一种多波长选区激光成形设备的制作方法

1.本实用新型机械金属3d打印制造技术领域，具体涉及一种多波长选区激光成形设备。


背景技术：

2.选区激光熔化成形(slm)的基本原理是将零件按照固定层厚切分为若干二维截面，然后利用一束高能激光逐层按照二维截面图形选择性烧结金属粉末层以获得最终三维零件。
3.在烧结过程中，金属粉末需要吸收足够的激光能量才能熔化。现有技术中绝大多数的slm设备常规使用的激光波长为1060nm-1080nm，在同一波长激光照射条件下，不同金属粉末材料的光吸收率和反射率各不相同。所以，对于1060nm-1080nm波段范围内激光能量有效吸收率比较低的粉末材料(如铜合金)，为了保证金属粉末能够吸收足够的能量，传统的解决方法是增加激光器的输出总能量。然而，这种材料本身对激光具有更高的反射率，更容易被基板，粉末床或烧结后零件反射，而且被反射激光会沿着主光路反向回到激光器，这种单一增加总输出能量的方式对激光器本体可能会造成不可逆的损坏。所以，针对这些高反材料(低吸收率材料)，目前市场上是采用非 1060nm-1080nm波段范围的激光器作为能量源，诸如设备生产商trumpf的绿光slm设备,其采用波长为532nm的短波激光打印铜合金，因为铜合金对于 532nm的激光光波吸收率远比1060nm-1080nm波段激光高。
4.但是，现有的slm设备均采用近似单一波长的激光，无论是单激光设备还是多激光设备，也无论是1060nm-1080nm波段激光还是532nm近似波长激光。
5.同时，slm工艺可打印材料的范围在不断创新拓展，现有的1060-1080nm，532nm的激光并不能完全保证满足未来新金属粉末材料的需求。


