一种阵列式激光旋转打印增材制造设备及打印方法技术

本发明专利技术公开了一种阵列式激光旋转打印增材制造设备和打印方法，包括：呈环形且绕中心轴旋转的旋转打印平台及设置在其上方的机台固定平台，机台固定平台上设有打印单元；外侧支撑板设置在机台固定平台上且与旋转打印平台和机台固定平台形成打印腔；外壁挡板设置在旋转打印平台和机台固定平台之间且固定在旋转打印平台的外径处，并沿旋转打印平台圆周向上延伸；打印单元包括激光器窗口及升降滑台；激光器窗口上阵列式布置有多组激光器。本发明专利技术的打印增材制造设备针对环形回转零件采用多组激光器阵列式布置在激光器窗口上，整个打印过程只需对旋转打印平台旋转和升降滑台上下运动进行控制即可，提高了加工效率，且简化了传统3D激光器光路振镜部分。

【技术实现步骤摘要】
一种阵列式激光旋转打印增材制造设备及打印方法
本专利技术属于增材制造
，具体而言，涉及一种阵列式激光旋转打印增材制造设备及其打印方法。
技术介绍
激光打印作为一种增材制造技术，具有较高的打印精度和打印速度，材料适用范围广。与传统加工方式相比，3D打印机具有可节省加工原料、无需对加工废料进行后处理等优势。激光烧结成型利用分层叠加原理，把模型分解成平面，通过粉末作为原料把平面堆积成三维模型，由于烧结过程中原料可以重复利用，具有很好的加工经济性。传统的激光3D打印机主要包括机架、工作腔体、气体检测装置、加热模块、机电模块、工作台、激光模块、送粉装置及铺粉装置、气体循环装置及控制系统组成，其利用工作腔带动工作台不断下移，铺粉装置在工作腔上方不断对送粉装置输出的粉末进行铺平、压实操作，并通过工作台位置相对应的激光模块对粉末进行烧结，以此实现三维模型的制造。由于传统的3D打印设备成型仓较小，很难适应现代工业大型化要求，并且现有3D打印机的激光头大多采用振镜结构来控制3D打印的成型区域，这种方式对振镜安装要求较高，同时也增加了设备投入成本，现有技术基于小尺寸模型，打印大尺寸一般采用拼接打印的方式，这种打印方式应用在大尺寸零件打印上存在控制复杂、机构庞杂等问题，特别对于打印米级以上的旋转体，存在打印耗时长，效率过低的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种阵列式激光旋转打印增材制造设备及打印方法，采用多组激光器阵列式布置在激光器窗口上，应用于大尺寸零件打印时提高了加工效率。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种阵列式激光旋转打印增材制造设备，其包括：旋转打印平台，呈环形结构且绕中心轴旋转；机台固定平台，设置在旋转打印平台上方且机台固定平台上设置有打印工作单元；外侧支撑板，设置在机台固定平台上用于支撑机台固定平台，与旋转打印平台和机台固定平台形成打印腔；外壁挡板，设置在旋转打印平台和机台固定平台之间且固定在旋转打印平台的外径位置处，并沿旋转打印平台的圆周向上延伸；所述打印工作单元包括激光器窗口以及升降滑台；所述激光器窗口上阵列式布置有多组激光器。根据本专利技术，阵列式激光旋转打印增材制造设备还包括设置在旋转打印平台和机台固定平台之间的内壁挡板；所述内壁挡板固定于旋转打印平台的内径位置处并沿旋转打印平台的圆周侧向上延伸。优选地，所述外侧支撑板固定在机台固定平台的外径位置处，且沿机台固定平台的外周侧向旋转打印平台的方向延伸。根据本专利技术，所述内壁挡板和外壁挡板的横截面均呈圆环型。优选地，所述内壁挡板和外壁挡板与机台固定平台之间具有间隙。根据本专利技术，所述内壁挡板和外壁挡板均延伸至旋转打印平台的打印区域的台面下方。优选地，所述内壁挡板和外壁挡板与旋转打印平台一体成型。根据本专利技术，所述升降滑台上设置有送粉装置，所述送粉装置在升降滑台的控制下上下移动。优选地，送粉装置上还设置有刮刀，所述刮刀随着送粉装置在升降滑台的控制下上下移动。优选地，刮刀位于送粉装置相对于旋转打印平台的旋转方向的后方。根据本专利技术，所述激光器窗口呈矩形，多组激光器沿矩形的对角线阵列式布置。优选地，激光器窗口处设置有例如4组、5组、6组或7组激光器。根据本专利技术，机台固定平台上布置有多个打印单元；所述打印单元例如可以为4～7个；优选所述打印单元为6个。根据本专利技术，阵列式激光旋转打印增材制造设备还包括固定在升降滑台上且在其控制下上下移动的气体循环装置。