本申请提供一种金属3D打印装置及方法，用于打印成型打印件，包括：成型模块，至少包括间隔设置的第一成型缸及第二成型缸，成型模块用于成型打印件；铺粉模块，用于向成型模块输送粉体材料；激光预热模块用于预热所述粉体材料，所述激光预热模块包括第一激光发射单元及第一反射镜，所述第一反射镜用于改变所述第一激光发射单元的光路，使所述第一激光发射单元至少分别照射所述第一成型缸及所述第二成型缸；激光加工模块用于在所述粉体材料被预热后加工所述粉体材料，所述激光加工模块包括第二激光发射单元及第三激光发射单元，所述第二激光发射单元及所述第三激光发射单元分别照射所述第一成型缸及所述第二成型缸中的一个以加工所述粉体材料。加工所述粉体材料。加工所述粉体材料。
【技术实现步骤摘要】
金属3D打印装置及其应用的金属3D打印方法
[0001]本申请涉及3D打印
，尤其涉及一种金属3D打印装置及其应用的金属3D打印方法。
技术介绍
[0002]3D打印技术中，选择性激光熔化(SLM)技术结合了CAD/CAM、数控、光学及材料科学等技术，以各种金属粉末作为加工原料，根据三维CAD模型，采用高能激光器逐点、逐域、逐层快速熔化粉末并迅速冷却，由此成形有特定几何形状的零件。其成形零件致密度近乎100％，机械性能与锻造零件相当，并且SLM技术具有工艺简单、成型材料范围广泛(纯金属粉末、复合粉末)、可成形传统工艺方法难以制造的复杂结构等特点，因此日益受到国内外专家广泛重视，已成为目前所有快速成型技术中最具发展前景的技术。
[0003]但，在激光选区熔化金属成形中，高能量激光束对金属粉末扫描加工过程中工件打印层粉末温度上升缓慢，且，成型室通常设置为左成形平台、右铺粉平台的结构分布，一次成形一个工件，造成打印效率低、工件应力大、成形质量不稳定等问题，无法满足行业对金属3D打印的快速增长需求，亟待需要再解决。
技术实现思路
[0004]为了解决现有技术中的问题，本申请提供一种金属3D打印装置，用于打印成型打印件，包括：
[0005]成型模块，至少包括间隔设置的第一成型缸及第二成型缸，所述成型模块用于成型所述打印件；
[0006]铺粉模块，用于向所述成型模块输送粉体材料；
[0007]激光预热模块，用于预热所述粉体材料，所述激光预热模块包括第一激光发射单元及第一反射镜，所述第一反射镜用于改变所述第一激光发射单元的光路，使所述第一激光发射单元至少分别照射所述第一成型缸及所述第二成型缸；以及
[0008]激光加工模块，用于在所述粉体材料被预热后加工所述粉体材料，所述激光加工模块包括第二激光发射单元及第三激光发射单元，所述第二激光发射单元及所述第三激光发射单元分别照射所述第一成型缸及所述第二成型缸中的一个以加工所述粉体材料。
[0009]进一步的，在通过所述激光预热模块对所述粉体材料进行预热，预热完成后再通过所述激光加工模块对所述粉体材料进行加工成型，降低所述粉体材料熔化所需要的能量，降低对所述激光加工模块的功率需求，同时减少所述粉体材料在加工过程中所产生的烟尘。
[0010]于一实施例中，所述第一反射镜可活动地连接于一移动平台，所述移动平台用于改变所述第一反射镜朝向所述第一激光发射单元的角度，以使所述第一反射镜改变所述第一激光发射单元所发出的预热激光的光路，使所述预热激光可投射于所述第一成型缸及所述第二成型缸的至少一个。
[0011]进一步的，通过所述第一反射镜改变所述第一激光发射单元的光路，在不移动所述第一激光发射单元及成型模块的情况下实现一个第一激光发射单元对间隔设置的所述第一成型缸及所述第二成型缸的照射，显著提升所述第一激光发射单元的辐照效率。
[0012]于一实施例中，所述铺粉模块包括铺粉缸及刮刀单元，所述铺粉缸设于所述第一成型缸及所述第二成型缸之间，所述铺粉缸用于储存所述粉体材料，所述刮刀单元用于将所述铺粉缸中的所述粉体分别输送至所述第一成型缸及所述第二成型缸。
[0013]进一步的，所述铺粉缸设于所述第一成型缸及所述第二成型缸之间，通过一个刮刀单元朝不同的方向移动，实现一个所述铺粉模块向多个成型缸提供所述粉体材料，提高所述金属3D打印装置的加工效率。
[0014]于一实施例中，所述第一激光发射单元为半导体激光发射器，所述第一激光发射单元所发出的预热激光照射于所述第一成型缸或所述第二成型缸的整个成型区域，使所述粉体材料升温至第一温度。
[0015]于一实施例中，所述第二激光发射单元及所述第三激光发射单元为光纤激光发射器，所述第二激光发射单元及所述第三激光发射单元分别照射所述粉体，使所述粉体材料升温至第二温度，所述第二温度的值大于所述第一温度的值。
[0016]进一步的，所述第一激光发射单元可选用功率较大的半导体激光发射器，所述第二激光发射单元及所述第三激光发射单元可选用光纤激光发射器，通过所述第一激光发射单元将所述粉体材料预热至一第一温度，随后使用所述第二激光发射单元及所述第三激光发射单元加热预热后的所述粉体材料，可有效降低对所述第二激光发射单元及所述第三激光发射单元的功率的需求，且可降低所述粉体材料成型过程中所产生的烟尘。
