CN103567441A - 一种3d打印机激光粉末烧结方法 - Google Patents

一种3d打印机激光粉末烧结方法 Download PDF

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Abstract

本发明刚开了一种3D打印机激光粉末烧结方法，包括如下步骤：a．加粉：将烧结用的粉末加入由刮刀组成的粉槽中。b．刮粉：将粉槽内的粉末通过刮刀均匀铺洒在工作平台上。c．层烧结边框轮廓：开启激光扫描***，引导激光光束聚焦到工作平台的粉末上，聚焦在工作平台上的光斑在粉末层上扫描，烧结出产品的单层轮廓。d．层烧结填充：根据轮廓内需填充的尺寸通过实时倍率调节扩束镜调节激光扫描***激光光束的直径，从而调整聚焦在工作平面的光斑直径的大小，并计算出最快的路径，引导激光光束聚焦到工作平台的粉末上，聚焦在工作平台上的光斑在粉末上扫描，烧结处产品的单层填充部分。e．重复a至d步骤直至产品成型。

Description

一种3D打印机激光粉末烧结方法
【技术领域】
本发明涉及3D打印技术。
【背景技术】
现有的3D激光打印机在打印产品时都是采用相同直径的激光光束，这样聚焦到工作平台上的光斑直径大小也是一样的，在打印过程中激光光束的直径不会变化，从而聚焦在工作平台上的光斑直径也不会变化，所以无论产品轮廓或者填充部分在烧结时都采用一样的直径进行扫描，因为激光光束聚焦到工作平台上的光斑直径越小则扫描出来的产品越精细，所以为了保证产品轮廓的精细则会使用直径大的激光光束（激光光束直径与聚焦光斑直径成反比），填充就是把边框扫描后剩余的截面面积填充完成。填充只是影响工件的强度，所以只要能量足够，跟截面的尺寸精度是没有关系的，而采用与扫描边框时的激光光束直径相同的激光光束扫描填充部分就会耗费很长的时间。
【发明内容】
为了解决现有技术中的不足，提供一种缩短3D打印机激光粉末烧结方法过程中扫描的时间的工艺步骤，本发明所采用的方法是：
一种3D打印机激光粉末烧结方法，包括如下步骤：
a．加粉：将烧结用的粉末加入由刮刀组成的粉槽中。
b．刮粉：粉槽内添加了粉末的刮刀在工作平台上移动，将粉槽内的粉末通过刮刀均匀铺洒在工作平台上。
c．层烧结边框轮廓：开启激光扫描***，引导激光光束聚焦到工作平台的粉末上，聚焦在工作平台上的光斑在粉末层上扫描，烧结出产品的单层轮廓。
d．层烧结填充：根据轮廓内需填充的尺寸通过实时倍率调节扩束镜调节激光扫描***激光光束的直径，从而调整聚焦在工作平面的光斑直径的大小，并计算出最快的路径，引导激光光束聚焦到工作平台的粉末上，聚焦在工作平台上的光斑在粉末上扫描，烧结处产品的单层填充部分。
e．重复a至d步骤直至产品成型。
所述步骤a中的粉末为高分子材料或金属材料。
所述的步骤d中聚焦在工作平台上的光斑直径为步骤c中聚焦到工作平台上的光斑直径的2到5倍。
步骤c中聚焦到工作平面的激光光斑直径大小范围为：0.1mm到0.4毫米。
步骤d中聚焦到工作平面的激光光斑直径大小范围为：0.2mm到0.8mm。
采用上面所述的3D打印机激光粉末烧结方法，由于产品边框采用小直径的激光聚焦光斑，产品的填充部分采用较大直径的激光聚焦光斑，所以采用该方法扫描出来的产品其轮廓精细，而且加工速度快，缩短生产时间。
【附图说明】
图1为本发明刮粉状态示意图。
图2为本发明激光光斑扫描状态示意图。
附图标记说明
1工作平台，2粉末层，3粉末，4刮刀，5粉槽，6产品，A为扫描产品轮廓时光斑，B为扫描产品填充部分时的光斑。
【具体实施方式】
在现有的3D打印机基础上增设了一个实时倍率调节扩束镜，用来调整激光光束直径的大小，因为激光光束直径的大小与聚焦到工作平台上用来烧结粉末的激光光斑直径大小成反比例，所以采用实时倍率调节扩束镜后可以调节激光光斑直径大小。设置了实时倍率调节扩束镜的3D打印机激光粉末烧结方法如下：
a．加粉：将烧结用的粉末加入由刮刀组成的粉槽中。
b．刮粉：粉槽内添加了粉末的刮刀在工作平台上移动，将粉槽内的粉末通过刮刀均匀铺洒在工作平台上。（如图1）
c．层烧结边框轮廓：开启激光扫描***，引导激光光束聚焦到工作平台的粉末上，聚焦在工作平台上的光斑在粉末层上扫描，烧结出产品的单层轮廓。
d．层烧结填充：根据轮廓内需填充的尺寸通过实时倍率调节扩束镜调节激光扫描***激光光束的直径，从而调整聚焦在工作平面的光斑直径的大小，并计算出最快的路径，引导激光光束聚焦到工作平台的粉末上，聚焦在工作平台上的光斑在粉末上扫描，烧结处产品的单层填充部分。
e．重复a至d步骤直至产品成型。
步奏a中的粉槽是由两个刮刀组成的一个漏斗形的槽，粉末就添加在粉槽中，当刮刀在工作平台上移动时可以将粉槽内的粉末均匀的铺洒在工作平台上，形成粉末层，该粉末为高分子材料或金属材料，在受热情况下可以粘合在一起。
如图2激光扫描***开启后激光光束聚焦到工作平台的粉末层上，扫描产品轮廓起时采用的是小直径的激光光斑烧结出产品的轮廓，因为激光光斑直径越小烧结出来的产品的轮廓越精细。待轮廓烧结完，实时倍率调节扩束镜通过计算改变激光光速直径大小，缩小激光光束的直径，从而使聚焦到工作平台上的激光光斑直径增大，开始扫描产品填充部分，因为填充部分对精度没有要求，只要强度够就行，所以采用大直径的激光光斑（一般为扫描轮廓激光光斑直径的2到5倍，扫描轮廓时激光光斑直径大小范围为0.1mm到0.4mm，扫描填充部分时激光光斑直径大小范围为0.2mm到0.8mm），这样扫描填充部分时光斑在每个烧结处的面积比扫描轮廓时的面积要大，可以有效减少扫描次数，缩短了产品加工的时间。扫描填充的时候，光斑的大小能根据扫描的特征实时调整。
因为3D打印是将产品一层一层的采用激光扫描烧结加工出来，所以烧结完一层按照上面a到d的步骤循环，直到整个产品加工好。
如图2还需要注意的是，当遇到尖角形状的产品时，如果填充部分采用大直径的光斑超出了产品的轮廓边缘，则需要先将尖角部分采用小直径的激光光光斑加工好后，其他部位的填充部分再采用大直径的激光光斑进行扫描烧结。

