一种绿激光光路系统及具有其的增材制造设备的制作方法

本申请涉及选择性激光熔融技术(slm)金属3d打印，尤其涉及一种具有绿激光光路系统及具有其的增材制造设备。

背景技术：

1、目前市场上主流的slm金属3d打印机均采用波长为1064纳米的红外光纤激光器，可以打印钛合金、不锈钢、高温合金等金属粉末材料。然而对于铜等高反射的材料，红外光纤激光的吸收率较低，无法很好的成型。这些高反材料对于波长为532纳米的绿光激光器吸收率可达60％以上，使用绿光激光器来进行打印则能很好的解决这一难题，不过绿光激光器需要使用倍频晶体对输出激光频率进行转化，不可避免的在部分结构中需要使用到空间光传输，然而空间光会受到器件和周围环境的影响，通过空间传输的激光的光束质量和稳定性通常是不如光纤传输的激光。

2、此外，在金属增材制造加工技术的前沿应用领域，例如航空航天领域，要求金属3d打印设备加工制造高致密度、高导电率的工件。而当前的3d打印设备普遍存在加工精度和稳定性不足等问题，进而，难以制造出符合市场需求的高致密度、高导电率的工件。基于此，有必要申请一种精度和稳定性较高的绿激光光路系统及具有其的增材制造设备，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种精度和稳定性较高的绿激光实现铜等高反材料进行增材制造并获得较高致密度、较高导电率的设备，进而推动铜3d打印在航空航天及民用行业的应用。

2、为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案。

3、提供一种绿激光光路系统及具有其的增材制造设备，所述绿激光光路系统包括有基频模块、倍频模块、第一反射组件、第二反射镜组件、扩束镜组件、振镜安装组件。

4、所述第一反射组件包括第一反射镜片、第一反射镜调节架和第一反射镜架支座，所述第一反射镜片和第一反射镜调节架固定在第一反射镜架支座上，所述第二反射镜组件包括第二反射镜片、第二反射镜调节架和第二反射镜架支座，所述第二反射镜片和第二反射镜调节架固定在第二反射镜架支座上，所述扩束镜组件包括扩束镜、扩束镜调节架和扩束镜架支座，所述扩束镜和扩束镜调节架也固定在扩束镜架支座上，所述振镜安装组件位于扩束镜组件的后侧。

5、该绿激光光路系统的光路传输过程表现为如下方面：绿激光光路系统的基频模块产生基频光，基频光经过倍频模块后生成倍频光，所述倍频模块的前端具有出光口，所述倍频光从倍频模块的出光口经第一反射组件、第二反射镜组件和扩束镜组件后输出至振镜安装组件。

6、为了提升激光输出的精度和稳定性，所述第一反射镜调节架上设有3个第一旋钮，所述第二反射镜调节架上设有3个第二旋钮，3个第一旋钮和3个第二旋钮分别在三个维度上调节经过第一反射镜片和第二反射镜片后的激光的输出方向。本申请的激光光路调节系统通过同时调控第一反射组件和第二反射镜组件上的第一反射镜片和第二反射镜片分别沿x′y′和z′三个方向中的某个方向上旋转，使得输出激光达到理想的激光输出方向变得容易实现，进而，保障激光输出的精度和稳定性。

7、同样，为了满足增材制造加工对光斑尺寸和焦距的要求，同时，为了提升激光输出的精度和稳定性，所述扩束镜调节架上也设有4个第三旋钮。其中1个第三旋钮可以使得扩束镜在激光光路的输出方向前后轻微摆动，以实现激光垂直通过扩束镜。另外3个第三旋钮，使得扩束镜可以分别沿x、y、z三个坐标轴方向中的某个方向移动，实现激光垂直通过扩束镜的最中心点输出。

8、本申请还提供一种增材制造设备，所述增材制造设备包括：上述绿激光光路系统，还包括成型仓系统、升降仓系统、气路循环过滤系统，所述成型仓系统位于振镜安装组件的下侧，所述升降仓系统位于成型仓系统的下侧，所述气路循环系统与成型仓系统相连接。

9、本申请公开的绿激光光路系统及具有其的增材制造设备中，所述绿激光光路系统的基频模块出光后，经过光纤输出到所述倍频模块，稳定输出3d打印所需要的绿光光源，再经过两套反射镜片的作用，保证所述绿光稳定的传输到扩束镜组件，通过扩束的调节得到所需要的绿激光，再输出到振镜通光孔，利用高速扫描振镜加场镜的聚焦，即可实现工作台粉末的激光烧结。相比现有技术而言，本申请能实现稳定和高精度的绿激光进行铜等高反材料的3d打印，不仅提高了铜打印件的致密度，而且具有宽泛的工艺窗口，较好地满足了应用需求。

技术特征：

1.一种绿激光光路系统，其特征在于,依次包括基频模块(1)、倍频模块(2)、第一反射组件(3)、第二反射镜组件(4)、扩束镜组件(5)、振镜安装组件(6)；

2.根据权利要求1所述的绿激光光路系统，其特征在于,所述绿激光光路系统在基频模块(1)采用光纤传输，在进入倍频模块(2)时，采用自由空间输出。

3.根据权利要求1所述的绿激光光路系统，其特征在于,所述扩束镜(51)可在激光光路的输出方向上前后移动。

4.根据权利要求3所述的绿激光光路系统，其特征在于,所述扩束镜调节架(52)上设有4个第三旋钮(520)；

5.根据权利要求3所述的绿激光光路系统，其特征在于,所述扩束镜(51)为一对镜片，可调节这一对镜片之间的距离。

6.根据权利要求4所述的绿激光光路系统，其特征在于,所述第一反射镜片(31)、第二反射镜片(41)和扩束镜(51)的中心点在垂直方向上的高度相同。

7.根据权利要求1所述的绿激光光路系统，其特征在于,所述第一反射镜片(31)所在平面与倍频光输出激光方向呈45度夹角，所述第二反射镜片(41)同样与被第一反射镜片(31)反射的输出激光方向呈45度夹角。

8.如权利要求1所述的绿激光光路系统，其特征在于，所述绿激光光路系统还包括光路密封腔体9和2个光路密封转接环7；

9.如权利要求8所述的绿激光光路系统，其特征在于，所述光路密封腔体9内安装有水冷组件8。

10.一种增材制造设备，其特征在于，包括：权利要求1-9中任一项的绿激光光路系统，还包括成型仓系统10、升降仓系统11、气路循环过滤系统12；

技术总结
本申请提供一种绿激光光路系统及具有其的增材制造设备，所述绿激光光路系统依次绿激光光路系统及具有其的增材制造设备，所述绿激光光路系统包括有基频模块、倍频模块、第一反射组件、第二反射镜组件、扩束镜组件、振镜安装组件。所述第一反射组件包括第一反射镜片、第一反射镜调节架和第一反射镜架支座，所述第二反射镜组件包括第二反射镜片、第二反射镜调节架和第二反射镜架支座，所述第一反射镜调节架上设有3个第一旋钮，所述第二反射镜调节架上设有3个第二旋钮，3个第一旋钮和3个第二旋钮分别在三个维度方向上调节经过第一反射镜片和第二反射镜片后的激光的输出方向，进而，保障激光输出的精度和稳定性。

技术研发人员：和相荣,韦佳成
受保护的技术使用者：深圳希禾增材技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19