一种实现选区激光熔化大幅面打印的设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种实现选区激光熔化大幅面打印的设备，该设备包括成型腔、扫描振镜、X轴和Y轴导轨、X轴和Y轴电机、X轴和Y轴联轴器、X轴和Y轴滚珠丝杆和X‑Y连接板；所述成型腔的顶部上表面设有Y轴导轨，Y轴导轨上设有X‑Y连接板，X‑Y连接板上安装有X轴导轨；扫描振镜安装在X轴导轨上；Y轴电机通过Y轴联轴器驱动Y轴滚珠丝杆旋转，从而带动X‑Y连接板及扫描振镜沿Y轴方向的移动；X轴电机通过X轴联轴器驱动X轴滚珠丝杆旋转，从而带动扫描振镜沿X轴方向的移动。本实用新型专利技术能够实现选区激光熔化大幅面打印，使用“单激光器+单扫描振镜+单根光纤”的组合的硬件成本相对较低，且控制程序相对成熟。

A device for large format printing by selective laser melting

【技术实现步骤摘要】
一种实现选区激光熔化大幅面打印的设备
本技术涉及一种打印设备，尤其涉及一种实现激光选区熔化大幅面打印的设备。
技术介绍
选区激光熔化技术（SelectiveLaserMelting，SLM）是一种典型的金属增材制造技术，可以直接、快速地制造任意形状的零件，实现更高的材料利用率、更低的小批量生产加工成本和时间成本、更大的加工自由度，适合制作具有“小批量”、“定制式”、“形状复杂”特征的零件，适用于航空航天、医疗等领域。但是受到扫描振镜扫描幅面的限制，具有单振镜的SLM设备具有成形幅面较小（＜300×300mm）的问题。现有技术为了实现SLM大幅面打印，一般选择使用多个激光器和振镜同时扫描扫描，划区域成形拼接成整体，存在以下不足：（1）激光器和扫描振镜是SLM设备的核心器件，占用了主要的硬件成本，使用多个激光器和振镜无疑会大大增加SLM设备的制造成本和售价，抬高了其使用门槛；（2）多个激光器和多个振镜协同工作大大增加了控制难度，间接提高制造成本。
技术实现思路
技术目的：为了在不大幅度提高硬件成本的情况下实现SLM设备的大幅面成形，提出一种实现选区激光熔化大幅面打印的设备。技术方案：本技术的实现选区激光熔化大幅面打印的设备包括成型腔、扫描振镜、X轴和Y轴导轨、X轴和Y轴电机、X轴和Y轴联轴器、X轴和Y轴滚珠丝杆和X-Y连接板；所述成型腔的顶部上表面设有Y轴导轨，Y轴导轨上设有X-Y连接板，X-Y连接板上安装有X轴导轨；扫描振镜安装在X轴导轨上；Y轴电机通过Y轴联轴器驱动Y轴滚珠丝杆旋转，从而带动X-Y连接板及扫描振镜沿Y轴方向的移动；X轴电机通过X轴联轴器驱动X轴滚珠丝杆旋转，从而带动扫描振镜沿X轴方向的移动。进一步地，上述实现选区激光熔化大幅面打印的设备还包括控制器、调制激光器、传输光纤、准直-扩束镜；控制器分别与X轴电机、Y轴电机和调制激光器连接，以控制X轴电机和Y轴电机的运动以及调制激光器的输出；调制激光器输出的激光通过传输光纤、准直-扩束镜进入到扫描振镜里。进一步地，所述成型腔为密闭的真空腔。进一步地，所述成型腔的顶部上表面还开设有玻璃窗，激光振镜的出射光穿过所述玻璃窗进入到所述成型腔内。进一步地，X轴和Y轴电机均为步进电机。与现有技术相比，本技术的有益效果是：（1）使用“单激光器+单扫描振镜+单根光纤”的组合的硬件成本相对较低；（2）控制程序相对成熟。因此，本技术可以在不大幅度提高硬件成本的情况下实现SLM设备的大幅面成形。附图说明图1为本技术一个实施例的结构示意图；图2为本技术一个实施例的工作过程示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明。如图1所示，本技术的实现选区激光熔化大幅面打印的设备包括成型腔12、扫描振镜1、X轴和Y轴导轨5和10、X轴和Y轴电机6和9、X轴和Y轴联轴器7和13、X轴和Y轴滚珠丝杠4和11、X-Y连接板8。成型腔12为密闭的真空腔，其顶部上表面设有Y轴导轨10，Y轴导轨10上设有X-Y连接板8，X-Y连接板8上安装有X轴导轨5。