一种多态渐进三维成形方法技术

技术编号:44964809 阅读:10 留言:0更新日期:2025-04-12 01:36
本发明专利技术提供一种多态渐进三维成形方法。先加载三维数模进行预处理,接着分别构建预聚体、生产致密体、制备功能体,将各部分切片数据按Z轴对齐融合。之后,通过控制器协同基板、供粉、铺粉等单元,利用激光扫描单元按不同模式扫描,在粉末床上逐层铺粉并扫描成形,循环操作直至完成;该方法优势显著,采用预聚体‑致密体‑功能体三态渐进成形策略,分阶段以差异化激光参数作用于金属粉末层,能量梯度加载使金属相变更可控,减少等离子体产生。既避免传统高能量扫描的浪费,提高成形效率与粉末利用率,又能实现复杂结构一体化成形,减少热应力集中,提升成形件性能,且熔池稳定,利于生成高质量结构,便于推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属实体三维成形,具体涉及一种多态渐进三维成形方法


技术介绍

1、激光金属粉末床三维成形是重要的增材制造方法,基于粉末床表层铺设金属粉末,采用高功率激光束扫描照射金属铺粉层选定区域,使游离金属粉末微粒熔焊、沉积在基板上,进而通过基板逐层下降,与铺粉、扫描照射步骤的循环执行,使熔焊沉积物在基板上逐层生长、直至完全成形。现有微机电光学执行器对激光束的微米级控制精度,及其低惯量、高响应速度优势,使得激光金属粉末床三维成形装备在精密复杂金属制品,尤其是具有复杂内部设计、三维表面微结构的高性能金属部件加工领域,表现出显著优势。

2、兼顾流动性、松装密度以及铺粉层厚分辨力的粉末粒径,是发挥激光金属粉末床三维成形精度的核心参数,目前激光金属粉末床用粉末粒径范围定义为15-53um、松装密度约为实体50%左右。与此同时,为确保激光束扫描照射、选区熔焊的几何分辨力,需主要以直热方式进行金属铺粉层的熔焊沉积,并抑制热传导产生寄生熔焊沉积作用;提升激光束光斑能量场平面分布的切变梯度、缩短激光束扫描照射的单点驻留时间,是达成该目标的主要方法,亦即以高速本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种多态渐进三维成形方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的一种多态渐进三维成形方法,其特征在于,所述预聚体(5001)构建采用自适应网格划分算法将每层预聚体切片横截面划分为多个子区域,并逐区计算子区域向量填充分量,累加所有子区域的向量填充值分量,生成表征激光能量分布的预聚体(5001)各层向量块;

3.据权利要求1所述的一种多态渐进三维成形方法,其特征在于,所述第一副本(301)按铺粉高度参数进行切片处理得n层预聚体切片,n个所述预聚体切片依次编号为3011、…… 、301n,n为1以上的自然数,依预聚体(5001)的激光几何与能量参数,对...

【技术特征摘要】

1.一种多态渐进三维成形方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的一种多态渐进三维成形方法,其特征在于,所述预聚体(5001)构建采用自适应网格划分算法将每层预聚体切片横截面划分为多个子区域,并逐区计算子区域向量填充分量,累加所有子区域的向量填充值分量,生成表征激光能量分布的预聚体(5001)各层向量块;

3.据权利要求1所述的一种多态渐进三维成形方法,其特征在于,所述第一副本(301)按铺粉高度参数进行切片处理得n层预聚体切片,n个所述预聚体切片依次编号为3011、…… 、301n,n为1以上的自然数,依预聚体(5001)的激光几何与能量参数,对预聚体切片横截面图案向量填充赋值,生产预聚体(5001)的各层向量块;

4.根据权利要求3所述的一种多态渐进三维成形方法,其特征在于,多个所述预聚体切片、致密体切片、微组织切片和微几何切片分别独立建立z轴高度索引表,用于记录每个切片的z值,所述预聚体切片的索引表为基准且以3011号切片的z值为起点,遍历致密体切片、微组织切片和微几何切片的索引表,寻找具有相同z值的预聚体切片、致密体切片、微组织切片和微几何切片匹配,并依照预聚体切片、致密体切片、微组织切片和微几何切片的顺序融合向量块数据,以实现多态数据的精准融合。

5.根据权利要求3所述的一种多态渐进三维成形方法,其特征在于,所述基板(31)、供粉单元(4)、铺粉单元(5)、粉末床(3)、激光扫描单元(8)和氛围单元(7)均电性连接有控制器(100),成形前所述供粉单元(4)注入足量金属粉末并关闭成形室(2),所述控制器(100)发出运行指令至氛围单元(7),控制氛围单元(7)调节成形室(2)工作气体至惰性状态并维持循环净化,所述控制器(100)加载三维数模(300)完整的第1至第n层切片数据。

6.根据权利要求5所述的一种多态渐进三维成形方法,其特征在于,所述三维数模(300)第n层多态渐进成形打印时,所述控制器(100)先发出下降指令至粉末床(3)和发出供粉指令至供粉单元(4),分别驱动基板(31)下降铺粉高度和驱动供粉单元(4)输出单次铺粉用量的金属粉末至铺粉单元(5),...

【专利技术属性】
技术研发人员:俞红祥张浩龙茜周蒙张冠群代秋彦
申请(专利权)人:安世数擎杭州信息科技服务有限公司
类型:发明
国别省市:

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