Claims (5)

1.一种3D打印机激光粉末烧结方法，包括如下步骤：
a．加粉：将烧结用的粉末加入由刮刀组成的粉槽中。
b．刮粉：粉槽内添加了粉末的刮刀在工作平台上移动，将粉槽内的粉末通过刮刀均匀铺洒在工作平台上。
c．层烧结边框轮廓：开启激光扫描***，引导激光光束聚焦到工作平台的粉末上，聚焦在工作平台上的光斑在粉末层上扫描，烧结出产品的单层轮廓。
d．层烧结填充：根据轮廓内需填充的尺寸通过实时倍率调节扩束镜调节激光扫描***激光光束的直径，从而调整聚焦在工作平面的光斑直径的大小，并计算出最快的路径，引导激光光束聚焦到工作平台的粉末上，聚焦在工作平台上的光斑在粉末上扫描，烧结处产品的单层填充部分。
e．重复a至d步骤直至产品成型。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印机激光粉末烧结方法，其特征在于：所述步骤a中的粉末为高分子材料或金属材料。
3.根据权利要求1或2所述的一种3D打印机激光粉末烧结方法，其特征在于：所述的步骤d中聚焦在工作平台上的光斑直径为步骤c中聚焦到工作平台上的光斑直径的2到5倍。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印机激光粉末烧结方法，其特征在于：步骤c中聚焦到工作平面的激光光斑直径大小范围为：0.1mm到0.4毫米。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印机激光粉末烧结方法，其特征在于：步骤d中聚焦到工作平面的激光光斑直径大小范围为：0.2mm到0.8mm。
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