RU2791739C1 - Multibeam raster selective laser melting machine - Google Patents

Multibeam raster selective laser melting machine Download PDF

Info

Publication number
RU2791739C1
RU2791739C1 RU2022110759A RU2022110759A RU2791739C1 RU 2791739 C1 RU2791739 C1 RU 2791739C1 RU 2022110759 A RU2022110759 A RU 2022110759A RU 2022110759 A RU2022110759 A RU 2022110759A RU 2791739 C1 RU2791739 C1 RU 2791739C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser beams
focusing
laser
tracks
optical system
Prior art date
Application number
RU2022110759A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Файдель Дитрих
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "3Д-Медуза"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "3Д-Медуза" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "3Д-Медуза"
Application granted granted Critical
Publication of RU2791739C1 publication Critical patent/RU2791739C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: additive technologies.
SUBSTANCE: invention relates specifically to manufacture of parts by 3D printing from various materials, including plastics, metals, ceramics, etc. The machine tool contains semiconductor multimode laser modules, a portal system made in the form of two horizontal movement axes X and Y perpendicular to each other, a carriage mounted on the mentioned axes. The carriage contains a working head, which is configured with an optical system for focusing laser beams. Semiconductor laser modules are connected to the focusing system via fibre-optic bundles. The head also contains two scanning heads and a wire feed mechanism or a powder hopper with a squeegee installed between them. The machine also contains a construction chamber with a construction chamber platform, which is movable along the vertical Z axis and is located on the part construction chamber platform. The optical system for focusing laser beams is configured so that the laser beams are located at a distance from each other equal to or greater than the track width, forming tracks on the part with a distance between them equal to or greater than the track width. The focusing system is configured so that the laser beams fall on the part strictly perpendicular to it, and is made with the possibility of changing the overlap of the tracks melted by the laser beams.
EFFECT: increase in the speed of formation of the finished product and improvement of its quality.
11 cl, 10 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Изобретение относится к области аддитивных технологий, а именно к изготовлению деталей методом трёхмерной печати из разных материалов, включая пластмассы, металлы, керамику и т.д.The invention relates to the field of additive technologies, namely to the manufacture of parts by 3D printing from various materials, including plastics, metals, ceramics, etc.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известна система и метод аддитивного производства при помощи диодов высокой мощности, Патент US9308583B2, США, 2016, B. S. El-Dasher, A. Bayramian, J. A. Demuth, J. C: Farmer, S. G. Torres, SYSTEM AND METHOD FOR HIGH POWER DIODE BASED ADDITIVE MANUFACTURING, Patent Application Publication, Pub. No.: US 2014/0252687 A1. В данном случае используется лазерная линейка (diode laser array) состоящая из нескольких полупроводниковых лазерных эмиттеров. Излучение каждого эмиттера фокусируется микрооптикой, расстояние между эмиттерами небольшое, т.е. сфокусированные пучки в рабочей плоскости пересекаются, создавая единую линию. Это может создавать большие проблемы при контроле ванны расплава. Так же проблемой при обработке металлов является низкая мощность каждого эмиттера.The prior art system and method of additive manufacturing using high power diodes, Patent US9308583B2, USA, 2016, B. S. El-Dasher, A. Bayramian, J. A. Demuth, J. C: Farmer, S. G. Torres, SYSTEM AND METHOD FOR HIGH POWER DIODE BASED ADDITIVE MANUFACTURING, Patent Application Publication, Pub. No. US 2014/0252687 A1. In this case, a laser line (diode laser array) is used, consisting of several semiconductor laser emitters. The radiation of each emitter is focused by micro-optics, the distance between the emitters is small, i.e. focused beams in the working plane intersect, creating a single line. This can create great problems in the control of the molten bath. Another problem in metal processing is the low power of each emitter.

Laser diode area melting for high speed additive manufacturing of metallic components Miguel Zavala-Arredondo, Nicholas Boone, Jon Willmott, David T.D. Childs, Pavlo Ivanov, Kristian M. Groom, Kamran Mumtaz Materials and Design 117 (2017) 305-315. Мультилучевая система, использующая также диодную лазерную линейку, излучение в рабочей плоскости формируется в виде линии, т. е. создаётся единая ванна расплава, что как уже отмечено выше является недостатком. Также недостатком является низкая мощность отдельных эмиттеровLaser diode area melting for high speed additive manufacturing of metallic components Miguel Zavala-Arredondo, Nicholas Boone, Jon Willmott, David T.D. Childs, Pavlo Ivanov, Kristian M. Groom, Kamran Mumtaz Materials and Design 117 (2017) 305-315. The multibeam system, which also uses a diode laser line, the radiation in the working plane is formed in the form of a line, i.e. a single melt pool is created, which, as noted above, is a disadvantage. Also a disadvantage is the low power of individual emitters.