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种阵列式激光旋转打印增材制造设备的打印方法，包括以下步骤：S1、启动开关，送粉装置将打印粉末原料输送到旋转打印平台，同时旋转打印平台开始旋转，通过刮刀铺粉压实原料使得原料流转进入打印区域；S2、位于机台固定平台上的打印单元开始工作，多组所述激光器产生激光并通过激光器窗口到达打印区域激光打印，完成一层打印；以及S3、调整升降滑台向远离机台固定平台的位置移动，重复步骤S2；S4、重复步骤S2和S3，直到最终完成所需要零件的打印。根据本专利技术，机台固定平台上均匀设置有多组打印单元；例如打印单元可以为4～7个；优选打印单元为6个，旋转打印平台旋转60°。本专利技术的有益效果：1、本专利技术提供的激光旋转3D打印设备，利用激光将粉末逐层融化堆积成型，针对环形回转零件的特点，设计了旋转打印平台及其附属机构，整个打印过程只需对旋转打印平台的旋转和升降滑台的上下运动进行控制即可，简化了传统3D激光器光路振镜部分，提高了打印的稳定性，且减少了设备投入，降低了成本。2、本专利技术打印环形零件时可以根据尺寸分割成若干个小的环形圈(类似跑道)，多组激光器采用阵列式布置在激光器窗口上，一组激光器(或者一束激光)负责内部一个小环形圈零件的打印成型，这样可以增加径向方向激光器布置数量，采用大光斑激光器，减少激光器的扫描路径，提高加工效率。3、本专利技术针对超大型回转体零件，在保证设备空间和布置的情况下，还可以在机台固定平台上布置若干个激光器窗口，每个激光器窗口上阵列式布置多组激光器，最大可能地缩短一层零件的打印成型时间，提高了零件的加工效率。附图说明图1是本专利技术实施例中阵列式激光旋转打印增材制造设备的内部三维结构示意图。图2是本专利技术实施例中激光器在激光器窗口阵列式排布的结构示意图。图3是本专利技术实施例中旋转打印平台的俯视图。附图标记：1.旋转打印平台；2.内壁挡板；3.机台固定平台；4.激光器窗口；5.升降滑台；6.刮刀；7.送粉装置；8.气体循环装置；9.激光器；10.外壁挡板；11.打印区域；12.外侧支撑板。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本专利技术做进一步的详细说明。需要强调，此处描述的具体实施例仅用于更好的阐述本专利技术，为本专利技术部分实施例，而非全部实施例，所以并不用作限定本专利技术。此外，下面描述的本专利技术实施例中涉及的技术特征，只要彼此间未构成冲突，即可以相互组合。综合参见图1-3所示，根据本专利技术的一种实施例，阵列式激光旋转3D打印设备包括旋转打印平台1，内壁挡板2，机台固定平台3，激光器窗口4，激光器9，升降滑台5，刮刀6，送粉装置7，气体循环装置8，外壁挡板10，打印区域11，外侧支撑板12。下面针对本专利技术的设备结构进行说明：如图1和图3所示，旋转打印平台1为绕中心轴旋转的环形零件。机台固定平台3设置在旋转打印平台1上方，机台固定平台3的外径位置处设置有外侧支撑板12，用于支撑机台固定平台3，这样旋转打印平台1、机台固定平台3以及外侧支撑板12形成密封腔，维持打印空间内的气体环境。旋转打印平台1和机台固定平台3之间设有内壁挡板2和外壁挡板10，内壁挡板2、外壁挡板10分别固定在旋转打印平台1内径、外径位置处。机台固定平台3上设置有激光器窗口4，激光器窗口4正下方的旋转打印平台1表面为打印区域11。如图2所示，激光器窗口4上阵列式排布有多组激光器9，优选可以根据打印面积成一定角度排列。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列式激光旋转打印增材制造设备，包括：/n旋转打印平台(1)，呈环形结构且绕中心轴旋转；/n机台固定平台(3)，设置在所述旋转打印平台(1)上方且所述机台固定平台(3)上设置有打印单元；/n外侧支撑板(12)，设置在所述机台固定平台(3)上用于支撑所述机台固定平台(3)，且与所述旋转打印平台(1)和所述机台固定平台(3)形成打印腔；/n外壁挡板(10)，设置在所述旋转打印平台(1)和所述机台固定平台(3)之间且固定在所述旋转打印平台(1)的外径位置处，并沿所述旋转打印平台(1)的圆周方向向上延伸；/n所述打印单元包括激光器窗口(4)及升降滑台(5)；所述激光器窗口(4)上阵列式布置有多组激光器(9)。/n

