激光烧结成型装置及成型方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及3D打印成型技术领域，公开了一种激光烧结成型装置及成型方法，该装置包括粉箱系统、光源系统和工作平台系统，其中，所述粉箱系统包括第一粉箱(1)和第二粉箱(2)，光源系统包括激光源(4)，工作平台系统包括工作平台(5)和铺辊(3)，该方法通过采用熔点差异较大的两种物料粉末进行交叉铺粉，对铺粉后的物料进行交叉烧结，所形成的制件结构为互穿网络，两种材料分别提供支撑和补充黏合的功效。同现有技术相比，本发明专利技术提供的激光烧结成型装置及成型方法，扩大了激光烧结技术所用材料的筛选范围，有效降低制件空隙率，提高制件致密度，增加粉末间黏合力，使得制件性能得到大幅度提升。

Laser sintering forming device and method

【技术实现步骤摘要】
激光烧结成型装置及成型方法
本专利技术涉及3D打印成型
，具体涉及一种激光烧结成型装置及成型方法。
技术介绍
选择性激光烧结(SLS)是增材制造技术的一种，也叫分层制造技术，选择性激光烧结(SLS)法采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平，激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到烧结好的零件。这项技术已经被广泛应用于成品金属件加工和使用热塑性树脂加工的熔模铸造用模型、样机、工艺品及功能性零件。目前被广泛研究的激光烧结热塑性树脂材料一般都是尼龙11、尼龙12、聚丙烯以及聚醚醚酮等材料。激光烧结的成品性能优劣取决于所采用原材料的性能、疏密度及烧结工艺。使用两种材料进行复合使用时，如果两种材料熔点差异大，所采用的激光功率无法同时满足两种材料的需求，常常导致制件空隙大、粉末粘结不好、粉末脱落等问题，对制品力学强度和使用寿命造成严重的影响，这也是限制激光烧结技术在工业中应用的一个难点。因此，本领域亟需解决两种材料复合使用时，通过激光烧结成型的制件存在空隙率大、致密度低和粉末间黏合力低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的制件空隙率大、致密度低和粉末间黏合力低问题，提供一种激光烧结成型装置及成型方法，该方法通过采用熔点差异和粒径相差较大的两种物料粉末，对铺粉后的物料进行交叉烧结，所形成的制件结构为互穿网络，两种材料分别提供支撑和补充黏合的功效。对应的，本专利技术提供一种通过材料固有性质选择激光烧结功率的计算方法。同现有技术相比，本专利技术提供的激光烧结成型装置及成型方法，扩大了激光烧结技术所用材料的筛选范围，有效降低制件空隙率，提高制件致密度，增加粉末间黏合力，使得制件性能得到大幅度提升。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种激光烧结成型装置，该装置包括粉箱系统、光源系统和工作平台系统，其中，所述粉箱系统包括第一粉箱1和第二粉箱2，光源系统包括激光源4，工作平台系统包括工作平台5和铺辊3；所述第一粉箱1和第二粉箱2位于所述工作平台6正上方，用于盛放粒径不同的不同物料粉末；所述激光源4由光源系统输出，用于激光烧结粉末；所述铺辊3位于所述工作平台5上方且移动，用于铺粉。本专利技术第二方面提供一种复合材料的激光烧结成型方法，该方法包括将至少两种粒径不同的不同物料粉末在本专利技术的激光烧结成型装置上进行多次重复交叉铺粉和激光烧结。本专利技术的激光烧结成型装置及成型方法具有以下优点：(1)本专利技术的激光烧结成型装置及成型方法采用两个出粉箱，两种材料复合使用时，进行分别出粉，交叉铺粉，使得制件空隙率小、致密度高和粉末间黏合力高。(2)本专利技术根据所使用的物料粉末的不同采用不同的激光烧结功率，并且给出了激光烧结功率的计算公式，能够有效的计算出两种复合材料分别烧结时，所需要的激光烧结功率。附图说明图1为激光烧结成型装置示意图。附图标记说明1第一粉箱2第二粉箱3铺辊4激光源5工作平台具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指提供的摘要附图的“上、下、左、右”。本专利技术第一方面提供一种激光烧结成型装置，该装置包括粉箱系统、光源系统和工作平台系统，其中，所述粉箱系统包括第一粉箱1和第二粉箱2，光源系统包括激光源4，工作平台系统包括工作平台5和铺辊3。本专利技术中，所述第一粉箱1和第二粉箱2位于所述工作平台5正上方，用于盛放粒径不同的不同物料粉末，其中，对所述第一粉箱1和第二粉箱2之间的直线距离以及距离工作平台5的高度没有具体限定，可以为本领域技术人员所熟知的。本专利技术中，所述激光源4由光源系统输出，用于激光烧结粉末，在本专利技术中对所述激光源4的数量和位置没有具体限定，根据本专利技术一种优选的实施方式，所述激光源4可以发射出的激光具有不同的激光烧结功率。本专利技术中，所述激光源4的光束垂直于所述工作平台5的水平面上，且可以根据3D打印需要的图形进行移动，实现前述铺粉的物料粉末的激光烧结。本专利技术中，所述铺辊3位于所述工作平台5上方且移动，用于铺粉。