Из уровня техники также известны работы Института лазерной техники Фраунгофского общества (являются наиболее близким аналогом), Additive Manufacturing: Perspectives for Diode Lasers, Christian Hinke, Simon Merkt, Florian Eibl, Johannes Schrage, Sebastian Bremen, 2015 High Power Diode Lasers and Systems Conference (HPD). Описание принципа в общих чертах. Описывают применение диодных модулей с оптоволоконным жгутом, но по факту в источнике ([5] Hengesbach, S. et al., "Brightness and average power as driver for advancements in diode lasers and their applications”, Proc. SPIE 9348, High-Power Diode Laser Technology and Applications XIII, 93480B 2015 ) описано применение жёстко встроенной мультилучевой лазерной линейки в печатной головке на портальной системе (use a fixed array of multiple spots simultaneously in a “print head” moved by a gantry system). The works of the Institute of Laser Technology of the Fraunhof Society are also known from the prior art (they are the closest analogue), Additive Manufacturing: Perspectives for Diode Lasers, Christian Hinke, Simon Merkt, Florian Eibl, Johannes Schrage, Sebastian Bremen, 2015 High Power Diode Lasers and Systems Conference ( HPD). Description of the principle in general terms. Describe the application of diode modules with a fiber optic bundle, but in fact in the source ([5] Hengesbach, S. et al., "Brightness and average power as a driver for advancements in diode lasers and their applications", Proc. SPIE 9348, High-Power Diode Laser Technology and Applications XIII, 93480B 2015 ) describes the use of a fixed array of multiple spots simultaneously in a “print head” moved by a gantry system).

В диссертации Флориана Айбеля (Florian Eibl) Laser Powder Bed Fusion of Stainless Steel with High Power Multi-Diode-Laser-Array, ISBN: 978-3-86359-587-6, описывается именно этот прототип, но с пятью диодными лазерами с оптоволоконными жгутами. Проблема здесь состоит в расположении фокусирующих объективов каждого диодного модуля. Первый объектив расположен по центру в строго вертикальном положении, остальные четыре по бокам с четырех сторон под углом, сделано это для того, чтоб иметь единую ванну расплава, что является большим недостатком.Florian Eibl's dissertation, Laser Powder Bed Fusion of Stainless Steel with High Power Multi-Diode-Laser-Array, ISBN: 978-3-86359-587-6, describes exactly this prototype, but with five fiber-optic diode lasers. harnesses. The problem here is the location of the focusing lenses of each diode module. The first lens is located in the center in a strictly vertical position, the other four on the sides on four sides at an angle, this was done in order to have a single melt pool, which is a big drawback.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Задачей, решаемой заявленным изобретением, является увеличение скорости построения деталей методом послойного лазерного плавления. Дополнительные позитивные эффекты - это отсутствие геометрической деформации лазерных пятен в рабочей плоскости, что приводит к стабильной интенсивности лазерного излучения в любой точке рабочего поля и соответственно приводит к улучшению качества изготовляемых деталей. Также упрощается конструкция станка в целом, ввиду отсутствия сложных и дорогих компонентов.The problem solved by the claimed invention is to increase the speed of building parts by layer-by-layer laser melting. Additional positive effects are the absence of geometric deformation of laser spots in the working plane, which leads to a stable intensity of laser radiation at any point in the working field and, accordingly, leads to an improvement in the quality of manufactured parts. The design of the machine as a whole is also simplified, due to the absence of complex and expensive components.

Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение скорости построения деталей методом послойного лазерного плавления и улучшение качества изготовляемых деталей. The technical result of the claimed invention is to increase the speed of building parts by layer-by-layer laser melting and improve the quality of manufactured parts.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что многолучевой растровый станок селективного лазерного плавления содержит полупроводниковые лазерные модули, портальную систему, выполненную в виде двух перпендикулярных к друг другу горизонтальным осям передвижения X и Y, каретку, установленную на упомянутых осях, рабочую головку, установленную на упомянутой каретке и содержащую оптическую систему фокусировки лазерных лучей, к которой посредством оптоволоконных жгутов подключены упомянутые полупроводниковые лазерные модули, двумя сканирующими головками и установленным между ними механизмом подачи проволоки или порошковым бункером с ракелем, камеру построения с платформой камеры построения, выполненной с возможностью перемещения по вертикальной оси Z и расположенной на платформе камеры построения детали, при этом система фокусировки лазерных лучей выполнена таким образом, что лазерные лучи расположены на расстоянии друг от друга равном либо превышающим ширину трека, образуя на детали треки с расстоянием между ними, равным либо превышающим ширину трека, причем система фокусировки выполнена таким образом, что лазерные лучи падают на деталь строго перпендикулярно к ней, и выполнена с возможностью изменения перехлеста треков, оплавленных лазерными лучами.The technical result of the claimed invention is achieved due to the fact that a multi-beam raster machine for selective laser melting contains semiconductor laser modules, a portal system made in the form of two horizontal axes of movement X and Y perpendicular to each other, a carriage mounted on the said axes, a working head mounted on said carriage and containing an optical system for focusing laser beams, to which said semiconductor laser modules are connected by means of fiber-optic bundles, two scanning heads and a wire feed mechanism or a powder hopper with a squeegee installed between them, a build chamber with a build camera platform, made with the ability to move along the vertical Z axis and the part building camera located on the platform, while the laser beam focusing system is designed in such a way that the laser beams are located at a distance from each other equal to or greater than the width of the tr eka, forming tracks on the part with a distance between them equal to or greater than the width of the track, and the focusing system is designed in such a way that the laser beams fall on the part strictly perpendicular to it, and is made with the possibility of changing the overlap of the tracks melted by the laser beams.

