金属多材料粉末选择性铺设方法及激光打印装置与流程

本发明涉及金属增材制造，尤其是涉及一种金属多材料粉末选择性铺设方法及激光打印装置。

背景技术：

1、选择性激光熔化是金属材料增材制造中的一种主要技术途径。该技术选用激光作为能量源，按照三维cad切片模型中规划好的路径在金属粉末床层进行逐层扫描，扫描过的金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果，最终获得模型所设计的金属零件。

2、本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

3、现有的以激光选区熔融技术进行多材料打印时，多采用多喷头进行选择性铺粉和吸粉，在铺设材料a时，喷头a沿着设计路径逐道次铺设材料a粉末区域，然后换喷头b沿着设计路径逐道次铺设材料b粉末区域，依次类推。这样铺粉存在的问题是，效率低，粉末铺设精度低(精度依靠喷嘴的大小)，无法做到各材料区域的粉末精准控制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种金属多材料粉末选择性铺设方法及激光打印装置，以解决现有的以激光选区熔融技术进行多材料打印时，采用多喷头进行选择性铺粉和吸粉存在铺粉效率低的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供的一种激光打印装置，包括感光胶涂覆系统、真空吸附系统、皮秒激光控制系统、激光熔融系统以及传动系统，其中，所述激光熔融系统包括一个以上料仓，所述感光胶涂覆系统、所述皮秒激光控制系统、所述料仓以及所述激光熔融系统依次设置，所述真空吸附系统设置于所述感光胶涂覆系统、所述皮秒激光控制系统以及所述激光熔融系统的上方，所述传动系统与所述真空吸附系统相连接以带动所述真空吸附系统移动；所述真空吸附系统的底部分布有若干微孔，所述感光胶涂覆系统用以向所述真空吸附系统提供感光胶以及固化堵住所述微孔内的感光胶，所述皮秒激光控制系统用以根据切片模型去除部分所述微孔的感光胶以用于吸附所述料仓的粉末。

4、进一步地，所述感光胶涂覆系统包括感光胶固化平台和供胶装置，所述供胶装置包括感光胶喷嘴，所述感光胶喷嘴用以向所述感光胶喷嘴喷感光胶。

5、进一步地，所述感光胶喷嘴的长度不小于所述感光胶固化平台，所述感光胶喷嘴设置于所述感光胶固化平台的上方且与驱动导轨结构相连接，所述驱动导轨结构能带动所述感光胶喷嘴沿所述感光胶固化平台的宽度方向移动。

6、进一步地，所述感光胶固化平台的材质为透明材质，所述感光胶固化平台的下方设置感胶光光源。

7、进一步地，所述真空吸附系统包括真空仓以及阵列微孔板，所述阵列微孔板设置于所述真空仓底部开口位置，所述真空仓通过真空管与真空装置相连接。

8、进一步地，每个所述料仓均对应一个刮刀，所述刮刀用以将所述真空仓结构上吸附的粉末刮平。

9、进一步地，所述激光打印装置还包括支撑台，所述感光胶涂覆系统、所述皮秒激光控制系统以及所述激光熔融系统依次设置于所述支撑台，所述刮刀设置在所述支撑台上且所述刮刀位于两个所述料仓之间或者位于所述料仓与所述激光熔融系统之间。

10、进一步地，所述激光熔融系统包括基板、激光装置以及与及所述基板相连接的升降装置。

11、进一步地，所述传动系统包括竖直向驱动机构和水平向驱动机构，所述真空吸附系统与所述竖直向驱动机构相连接，所述竖直向驱动机构用以带动所述真空吸附系统沿高度方向移动，所述竖直向驱动机构与所述水平向驱动机构相连接，所述水平向驱动机构用以带动所述水平向驱动机构沿水平方向移动。

12、本发明提供一种所述的激光打印装置的金属多材料粉末选择性铺设方法，其特征在于，包括以下内容：

13、所述真空吸附系统的微孔中进入感光胶，

14、固化所述微孔中的感光胶；

15、将所述真空吸附系统移动至所述皮秒激光控制系统上方，所述皮秒激光控制系统按设计模型的切片图案路径，将需要铺设粉末材料区域的微孔内的感光胶利用激光能量蒸发；

16、所述真空吸附系统移动至料仓并吸附材料；

17、将所述真空吸附系统吸附的材料放置于所述激光熔融系统的基板上。

18、本发明优选技术方案至少可以产生如下技术效果：使用本发明提供的激光打印装置，皮秒激光控制系统负责按照设计模型切片，将真空吸附系统上需要吸附粉末区域的微孔里面的感光胶利用激光能量蒸发，使微孔气路通畅，从而可利用负压吸附粉末颗粒，即采用本发明提供的激光打印装置，模型切片每层的同种材料可以通过真空吸附系统同时放置在打印平台基板，可实现快速铺粉，提高铺粉的效率。

