光斑间距可调整的单头多光斑制造技术

本发明专利技术公开了一种光斑间距可调整的单头多光斑

【技术实现步骤摘要】
光斑间距可调整的单头多光斑3D激光打印头及打印设备


[0001]本专利技术属于激光
3D
打印领域，尤其涉及一种光斑间距可调整的单头多光斑
3D
激光打印头及打印设备
。

技术介绍

[0002]增材制造
(AM)
技术通过材料逐层累加的方式直接制造实体零件
,
能够将计算机辅助设计
(CAD)
三维软件中设计好的实体三维模型直接打印成型
,
相比传统加工工艺其更加方便快捷
。
激光选区熔化
(SLM)
技术是金属
AM
领域的重要技术之一
,
它采用高能量密度激光器作为热源
,
选择熔化颗粒直径在5～
50
μ
m
间的球形金属粉末
,
可以得到高自由度的复杂金属构件
,
生成近乎
100
％的高致密度零件
,
表面粗糙度可达
20
～
30
μ
m,
尺寸精度可达
20
～
50
μ
m。
为了提高激光选区熔化技术的效率，中国专利申请号为
202011349800.6
的专利提出了一种变光斑
3D
激光打印头，该技术在单个打印头上同时利用多个光斑进行打印，可以大幅提高效率
。
[0003]在实际激光打印应用中，为了匹配具体的打印工艺要求，需要对诸光斑的相对位置进行调整，该专利没有给出具体的解决方案
。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种光斑间距可调整的单头多光斑
3D
激光打印头及打印设备，可以使打印设备更加灵活的适配各种打印工艺的要求
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种光斑间距可调整的单头多光斑
3D
激光打印头，其特征是：包括
N
个光纤输出激光模块
、
以及与光纤输出激光模块一一对应的多个准直镜头，所述
N
大于等于2；还包括
M
个光位移器，所述
M
小于等于
N
；以及激光扫描振镜和聚焦镜头；其中：
[0006]所述准直镜头用于将所对应的光纤输出激光模块的输出光纤端面输出的光变成平行光；所述光位移器位于所述光纤输出激光模块及所述准直镜头之间的光路上，用于使所述光纤输出激光模块输出光纤端面由其成的像的位置发生位移；所述激光扫描振镜位于所述准直镜头的输出光路中，用于实现两维扫描，将来自诸所述准直镜头的诸平行光指向所需位置；所述聚焦镜头设置在所述激光扫描振镜的输出光路中，将激光扫描振镜的输出光汇聚到后焦面上
。
[0007]进一步的，所述光纤输出激光模块输出光纤端面在相应所述准直镜头前焦面上的位置，使光纤输出激光模块输出光纤端面在所述聚焦镜头焦面上的像以一定间距排成线状，且线的走向与所述激光扫描振镜的一个扫描方向垂直
。
[0008]进一步的，所述光纤输出激光模块输出光纤端面在相应所述准直镜头前焦面上的位置，使光纤输出激光模块在所述聚焦镜头焦面上的像以一定间距排成线状，且线的走向与所述激光扫描振镜的两个扫描方向之间夹角成
45
度
。
[0009]进一步的，所述准直镜头采用变焦镜头；所述激光扫描振镜为两维激光扫描振镜；所述聚焦镜头为平场聚焦镜头
。
[0010]进一步的，所述准直镜头光轴基本平行
。
[0011]进一步的，所述光位移器为透射位移器，或者是反射位移器
。
[0012]进一步的，所述光位移器是光楔，且光楔沿所述准直镜头的光轴方向移动调整光纤输出激光模块输出光纤端面由光楔成的像的垂直于所述准直透镜光轴的位置
。
[0013]进一步的，所述光位移器是反射镜，且反射镜转动调整光纤输出激光模块的输出光纤端面由反射镜成的像的垂直于所述准直镜头光轴的位置
。
[0014]本专利技术还提供了一种激光打印设备，包括上述光斑间距可调整的单头多光斑
3D
激光打印头
。
[0015]进一步的，还包括控制单元
、
机械单元
、
工艺软件和保护气体单元组成；所述机械单元包括成型腔
、
成型缸
、
