二者相连的控制系统组成，其特征在于，所述的加工平台包括有盛粉装置和送粉装置；所述的光学系统包括有一个光路控制器、一条输出光路和两条输入光路；所述的控制系统包括具有控制界面的显示器、带有外接口的主机箱、与加工平台和光学系统相连的通讯线以及加工控制程序。

2.根据权利要求1所述的一种双光源金属粉末三维打印系统，其特征在于，所述的盛粉装置由两块隔板依次分隔成储粉箱、加工箱和收粉箱，三个箱体内均设有活塞电机驱动的推拉活塞，储粉箱和收粉箱内壁顶端设有红外测高装置；所述的送粉装置包括推送辊、固定于盛粉装置两侧的平行传送履带、连于推送辊两侧的推送电机和将推送电机和传送履带固定连接的固定块，固定块内设有供传送履带穿过的多层卡槽，固定传送履带的四个履带转轴上方的盛粉箱体外侧均设有限位柱。

3.根据权利要求２所述的一种双光源金属粉末三维打印系统，其特征在于，所述两块隔板的高度小于所述盛粉装置高度，所述盛粉装置高度小于所述两块隔板的高度和所述推送辊半径之和，所述加工箱的长度大于所述储粉箱长度的2.5倍。

4.根据权利要求1所述的一种双光源金属粉末三维打印系统，其特征在于，所述的两条输入光路分别来自于串联了扩束镜的光纤激光器和串联了扩束镜的飞秒激光器；所述的光路控制器包括可平移的反射镜及两台激光器的电源开关控制装置。

5.根据权利要求4所述的一种双光源金属粉末三维打印系统，其特征在于，所述的光纤激光光斑半径r₁为2510um，飞秒激光光斑半径r₂为155um。

6.根据权利要求1所述的一种双光源金属粉末三维打印系统，其特征在于，所述的通讯线在加工平台上与各个电机及红外测高装置相连，在光学系统中通讯线与光路控制器及振镜相连。

7.一种应用权利要求1所述的双光源金属粉末三维打印系统的打印方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）光路校准：启动打印系统，分别校准光纤激光光路和飞秒激光光路后，光纤激光光路聚焦加工零点，所述的加工零点为有效矩形加工面积位于收粉箱侧的一个端点；

（2）图像校准：通过主机箱上的外接口输入打印模型的图像数据，确定图像零点，并将图像零点调节至加工零点；

（3）预铺粉：加工箱推拉活塞复位至箱顶零点，推送辊复位至储粉箱外侧，储粉箱推拉活塞上移，待金属粉体高度超出红外测高装置2-3mm时停止，传送履带带动推送辊从储粉箱侧运动到收粉箱侧，同时推送电机以与传送履带转轴相反的方向驱动推送辊自转，进行预铺粉，推送辊达收粉箱外侧后，在传送履带带动下复位至储粉箱外侧，同时推送辊以相反方向自转；

（4）铺粉：于控制系统的加工程序中设置加工粉层厚度为t，加工箱下降高度t，同时储粉箱上升高度，推送辊以与预铺粉过程相同的运动方式，从储粉箱侧运动到收粉箱侧，而后再复位至储粉箱侧；

（5）开启光纤激光光路，控制程序根据图像加工数据调节光纤激光参数，计算光纤激光加工坐标并开始打印，本层打印结束后，关闭光纤激光光路，计算飞秒激光加工坐标，开启飞秒激光光路，根据图像精度加工和表面处理要求调节飞秒激光参数并完成本层的全部扫描，然后关闭飞秒激光光路，振镜复位至加工零点；

（6）重复4-5步，直至完成样件全部打印后，振镜和推送辊复位至各自零点；

（7）卸除加工箱的推拉活塞，取出样件后，安装加工箱推拉活塞，清理样件表面金属粉末，打印完成。

8.根据权利要求7所述的应用权利要求1所述的双光源金属粉末三维打印系统的打印方法，其特征在于，步骤（3）中所述的传送履带的传送速度为10_~50mm/s。

9.根据权利要求7所述的应用权利要求1所述的双光源金属粉末三维打印系统的打印方法，其特征在于，步骤（5）中所述的光纤激光加工的图像加工坐标计算原则为，光纤激光扫描的轨迹靠内补偿，飞秒激光扫描的轨迹靠外补偿，即光纤激光扫描的轨迹为原加工图像的外轮廓向内部缩进光纤激光光斑半径大小后的新轮廓，飞秒激光扫描的轨迹为原加工图像的外轮廓向外延伸飞秒激光光斑半径大小后的新轮廓。

10.根据权利要求7所述的应用权利要求1所述的双光源金属粉末三维打印系统的打印方法，其特征在于，步骤（5）中所述的光纤激光的功率为60W_~500W；所述的飞秒激光的功率3_~20W，脉冲频率50K_~80MHz，脉冲宽度50_~400fs。