等离子增材与激光切削的3D打印设备制造技术

一种等离子增材与激光切削的3D打印设备，包括：等离子成形装置，所述等离子成形装置产生高能量密度等离子微弧，并与输出的粉末聚焦在成形台上成形出实体零件。激光切削装置，所述激光切削装置发出脉冲或连续激光聚焦于所述成形工作台上的工件上；控制模块分别与所述激光切削装置和等离子成形装置连接。本实用新型专利技术提供的等离子增材与激光切削的3D打印设备通过等离子成形装置释放等离子弧，采用等离子弧作为3D成形打印的热源，可以使粉末熔化的效率提高10～30倍以上，极大的改善了目前3D打印存在的成形效率低的问题，同时辅之激光切削装置通过激光对工件的轮廓精密切削，提高3D打印成形件的精度。

3D printing equipment for plasma increasing and laser cutting

A 3D printing device for plasma and laser cutting, including a plasma forming device, the plasma forming device producing a high energy density plasma micro arc, and forming a solid part on the forming table with the output powder. The laser cutting device sends out pulse or continuous laser to focus on the workpiece on the forming worktable, and the control module is connected with the laser cutting device and the plasma forming device respectively. The 3D printing equipment provided by the utility model can release plasma arc by plasma forming device by plasma forming device, and uses plasma arc as the heat source of 3D forming and printing. The efficiency of powder melting can be increased by more than 10~30 times, and the problem of low forming efficiency in 3D printing is greatly improved, and at the same time, the problem of low forming efficiency is improved. The laser cutting device is used to precisely cut the contour of the workpiece by laser, so as to improve the accuracy of 3D printing parts.

【技术实现步骤摘要】
等离子增材与激光切削的3D打印设备
本技术属于3D打印领域，具体涉及一种3D打印设备。
技术介绍
增材制造是21世纪具有代表性的先进制造技术，尤其适合传统制造技术难以低成本、高效率、低损耗完成的复杂结构制造。增材制造依据CAD数据逐层累加材料的方法制造实体零件，采取材料逐点累积形成面，逐面累积成为体的增量堆积打印零件。具有无模具、短周期、高性能、个性化和快速反应等特点，在健康医疗、航空航天、模具制造等行业具有极大的应有价值。目前，发展较为成熟的金属增材制造技术主要有选区激光熔化(SLM)、激光净近成形(LENS)，电子束熔融沉积等。现有的金属直接成形工艺是利用激光束或电子束等高能密度束斑将金属粉末按分层切片数据逐层熔融堆积，最终形成实体零件。由于激光束(50μm～70μm)或电子束(120μm～200μm)束斑尺寸小，逐层熔融厚度20～50μm，因此粉末沉积速率低，通常为100～200mm3/h，打印一个小型精度零件需耗时近10小时。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要一种等离子增材与激光切削的3D打印设备，旨在改善现有3D打印成形效率较低的问题。为此，本技术提供了一种等离子增材与激光切削的3D打印设备，包括气保护成形室和控制模块，所述气保护成形室内设有成形工作台，所述成形工作台用于承载逐层堆积成形的工件，还包括：激光切削装置，所述激光切削装置发出脉冲或连续激光聚焦于所述成形工作台上的工件上；等离子成形装置，包括运动机构、等离子成形枪，以及与所述等离子成形枪连接的等离子发生器和送粉装置，所述运动机构设置于所述成形工作台的上方，所述等离子成形枪连接于所述运动机构；控制模块，分别与所述激光切削装置和等离子成形装置连接，用于控制所述等离子成形装置产生等离子微弧，所述等离子微弧聚焦在所述等离子成形枪输出的粉末上在所述成形工作台上成形出所述工件；以及，用于控制所述激光切削装置对所述工件的轮廓进行切削。进一步的，所述等离子成形枪内设有电极和粉末输送腔，所述电极和所述粉末输送腔分别设于所述等离子成形枪的中部和边缘，所述电极与一等离子发生器连接，所述粉末输送腔与一送粉器连接，所述等离子发生器和送粉器设置于所述气保护成形室外部。进一步的，所述等离子成形枪内还设有保护气送气腔和冷却水腔至少之一，所述保护气送气腔或所述冷却水腔设于所述等离子成形枪的内部。进一步的，所述等离子成形枪提供成形过程的等离子微弧，所述等离子微弧的直径为0.8mm～1.2mm，沉积速率500～1500mm3/h，沉积厚度50μm～500μm。进一步的，激光切削装置包括激光器和扫描振镜，所述激光器发出的激光经扫描振镜反射偏转后，聚焦和运动在所述工件上。优选地，所述激光器为连续激光器，所述连续激光器产生的激光的波长为1.06微米，聚集在所述工件上的光斑直径为50μm～70μm，所述连续激光器的功率为40W～500W。优选地，所述激光器为脉冲激光器，所述脉冲激光器的脉冲宽度为200ps～1ps，聚焦在所述工件的光斑直径为10μm～30μm，脉冲峰值功率大于400MW，平均功率10W～100W。进一步的，所述3D打印设备还设有：真空抽气装置，用于抽取所述气保护成形室内的气体；气体循环净化装置，用于循环净化所述气保护成形室内的气体；氧浓度探测仪，用于探测所述气保护成形室内的氧气浓度。进一步的，所述气保护成形室内还设有成形缸，所述成形工作台设于所述成形缸内。进一步的，所述气保护成形室内的氧气浓度小于100ppm，以及，所述成形工件尺寸为250mm*250mm*300mm。相较于现有技术，本技术提供的等离子增材与激光切削的3D打印设备通过等离子成形装置释放等离子体，使等离子体经过喷嘴时产生机械压缩、热压缩和电磁压缩形成高能量密度的等离子弧，采用等离子弧作为3D成形打印的热源，可以使粉末熔化的效率提高10～30倍以上，极大的改善了目前3D打印存在的成形效率低的问题，同时辅之激光切削装置通过激光对工件的轮廓精密切削，提高3D打印成形件的精度。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例提供的等离子增材与激光切削的3D打印设备的结构示意图。图2是本技术实施例提供的等离子增材与激光切削的3D打印设备的等离子成形枪的结构示意图。主要元件符号说明：气保护成形室10等离子成形枪20运动机构21保护气源22送粉器23等离子发生器24电极25保护气送气腔26粉末输送腔27冷却水腔28气体循环净化装置30真空抽气装置40激光器50扫描振镜51成形工作台60成形缸61工件62如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术。具体实施方式为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，所描述的实施方式仅仅是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。在本技术的各实施例中，为了便于描述而非限制本技术，本技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。图1是本技术实施例提供的等离子增材与激光切削的3D打印设备的结构示意图。如图1所示，一种等离子增材与激光切削的3D打印设备包括气保护成形室10、控制模块，激光切削装置和等离子成形装置。气保护成形室10内设有成形工作台60，所述成形工作台60用于承载逐层堆积成形的工件62。其中，所述气保护成形室10优选为密闭封腔，其内为真空或充盈预定浓度的惰性气体。本实施方式中，所述气保护成形室10内的氧气浓度小于100ppm，以避免对金属粉末或成形件的氧化损害。所述气保护成形室10大致呈方形，气保护成形室10的尺寸可以是650mm*500mm*800mm的立方体，成形尺寸为250mm*250mm*300mm。可以理解的是，所述气保护成形室10的形状也可以是其他任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子增材与激光切削的3D打印设备，包括气保护成形室和控制模块，所述气保护成形室内设有成形工作台，所述成形工作台用于承载逐层堆积成形的工件，其特征在于，还包括：激光切削装置，所述激光切削装置发出脉冲或连续激光聚焦于所述成形工作台上的工件上；等离子成形装置，包括运动机构、等离子成形枪，以及与所述等离子成形枪连接的等离子发生器和送粉装置，所述运动机构设置于所述成形工作台的上方，所述等离子成形枪连接于所述运动机构；控制模块，分别与所述激光切削装置和等离子成形装置连接，用于控制所述等离子成形装置产生等离子微弧，所述等离子微弧聚焦在所述等离子成形枪输出的粉末上在所述成形工作台上成形出所述工件；以及，用于控制所述激光切削装置对所述工件的轮廓进行切削。