技术特征：

1.一种激光打印装置，其特征在于，包括感光胶涂覆系统(1)、真空吸附系统(2)、皮秒激光控制系统(3)、激光熔融系统(5)以及传动系统(6)，其中，

2.根据权利要求1所述的激光打印装置，其特征在于，所述感光胶涂覆系统(1)包括感光胶固化平台(101)和供胶装置，所述供胶装置包括感光胶喷嘴(102)，所述感光胶喷嘴(102)用以向所述感光胶喷嘴(102)喷感光胶。

3.根据权利要求2所述的激光打印装置，其特征在于，所述感光胶喷嘴(102)的长度不小于所述感光胶固化平台(101)，所述感光胶喷嘴(102)设置于所述感光胶固化平台(101)的上方且与驱动导轨结构相连接，所述驱动导轨结构能带动所述感光胶喷嘴(102)沿所述感光胶固化平台(101)的宽度方向移动。

4.根据权利要求2所述的激光打印装置，其特征在于，所述感光胶固化平台(101)的材质为透明材质，所述感光胶固化平台(101)的下方设置感胶光光源(103)。

5.根据权利要求1所述的激光打印装置，其特征在于，所述真空吸附系统(2)包括真空仓(202)以及阵列微孔板(203)，所述阵列微孔板(203)设置于所述真空仓(202)底部开口位置，所述真空仓(202)通过真空管与真空装置相连接。

6.根据权利要求1所述的激光打印装置，其特征在于，每个所述料仓(4)均对应一个刮刀(7)，所述刮刀(7)用以将所述真空仓(202)结构上吸附的粉末刮平。

7.根据权利要求6所述的激光打印装置，其特征在于，所述激光打印装置还包括支撑台(8)，所述感光胶涂覆系统(1)、所述皮秒激光控制系统(3)以及所述激光熔融系统(5)依次设置于所述支撑台(8)，所述刮刀(7)设置在所述支撑台(8)上且所述刮刀(7)位于两个所述料仓(4)之间或者位于所述料仓(4)与所述激光熔融系统(5)之间。

8.根据权利要求1所述的激光打印装置，其特征在于，所述激光熔融系统(5)包括基板(9)、激光装置(10)以及与及所述基板(9)相连接的升降装置。

9.根据权利要求1所述的激光打印装置，其特征在于，所述传动系统(6)包括竖直向驱动机构和水平向驱动机构，所述真空吸附系统(2)与所述竖直向驱动机构相连接，所述竖直向驱动机构用以带动所述真空吸附系统(2)沿高度方向移动，所述竖直向驱动机构与所述水平向驱动机构相连接，所述水平向驱动机构用以带动所述水平向驱动机构沿水平方向移动。

10.一种权利要求1-9中任一项所述的激光打印装置的金属多材料粉末选择性铺设方法，其特征在于，包括以下内容：

技术总结
本发明提供金属多材料粉末选择性铺设方法及激光打印装置，涉及金属增材制造技术领域，解决现有技术中采用多喷头进行选择性铺粉和吸粉存在铺粉效率低的技术问题。该装置包括感光胶涂覆系统、真空吸附系统、皮秒激光控制系统、选择性激光熔融系统、传动系统，真空吸附系统设置于感光胶涂覆系统、皮秒激光控制系统、选择性激光熔融系统的上方；真空吸附系统的底部分布有若干微孔，感光胶涂覆系统用以向真空吸附系统提供感光胶以及固化堵住微孔内的感光胶，皮秒激光控制系统用以根据切片模型去除部分微孔的感光胶以用于吸附料仓的粉末。本发明提供的装置，模型切片每层的同种材料可以通过真空吸附系统同时放置在打印平台基板，可实现快速铺粉。

技术研发人员：侯雅青,李发发,苏航,张浩,宋有朋,刘和平,杨佳惠,贺笃鹏,高帷策,李小群
受保护的技术使用者：中国钢研科技集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15