铺粉装置组成，所述成型缸连接在所述成型腔的底部，所述铺粉装置用于将待打印粉末均匀铺在成型缸上；所述成型腔的顶部设置有保护玻璃，所述保护玻璃用于使激光打印头的输出光通过；所述成型腔上开设有用于连接保护气体单元的入气口和出气口；
[0016]所述控制单元用于根据所述工艺软件设定的参数，控制所述成型缸和所述铺粉装置工作，并控制所述光斑间距可调整的单头多光斑
3D
激光打印头输出的光通过成型腔体上的保护玻璃烧结成型缸上的粉末
。
[0017]进一步的，所述光斑间距可调整的单头多光斑
3D
激光打印头至少有两个
。
[0018]优选的，所述诸光纤输出激光模块输出光纤的参数相同；所述诸准直镜头光学参数相同
。
[0019]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果，本专利技术通过单头多光斑结构，使
3D
打印烧结过程的效率在保证同等打印精度的前提下成多倍增加
。
同时，本专利技术基于光斑间距可调整技术，可使设备灵活适应各种打印工艺要求，进一步拓宽了本专利技术打印头的适用范围
。
[0020]进一步的，本专利技术的准直镜头选用变焦镜头，采用变焦准直镜头的好处是打印方便调整光斑大小，更好适应打印工艺要求
。
[0021]进一步的，本专利技术还提供了采用光斑间距可调整的
3D
打印头的设备，由于共享机械单元
、
控制单元
、
工艺软件及保护气体单元，通过合理的结构设计，对光纤输出激光模块进行合理布局，调整形成打印光斑的位置，从而提升
3D
打印的效率，单位效率的设备成本也将大幅降低
。
附图说明
[0022]图1为本专利技术提出的采用光楔作为光位移器的光斑间距可调整的
3D
激光打印头的结构示意图
。
[0023]图2为本专利技术提出的采用反射镜作为光位移器的光斑间距可调整的
3D
激光打印头的结构示意图
。
[0024]图3为本专利技术提出的采用单个光斑间距可调整的单头多光斑
3D
激光打印头的
3D
打印设备的结构示意图
。
[0025]图4为本专利技术提出的采用多个光斑间距可调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光斑间距可调整的单头多光斑
3D
激光打印头，其特征是：包括
N
个光纤输出激光模块
、
以及与光纤输出激光模块一一对应的多个准直镜头，所述
N
大于等于2；还包括
M
个光位移器，所述
M
小于等于
N
；以及激光扫描振镜和聚焦镜头；其中：所述准直镜头用于将所对应的光纤输出激光模块的输出光纤端面输出的光变成平行光；所述光位移器位于所述光纤输出激光模块及所述准直镜头之间的光路上，用于使所述光纤输出激光模块输出光纤端面由其成的像的位置发生位移；所述激光扫描振镜位于所述准直镜头的输出光路中，用于实现两维扫描，将来自诸所述准直镜头的诸平行光指向所需位置；所述聚焦镜头设置在所述激光扫描振镜的输出光路中，将激光扫描振镜的输出光汇聚到后焦面上
。2.
根据权利要求1所述的一种光斑间距可调整的单头多光斑
3D
激光打印头，其特征是：所述光纤输出激光模块输出光纤端面在相应所述准直镜头前焦面上的位置，使光纤输出激光模块输出光纤端面在所述聚焦镜头焦面上的像以一定间距排成线状，且线的走向与所述激光扫描振镜的一个扫描方向垂直
。3.
根据权利要求1所述的一种光斑间距可调整的单头多光斑
3D
激光打印头，其特征是：所述光纤输出激光模块输出光纤端面在相应所述准直镜头前焦面上的位置，使光纤输出激光模块在所述聚焦镜头焦面上的像以一定间距排成线状，且线的走向与所述激光扫描振镜的两个扫描方向之间夹角成
45
度
。4.
根据权利1所述的一种光斑间距可调整的单头多光斑
3D
激光打印头，其特征是：所述准直镜头采用变焦镜头；所述激光扫描振镜为两维激光扫描振镜；所述聚焦镜头为平场聚焦镜头
。5.
根...

【专利技术属性】
技术研发人员：方强，方笑尘，
申请(专利权)人：方强，
类型：发明
国别省市：