【技术特征摘要】
1.一种阵列式激光旋转打印增材制造设备，包括：
旋转打印平台(1)，呈环形结构且绕中心轴旋转；
机台固定平台(3)，设置在所述旋转打印平台(1)上方且所述机台固定平台(3)上设置有打印单元；
外侧支撑板(12)，设置在所述机台固定平台(3)上用于支撑所述机台固定平台(3)，且与所述旋转打印平台(1)和所述机台固定平台(3)形成打印腔；
外壁挡板(10)，设置在所述旋转打印平台(1)和所述机台固定平台(3)之间且固定在所述旋转打印平台(1)的外径位置处，并沿所述旋转打印平台(1)的圆周方向向上延伸；
所述打印单元包括激光器窗口(4)及升降滑台(5)；所述激光器窗口(4)上阵列式布置有多组激光器(9)。


2.根据权利要求1所述的阵列式激光旋转打印增材制造设备，其特征在于，还包括设置在所述旋转打印平台(1)和所述机台固定平台(3)之间的内壁挡板(2)；所述内壁挡板(2)固定于所述旋转打印平台(1)的内径位置处并沿所述旋转打印平台(1)的圆周方向向上延伸。
优选地，所述外侧支撑板(12)固定在所述机台固定平台(3)的外径位置处，且沿所述机台固定平台(3)的外周侧向所述旋转打印平台(1)的方向延伸。


3.根据权利要求1或2所述的阵列式激光旋转打印增材制造设备，其特征在于，所述内壁挡板(2)和所述外壁挡板(10)的横截面均呈圆环结构。
优选地，所述内壁挡板(2)和所述外壁挡板(10)与所述机台固定平台(3)之间具有间隙。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的阵列式激光旋转打印增材制造设备，其特征在于，所述内壁挡板(2)和所述外壁挡板(10)均延伸至所述旋转打印平台(1)的打印区域(11)台面下方。
优选地，所述内壁挡板(2)和所述外壁挡板(10)与所述旋转打印平台(1)一体成型。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的阵列式激光旋转打印增材制造设备，其特征在于，所述升降滑台(5)上设置有送...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄见洪，陈金明，吴照斌，张政，林紫雄，李锦辉，张志，史斐，邓晶，吴鸿春，林文雄，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35