对铺辊3的形状没有具体限定，可以是圆柱体、长方体、三棱柱等同平台存在切面的形状，并可以在平台范围内做往复运动，所述移动可以不限定方向，只要达到将从所述第一粉箱1和第二粉箱2中放料出的物料粉末均匀平铺的效果即可。本专利技术第二方面提供一种复合材料的激光烧结成型方法，该方法包括将至少两种粒径不同的不同物料粉末在本专利技术所述的激光烧结成型装置上进行多次重复交叉铺粉和激光烧结。本专利技术中，所述物料粉末包括物料A和物料B，所述物料A选自第一聚合物、第一金属和第一陶瓷中的至少一种；所述物料B选自第二聚合物、第二金属和第二陶瓷中的至少一种；其中，第一聚合物还包括第一硅橡胶，第二聚合物还包括第二硅橡胶。优选地，所述物料A为第一聚合物；所述物料B为第二聚合物。更优选地，所述第一聚合物选自聚丙烯、聚碳酸酯、尼龙66、尼龙11、尼龙12、聚醚醚酮、聚氨酯、硅橡胶和聚苯乙烯中的至少一种，所述第二聚合物选自聚丙烯、聚碳酸酯、尼龙66、尼龙11、尼龙12、聚醚醚酮、聚氨酯、硅橡胶和聚苯乙烯粉末中的至少一种。本专利技术中的实施方式中，第一聚合物和第二聚合物不同时选择同一种结构的聚合物，例如，当第一聚合物为聚丙烯时，第二聚合物为聚碳酸酯、尼龙66、尼龙11、尼龙12、聚醚醚酮、聚氨酯、硅橡胶和聚苯乙烯中的至少一种。本专利技术中，所述物料A的粒径的最小值大于所述物料B的粒径的最大值，例如，当所述物料A的粉末粒径为200-300μm，所述物料B的粉末粒径可以为10-60μm，在本专利技术中，由于所述物料A的粒径的最小值大于所述物料B的粒径的最大值，所述物料A的粒径较大，所述物料A能够为所述物料B提供空隙，因此，所述物料B能够进入所述物料A提供的空隙中，从而提高制件的致密度，其中，所述物料A和所述物料B可以是满足上述粉末粒径范围的多种粒径粉末的混合物，本专利技术中，所述粒径通过扫描电子显微镜测定。本专利技术中，所述复合材料的激光烧结成型方法进一步包括：(Ⅰ)将所述物料A置于第一粉箱1中，物料B置于第二粉箱2中；(Ⅱ)控制所述物料A出粉到工作平台5的表面，将铺辊3移动进行铺粉A，在工作平台5的表面形成切层A，用激光源4照射所述切层A进行第一激光烧结；(Ⅲ)控制所述物料B出粉到所述切层A的空隙中，将铺辊3移动进行铺粉B，所述物料B对所述切层A的空隙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光烧结成型装置，该装置包括粉箱系统、光源系统和工作平台系统，其中，所述粉箱系统包括第一粉箱(1)和第二粉箱(2)，光源系统包括激光源(4)，工作平台系统包括工作平台(5)和铺辊(3)；/n所述第一粉箱(1)和第二粉箱(2)位于所述工作平台(5)正上方，用于盛放粒径不同的不同物料粉末；/n所述激光源(4)由光源系统输出，用于激光烧结粉末；/n所述铺辊(3)位于所述工作平台(5)上方移动，用于铺粉。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光烧结成型装置，该装置包括粉箱系统、光源系统和工作平台系统，其中，所述粉箱系统包括第一粉箱(1)和第二粉箱(2)，光源系统包括激光源(4)，工作平台系统包括工作平台(5)和铺辊(3)；
所述第一粉箱(1)和第二粉箱(2)位于所述工作平台(5)正上方，用于盛放粒径不同的不同物料粉末；
所述激光源(4)由光源系统输出，用于激光烧结粉末；
所述铺辊(3)位于所述工作平台(5)上方移动，用于铺粉。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述工作平台(5)还包括控制器，用于控制所述工作平台(5)上下垂直移动。


3.一种复合材料的激光烧结成型方法，该方法包括将至少两种粒径不同的不同物料粉末在权利要求1或2中所述的激光烧结成型装置上进行多次重复交叉铺粉和激光烧结。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述物料粉末包括物料A和物料B，所述物料A选自第一聚合物、第一金属和第一陶瓷中的至少一种；所述物料B选自第二聚合物、第二金属和第二陶瓷中的至少一种。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述物料A的粒径的最小值大于所述物料B的粒径的最大值，优选地，所述物料A的粉末粒径为200-300μm，所述物料B的粉末粒径为10-60μm。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，该方法进一步包括：
(Ⅰ)将所述物料A置于第一粉箱(1)中，所述物料B置于第二粉箱(2)中；
(Ⅱ)控制所述物料A出粉到工作平台(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：摆音娜，张赪，李蕾，张清怡，衣惠君，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，北京燕山石化高科技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11