[0017]于一实施例中，所述铺粉缸包括第三活塞，所述铺粉缸内设有储粉腔，所述储粉腔用于储存所述粉体材料，所述第三活塞用于推动所述粉体材料向所述储粉腔外部运动，以使所述刮刀单元将所述粉体材料输送至所述第一成型缸及所述第二成型缸。
[0018]于一实施例中，所述金属3D打印装置还包括控制器，所述控制器用于控制所述铺粉模块向所述成型模块输送粉体，随后控制所述激光预热模块预热设于所述成型模块的所述粉体，随后控制所述激光加工模块加热预热后的所述粉体材料以成型所述打印件。
[0019]本申请实施例还提供一种金属3D打印方法，包括如下步骤：
[0020]使所述铺粉模块向所述第一成型缸输送并铺设所述粉体材料；
[0021]调整所述第一反射镜相对于所述第一激光发射单元的角度，使所述第一激光发射单元发出的预热激光照射所述第一成型缸，以预热所述粉体材料；
[0022]使所述第二激光发射单元照射所述第一成型缸以使预热后的所述粉体材料成型，同时，使所述铺粉模块向所述第二成型缸输送并铺设所述粉体材料；
[0023]再次调整所述第一反射镜相对于所述第一激光发射单元的角度，使所述第一激光发射单元发出的预热激光照射所述第二成型缸，以预热所述粉体材料；以及
[0024]使所述第三激光发射单元照射所述第二成型缸以使预热后的所述粉体材料成型。
[0025]于一实施例中，还包括如下步骤：使所述第三激光发射单元照射所述第二成型缸以使预热后的所述粉体材料成型时，使所述铺粉模块再次向所述第一成型缸输送并铺设所述粉体材料，并再次调整所述第一反射镜相对于所述第一激光发射单元的角度，使所述第一激光发射单元发出的预热激光照射所述第一成型缸，以预热所述粉体材料。
[0026]于一实施例中，所述第一激光发射单元所发出的预热激光照射所述第一成型缸使所述粉体材料升温至第一温度，所述第二激光发射单元及所述第三激光发射单元分别照射预热后的所述粉体，使所述粉体材料升温至第二温度至熔化，所述第二温度的值大于所述第一温度的值。
[0027]相比于现有技术，本申请的金属3D打印装置及方法，在通过所述激光预热模块对所述粉体材料进行预热，预热完成后再通过所述激光加工模块对所述粉体材料进行加工成型，降低所述粉体材料熔化所需要的能量，降低对所述激光加工模块的功率需求，同时减少所述粉体材料在加工过程中所产生的烟尘，降低打印件的应力，减小对激光发生器的功率要求，降低成本，提高打印效率。
附图说明
[0028]图1为本申请一实施例的金属3D打印装置的示意图。
[0029]主要元本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种金属3D打印装置，用于打印成型打印件，其特征在于，包括：成型模块，至少包括间隔设置的第一成型缸及第二成型缸，所述成型模块用于成型所述打印件；铺粉模块，用于向所述成型模块输送粉体材料；激光预热模块，用于预热所述粉体材料，所述激光预热模块包括第一激光发射单元及第一反射镜，所述第一反射镜用于改变所述第一激光发射单元的光路，使所述第一激光发射单元至少分别照射所述第一成型缸及所述第二成型缸；以及激光加工模块，用于在所述粉体材料被预热后加工所述粉体材料，所述激光加工模块包括第二激光发射单元及第三激光发射单元，所述第二激光发射单元及所述第三激光发射单元分别照射所述第一成型缸及所述第二成型缸中的一个以加工所述粉体材料。2.如权利要求1所述的金属3D打印装置，其特征在于，所述第一反射镜可活动地连接于一移动平台，所述移动平台用于改变所述第一反射镜朝向所述第一激光发射单元的角度，以使所述第一反射镜改变所述第一激光发射单元所发出的预热激光的光路，使所述预热激光可投射于所述第一成型缸及所述第二成型缸的至少一个。3.如权利要求1所述的金属3D打印装置，其特征在于，所述铺粉模块包括铺粉缸及刮刀单元，所述铺粉缸设于所述第一成型缸及所述第二成型缸之间，所述铺粉缸用于储存所述粉体材料，所述刮刀单元用于将所述铺粉缸中的所述粉体分别输送至所述第一成型缸及所述第二成型缸。4.如权利要求3所述的金属3D打印装置，其特征在于，所述第一激光发射单元为半导体激光发射器，所述第一激光发射单元所发出的预热激光照射于所述第一成型缸或所述第二成型缸的整个成型区域，使所述粉体材料升温至第一温度。5.如权利要求4所述的金属3D打印装置，其特征在于，所述第二激光发射单元及所述第三激光发射单元为光纤激光发射器，所述第二激光发射单元及所述第三激光发射单元分别照射所述粉体，使所述粉体材料升温至第二温度，所述第二温度的值大于所述第一温度的值。6.如权利要求3所述的金属3D打印装置，其特征在于，所述铺粉缸包括第三活塞，所述铺粉缸...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建业，戚文军，徐卡里，胡高峰，余胤鎏，阳建煌，廖达，杨桃甲，
申请(专利权)人：广东汉邦激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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