扫描振镜1安装在X轴导轨5上；Y轴电机9通过Y轴联轴器13驱动Y轴滚珠丝杆11旋转，从而带动X-Y连接板8及扫描振镜1沿Y轴方向的移动。X轴电机6通过X轴联轴器7驱动X轴滚珠丝杠4旋转，从而带动扫描振镜1沿X轴方向的移动。X轴和Y轴电机6和9优选为步进电机。成型腔12的顶部上表面还开设有玻璃窗14，扫描振镜1的出射光穿过玻璃窗14进入到成型腔12内。虽然部分构件在图1和图2中未示出，上述设备还包括可编程控制器、调制激光器、传输光纤3、准直-扩束镜2。可编程控制器分别与X轴电机6、Y轴电机9和调制激光器连接，以控制X轴电机6和Y轴电机9的运动以及调制激光器的输出。具体而言，可通过可编程控制器设定程序来控制调制激光器的输出激光参数和X轴电机6和Y轴电机9扫描轨迹，从而实现成形腔内所要打印零件每层某一区域的扫描成形。调制激光器输出的激光通过传输光纤3、准直-扩束镜2进入到扫描振镜1里。其中，可编程控制器可以采用基于DSP+FPGA架构的可编程控制器（例如，STC15W4K56S4主控芯片），调制激光器类型为波长为1064nm的光纤激光器。此外，成型腔12内还设有粉盒等构件。上述设备的工作原理及过程如下：如图2，零件每层打印过程包括：步骤一：扫描振镜首先位于成形腔的左下方，由程序控制进行该区域的扫描打印。步骤二：步骤一区域加工完成后由Y轴电机通过Y轴联轴器驱动Y轴滚珠丝杆旋转，带动扫描振镜Y轴向上运动，实现与步骤一相邻区域的扫描打印。步骤三：步骤二区域加工完成后由X轴电机通过X轴联轴器驱动X轴滚珠丝杆旋转，带动扫描振镜X轴向右运动，实现与步骤二相邻区域的扫描打印。步骤四：步骤二区域加工完成后由Y轴电机通过Y轴联轴器驱动Y轴滚珠丝杆旋转，带动扫描振镜Y轴向下运动，实现与步骤三相邻区域的扫描打印。一直重复上述步骤一到四，即可实现激光选区熔化的大幅面打印。本技术利用X-Y两轴移动平台，实现振镜在X-Y平面内分区域移动，可以实现大区域（＞1000mm×1000mm）扫描打印。同时，硬件成本相对较低，控制程序相对成熟。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现选区激光熔化大幅面打印的设备，其特征在于，包括成型腔(12)、扫描振镜(1)、X轴导轨(5)和Y轴导轨(10)、X轴电机(6)和Y轴电机(9)、X轴联轴器(7)和Y轴联轴器(13)、X轴滚珠丝杆(4)和Y轴滚珠丝杆(11)和X-Y连接板(8)；所述Y轴导轨(10)设置在成型腔(12)的顶部上表面，Y轴导轨(10)上设有X-Y连接板(8)，X-Y连接板(8)上安装有X轴导轨(5)；扫描振镜安装在X轴导轨(5)上；Y轴电机(9)通过Y轴联轴器(13)驱动Y轴滚珠丝杆(11)旋转，从而带动X-Y连接板(8)及扫描振镜(1)沿Y轴方向的移动；X轴电机(6)通过X轴联轴器(7)驱动X轴滚珠丝杆(4)旋转，从而带动扫描振镜(1)沿X轴方向的移动。/n

【技术特征摘要】
1.一种实现选区激光熔化大幅面打印的设备，其特征在于，包括成型腔(12)、扫描振镜(1)、X轴导轨(5)和Y轴导轨(10)、X轴电机(6)和Y轴电机(9)、X轴联轴器(7)和Y轴联轴器(13)、X轴滚珠丝杆(4)和Y轴滚珠丝杆(11)和X-Y连接板(8)；所述Y轴导轨(10)设置在成型腔(12)的顶部上表面，Y轴导轨(10)上设有X-Y连接板(8)，X-Y连接板(8)上安装有X轴导轨(5)；扫描振镜安装在X轴导轨(5)上；Y轴电机(9)通过Y轴联轴器(13)驱动Y轴滚珠丝杆(11)旋转，从而带动X-Y连接板(8)及扫描振镜(1)沿Y轴方向的移动；X轴电机(6)通过X轴联轴器(7)驱动X轴滚珠丝杆(4)旋转，从而带动扫描振镜(1)沿X轴方向的移动。


2.根据权利要求1所述的实现选区激光熔化大幅面打印的设备，其特征在于，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：田宗军，梁绘昕，王开，
申请(专利权)人：南京航浦机械科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32