【技术特征摘要】
1.一种等离子增材与激光切削的3D打印设备，包括气保护成形室和控制模块，所述气保护成形室内设有成形工作台，所述成形工作台用于承载逐层堆积成形的工件，其特征在于，还包括：激光切削装置，所述激光切削装置发出脉冲或连续激光聚焦于所述成形工作台上的工件上；等离子成形装置，包括运动机构、等离子成形枪，以及与所述等离子成形枪连接的等离子发生器和送粉装置，所述运动机构设置于所述成形工作台的上方，所述等离子成形枪连接于所述运动机构；控制模块，分别与所述激光切削装置和等离子成形装置连接，用于控制所述等离子成形装置产生等离子微弧，所述等离子微弧聚焦在所述等离子成形枪输出的粉末上在所述成形工作台上成形出所述工件；以及，用于控制所述激光切削装置对所述工件的轮廓进行切削。2.如权利要求1所述的等离子增材与激光切削的3D打印设备，其特征在于，所述等离子成形枪内设有电极和粉末输送腔，所述电极和所述粉末输送腔分别设于所述等离子成形枪的中部和边缘，所述电极与一等离子发生器连接，所述粉末输送腔与一送粉器连接，所述等离子发生器和送粉器设置于所述气保护成形室外部。3.如权利要求2所述的等离子增材与激光切削的3D打印设备，其特征在于，所述等离子成形枪内还设有保护气送气腔和冷却水腔至少之一，所述保护气送气腔或所述冷却水腔设于所述等离子成形枪的内部。4.如权利要求1所述的等离子增材与激光切削的3D打印设备，其特征在于，所述等离子成形枪提供成形过程的等离子微弧，所述等离子微弧的直径为0.8m...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚文军，刘建业，牛留辉，黄文欢，高文华，徐卡里，关子民，
申请(专利权)人：广东汉邦激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44