一种无支撑成形材料的激光选区熔化设备与成形方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115921909A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202210694536.2B22F10/30(2021.01)(22)申请日2022.06.16B22F12/41(2021.01)B33Y10/00(2015.01)(71)申请人亚洲新材料（北京）有限公司B33Y30/00(2015.01)地址100176北京市大兴区北京经济技术开发区西环南路26号院19号楼一单元5层505室（北京自贸试验区高端产业片区亦庄组团）(72)发明人秦亚洲王康刘钊(74)专利代理机构苏州凯谦巨邦专利代理事务所(普通合伙)32303专利代理师徐茜(51)Int.Cl.B22F12/52(2021.01)B22F12/88(2021.01)B22F10/28(2021.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种无支撑成形材料的激光选区熔化设备与成形方法(57)摘要本发明提供了一种无支撑成形材料的激光选区熔化设备与成形方法。针对激光选区熔化设备虽然可以成形复杂结构金属构件，但无法成形梯度材料结构，进而限制了梯度材料构件一体化成形的技术难题。本发明创造性地采用离散的成形平台，设计了多个成形分平台组合成整个成形空间，每个成形分平台单独控制，可实现构件成形层所在分成形平台的升降。实现金属材料梯度材料构件无支撑一体化成形，可以满足复杂构件的材料和结构的一体成型要求，也提高了生产效率。同时，本发明设计的离散成形平台可节约金属粉末材料，进一步降低了生产成本。CN115921909ACN115921909A权利要求书1/2页1.一种无支撑成形材料的激光选区熔化设备，包括激光器、振镜和控制系统，其特征在于，所述激光选区熔化设备还包括离散成形平台、刮刀、收粉仓、给粉仓；所述离散成形平台位于激光器的下方，由分平台构成，所述分平台之间紧密结合；所述收粉仓和所述给粉仓的仓口面和所述离散成形平台上表面位于同一平面；所述刮刀位于所述离散成形平台上方，沿所述离散成形平台的X轴方向水平移动，沿所述离散成形平台的Y轴方向上下调节高度；所述离散成形平台的上部设有运动机械手，所述机械手的抓手与所述收粉仓和给粉仓均匹配。2.根据权利要求1所述的无支撑成形材料的激光选区熔化设备，其特征在于，所述离散成形平台包含至少2个分平台，每个所述分平台均可由所述控制系统控制进行单独运动，每个分平台均由伺服电机通过丝杠单独控制。3.根据权利要求2所述的无支撑成形材料的激光选区熔化设备，其特征在于，所述分平台的形状为规则形状或不规则形状，优选为矩形、棱形、正六边形或三角形，所述分平台之间的间隙小于0.5μm。4.根据权利要求2所述的无支撑成形材料的激光选区熔化设备，其特征在于，所述离散成形平台包含80～100个分平台，每个所述分平台均为矩形；每个所述分平台的长和宽均为0.05～100mm，优选0.5～10mm。5.根据权利要求2所述的无支撑成形材料的激光选区熔化设备，其特征在于，所述分平台的运动精度为0.05～1mm。6.根据权利要求1～5任一所述的无支撑成形材料的激光选区熔化设备，其特征在于，所述给粉仓底部由给粉丝杠驱动，所述给粉仓与所述收粉仓均有替换给粉仓和备用收粉仓。7.根据权利要求6所述的无支撑成形材料的激光选区熔化设备，其特征在于，所述给粉仓侧面设有替换给粉仓，所述收粉仓侧面设有备用收粉仓，所述替换给粉仓和所述备用收粉仓不做固定连接。8.根据权利要求7所述的无支撑成形材料的激光选区熔化设备，其特征在于，所述机械手的抓手与所述替换给粉仓和备用收粉仓匹配，所述机械手由气动机构控制，所述机械手对所述收粉仓、所述替换给粉仓、所述给粉仓以及所述备用收粉仓进行抓取与移动，所述气动机构与所述控制系统电性连接。9.根据权利要求8所述的无支撑成形材料的激光选区熔化设备，其特征在于，所述刮刀通过电机驱动刮刀驱动皮带进行传动刮粉，所述电机与所述控制系统电性连接。10.一种无支撑成形材料的成形方法，其特征在于，所述成形方法包含如权利要求1～9任一所述的激光选区熔化设备，所述成形方法具体包括如下步骤：步骤1)、设计好零件的三维模型，然后将对应的切片软件导入所述控制系统；步骤2)、确定所述离散成形平台中零件每个切片所要下降的具体的所述分平台以及需要更换材料时的层数；步骤3)、将所述零件的所有切片对应所要下降所述分平台的控制程序导入所述控制系统中，当需要更换材料层数时，设置延时打印，并设置所述替换给粉仓与所述备用收粉仓的的更换程序；2CN115921909A权利要求书2/2页步骤4)、开始打印，首先打印零件第一层，选中所述离散成形平台中切片所在的所述分平台，并使其下降一个层厚，然后所述给粉仓中的粉末材料被所述给粉丝杠向上推动一