技术实现要素：

6.本实用新型的实用新型目的是提供一种多波长选区激光成形设备，具有多个不同波段的激光，能适用于不同光吸收率和反射率的金属粉末打印操作。
7.为达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：一种多波长选区激光成形设备，包括机壳、多个构建仓、两个溢粉仓、铺粉器和多个激光系统；所述机壳内设有隔板，所述隔板将所述机壳的内部空间分隔成上下两个部分，所述隔板上间隔设有多个u型槽；多个所述构建仓悬挂在所述隔板的下方，所述构建仓的顶部分别设置在多个所述u型槽内，所述构建仓包括铺粉平台、仓体和推粉单元；两个所述溢粉仓悬挂在隔板的下方，并分设在多个所述构建仓的两端；多个所述激光系统设置在所述机壳顶部外侧，多个所述激光系统所发出激光的波段不同。
8.进一步地，所述铺粉平台为具有一定厚度的方形板体，所述铺粉平台设置在所述u型槽内；
9.所述铺粉平台上开设有打印口。
10.进一步地，所述仓体固定在所述铺粉平台的下方，所述仓体的顶部与所述铺粉平台的底部相抵接；所述仓体具有一个容纳金属粉末的粉末腔体和一个伸缩活动腔体，所述粉末腔体和伸缩活动腔体分别位于在所述仓体的上部和下部，所述粉末腔体和所述伸缩活动腔体相互连通。
11.进一步地，所述仓体在所述伸缩活动腔体内设有限位台。
12.进一步地，所述推粉单元包括打印平台、导向杆、直线轴承、升降轴和升降驱动电机；所述打印平台活动设置在所述粉末腔体内，所述直线轴承设置在所述限位台上，所述导向杆上端与所述打印平台固定连接，所述导向杆的下端自由，所述升降轴一端与所述升降驱动电机连接，另一端与所述打印平台固定连接。
13.进一步地，所述导向杆设置在所述直线轴承中，并穿过所述直线轴承上下运动。
14.进一步地，所述机壳顶板在多个所述构建仓的上方对应设有多个激光视窗，多个所述激光分设在多个所述激光视窗附近。
15.进一步地，所述激光系统包括激光器、准直镜、扩束镜、扫描振镜和 f-theta聚焦镜，所述激光器发出的激光通过所述扫描镜控制偏转后从所述激光视窗射入所述机壳内并投射在所述构建仓上。
16.进一步地，所述构建仓的数量至少为2个，所述激光系统的数量与所述构建仓的数量相等。
17.进一步地，所述多波长选区激光成形设备还包括控制系统，所述控制系统与多个所述激光系统、所述铺粉器和多个所述推粉单元连接
18.由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
19.本实用新型的激光成形设备具有多个构建仓以及不同波段激光系统，使得本实用新型的激光成形设备能够对不同光吸收率和反射率的金属粉末完成打印操作，拓宽了单台设备打印材料的范围，同时为同一材料采用不同波段激光加工的研究创造了平台和更好的条件。
附图说明
20.图1为本实用新型一种多波长选区激光成形设备的结构示意图；
21.图2为本实用新型的构建仓的立体图；
22.图3为本实用新型的构建仓的剖视图。
23.其中：1、机壳；11、隔板；12、激光视窗；2、构建仓；20、铺粉平台； 21、仓体；210、粉末腔体；211、伸缩活动腔体；22、推粉单元；221、打印平台；222、升降驱动装置；223、导向杆；224、升降轴；225、升降驱动电机；3、溢粉仓；4、铺粉器；5、激光系统。
具体实施方式
24.为了能够更加清楚地理解本的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新
型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
26.请参照图1，一种多波长选区激光成形设备，包括机壳1、多个构建仓2、两个溢粉仓3、铺粉器4和多个激光系统5。
27.机壳1内设有隔板11，隔板11设置在机壳1的中上部位，将机壳1的内部空间分隔成上下两个部分，隔板11上间隔设有多个u型槽，u型槽沿隔板11的厚度方向延伸并贯穿隔板11。
28.多个构建仓2悬挂在隔板11的下方，构建仓2的顶部分别设置在多个u 型槽内。构建仓2包括铺粉平台20、仓体21和推粉单元22。铺粉平台20 为具有一定厚度的方形板体，铺粉平台20设置在u型槽内。铺粉平台20上开设有打印口，打印口沿铺粉平台20的厚度方向延伸并贯穿铺粉平台20，打印口为方形或矩形。仓体21固定在铺粉平台20的下方，仓体21的顶部与铺粉平台20的底部相抵接，仓体21具有一个容纳金属粉末的粉末腔体210 和一个伸缩活动腔体211，粉末腔体210和伸缩活动腔体211分别位于在仓体21的上部和下部，且粉末腔体210位和伸缩活动腔体211相互连通，粉末腔体210设置在打印口的正下方，粉末腔体210的腔体壁与打印口的内壁平齐。仓体21在伸缩活动腔体211内设有限位台。推粉单元22包括打印平台221、导向杆223、直线轴承222、升降轴224和升降驱动电机225，打印平台221由多个平面板体组合而成，自上而下依次包括基板、调平板和密封板，打印平台221活动设置在粉末腔体210内。直线轴承222设置在限位台上，导向杆223的上端与打印平台221的密封板固定连接，导向杆223的下端自由。导向杆223设置在直线轴承222中，并穿过直线轴承222上下运动；升降轴224一端与升降驱动电机225连接，另一端与密封板固定连接，驱动电机驱动打印平台221在粉末腔体210中上下运动，从而将粉末腔体210内的粉末不断向铺粉平台20方向推动。
29.两个溢粉仓3悬挂在隔板11的下方，并分设在多个构建仓2的两端。
30.铺粉器4设置在多个构建仓2上方，并与机壳1滑动连接。
31.激光系统5包括激光器、准直镜、扩束镜、扫描振镜和f-theta聚焦镜。机壳1顶板在每个构建仓2上方部位开设有激光视窗12，多个激光系统5设置在机壳1顶部外侧，并分设在多个激光视窗12附近，激光器发出的激光通过振镜控制偏转后从激光视窗12射入粉末腔体210内并投射在构建仓上，从而完成工件的3d打印。
32.多个激光器所发出激光的波段不同，不同波段激光器能够对不同光吸收率和反射率的金属粉末完成打印操作，拓宽了单台设备打印材料的范围。
33.优选的，激光系统5也可以是三轴动态聚焦系统。
34.优选的，构建仓2的数量至少为2个，激光系统5的数量与构建仓2的数量相等。
35.多波长选区激光成形设备还包括控制系统，控制系统与多个激光系统5、铺粉器4和多个推粉单元22连接，光控制系统控制完成工件的打印操作。
36.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
37.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的上述实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。