一种激光增减材复合制造的方法与装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105538728A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201610098664.5B23K26/0622(2014.01)(2015.01)(22)申请日2016.02.23B33Y10/00B33Y30/00(2015.01)(71)申请人中国科学院重庆绿色智能技术研究院地址400714重庆市北碚区方正大道266号(72)发明人段宣明范树迁曹洪忠王国玉(74)专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司11275代理人王贵君(51)Int.Cl.B29C67/00(2006.01)B22F3/105(2006.01)C04B35/64(2006.01)B23K26/046(2014.01)B23K26/08(2014.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种激光增减材复合制造的方法与装置(57)摘要本发明公开了一种激光增减材复合制造的方法与装置，具体方法包括建立实体零件的几何模型，规划选区激光快速成形的激光的扫描路径，规划激光减材制造的激光的扫描路径；对成形腔室进行抽真空并充入保护气体；利用粉末摊铺系统并在成形区域铺覆一层粉末；利用选区激光快速成形的激光扫描铺覆的待成形材料，进行结构成形；利用激光减材制造的脉冲激光沿规划路径扫描成形结构的轮廓边缘，去除表面粗糙部分；重复粉末摊铺、选区激光快速成形和激光减材制造直至获得最终的三维实体零件；本发明还提供激光增减材复合制造的装置，利用该装置和方法制造增减材，提高了成形精度，并且增减材都是使用激光，具有更好兼容性，控制方面更为简单。CN105538728ACN105538728A权利要求书1/2页1.一种激光增减材复合制造的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立实体零件的几何模型，规划选区激光快速成形的激光的扫描路径，规划激光减材制造的脉冲激光的扫描路径；2)对成形腔室进行抽真空并充入保护气体；3)利用粉末摊铺系统并在成形区域铺覆一层粉末；4)利用选区激光快速成形的激光扫描铺覆的待成形材料，进行结构成形；5)利用激光减材制造的脉冲激光沿规划路径扫描成形结构的轮廓边缘，去除表面粗糙部分；6)将成形基板降低一层粉末厚度，再重复步骤3)、4)和5)直至获得最终的三维实体零件。2.根据权利要求1所述一种激光增减材复合制造的方法，其特征在于：所述的选区激光快速成形包括选区激光熔化成形和选区激光烧结成形。3.根据权利要求1所述一种激光增减材复合制造的方法，其特征在于：所述选区激光快速成形的激光波长范围为200nm～10.6μm的激光，用于激光减材制造的脉冲激光的脉冲宽度为500ns～1fs。4.根据权利要求1所述一种激光增减材复合制造的方法，其特征在于：所述粉末的尺度为10nm～500μm。5.根据权利要求4所述一种激光增减材复合制造的方法，其特征在于：所述粉末为金属粉末材料、塑料粉末粉末、陶瓷粉末材料、覆膜砂粉末材料、聚合物粉末材料中的一种或几种混合粉末材料。6.根据权利要求1～5任一项所述一种激光增减材复合制造的方法，其特征在于：步骤4)和5之间重复步骤3)和4)至少一次形成多层结构，然后进行步骤5)利用激光减材制造的脉冲激光沿规划路径扫描成形结构的轮廓边缘，去除已成形多层结构的表面粗糙部分；最后再重复步骤3)、4)和5)或先重复步骤3)和4)至少一次后再重复步骤5)直至获得最终的三维实体零件。7.权利要求1～6任一项所述方法使用的装置，其特征在于：包括激光光源系统、激光聚焦扫描系统、成形腔室、粉末摊铺系统、气氛控制系统和软件控制系统；所述激光光源系统与激光聚焦扫描系统、成形腔室和粉末摊铺系统依次连接，所述气氛控制系统与粉末摊铺系统连接，所述软件控制系统分别与激光光源系统、激光聚焦扫描系统、成形腔室、粉末摊铺系统和气氛控制系统连接；所述激光光源系统包括提供选区激光快速成形的激光器Ⅰ和提供激光减材制造脉冲激光的激光器Ⅱ。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述激光聚焦扫描系统分别由位于激光器Ⅰ光路上的扩束镜Ⅰ、动态聚焦镜Ⅰ、反射镜，位于激光器Ⅱ光路上的扩束镜Ⅱ、动态聚焦镜Ⅱ，两条光路共享的二向色镜以及扫描振镜组成；所述成形腔室置有粉末收集器；所述粉末摊铺系统由送粉器、刮刀、成形基板和升降组件组成；气氛控制系统由真空泵和保护气体循环组件组成。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：激光聚焦扫描系统分别由位于激光器Ⅰ光路上的扩束镜Ⅰ和反射镜，位于激光器Ⅱ光路上的扩束镜Ⅱ，两条光路共享的二向色镜，与2CN105538728A权利要求书2/2页二向色镜连接的扫描振镜和聚焦场镜组成。10.根据权利要求7～9任一项所述的装置，其特征在于：所述激光器Ⅰ提供的激光波长范围为200nm～10