В варианте реализации заявленного технического решения оптическая система фокусировки лазерных лучей состоит из одной коллиматорной линзы и одной фокусирующей.In an embodiment of the claimed technical solution, the optical system for focusing laser beams consists of one collimator lens and one focusing lens.

В варианте реализации заявленного технического решения оптическая система фокусировки лазерных лучей выполнена с возможностью фокусировки нескольких лазерных лучей одним объективом, при этом торцы оптоволоконных жгутов расположены на расстоянии друг от друга равном либо превышающим ширину трека, при этом лазерные лучи сфокусированы с возможностью оплавления на детали не соединённых с друг другом треков. In the embodiment of the claimed technical solution, the optical system for focusing laser beams is made with the possibility of focusing several laser beams with one lens, while the ends of the fiber-optic bundles are located at a distance from each other equal to or greater than the track width, while the laser beams are focused with the possibility of melting on parts of unconnected with each other tracks.

В варианте реализации заявленного технического решения оптическая система фокусировки лазерных лучей выполнена с возможностью фокусировки нескольких лазерных лучей посредством использования отдельного объектива для каждого отдельного луча, при этом торцы оптоволоконных жгутов расположены на минимальном расстоянии равном диаметру объектива, причем лазерные лучи, сфокусированные через отдельные объективы с возможностью формирования дискретных треков при оплавлении детали.In an embodiment of the claimed technical solution, the optical system for focusing laser beams is configured to focus several laser beams by using a separate lens for each individual beam, while the ends of the fiber optic bundles are located at a minimum distance equal to the diameter of the lens, and the laser beams focused through separate lenses with the ability to formation of discrete tracks during melting of the part.

В варианте реализации заявленного технического решения оптическая система фокусировки лазерных лучей выполнена с возможностью установки перехлёста треков путём поворота рабочей головки на угол от 0° до 90° к направлению движения, при этом расстояние между лазерными лучами в проекции уменьшается с образованием перехлеста треков. In the embodiment of the claimed technical solution, the optical system for focusing laser beams is made with the possibility of setting track overlap by turning the working head at an angle from 0° to 90° to the direction of movement, while the distance between the laser beams in the projection decreases with the formation of track overlap.

В варианте реализации заявленного технического решения оптическая система фокусировки лазерных лучей выполнена с возможностью установки перехлёста треков путём передвижения рабочей головки, при этом рабочая головка жестко закреплена на каретке и выполнена с возможностью дискетного движения в направлении перпендикулярном направлению движения головки. In the embodiment of the claimed technical solution, the optical system for focusing laser beams is made with the possibility of setting the overlap of tracks by moving the working head, while the working head is rigidly fixed on the carriage and is made with the possibility of floppy movement in the direction perpendicular to the direction of movement of the head.

В варианте реализации заявленного технического решения оптическая система фокусировки лазерных лучей выполнена с возможностью установки перехлёста треков в зависимости от следующих параметров: материал из которого изготавливается деталь, мощность лазерного излучения, скорость движения рабочей головки, пористость готовой детали. In an embodiment of the claimed technical solution, the optical system for focusing laser beams is configured to set track overlap depending on the following parameters: the material from which the part is made, the laser radiation power, the speed of the working head, and the porosity of the finished part.

В варианте реализации заявленного технического решения полупроводниковые многомодовые лазерные модули выполнены с мощностью до 300 Вт.In an embodiment of the claimed technical solution, semiconductor multimode laser modules are made with a power of up to 300 watts.

В варианте реализации заявленного технического решения оптические волокна диаметром выполнены диаметром от 50 до 700 мкм.In an embodiment of the claimed technical solution, optical fibers with a diameter of 50 to 700 microns are made.

В варианте реализации заявленного технического решения полупроводниковые многомодовые лазерные модули выполнены с мощностью до 100 Вт, при этом оптические волокна выполнены с диаметром 50 - 100 мкм. In an embodiment of the claimed technical solution, semiconductor multimode laser modules are made with a power of up to 100 W, while optical fibers are made with a diameter of 50 - 100 μm.

В варианте реализации заявленного технического решения полупроводниковые многомодовые лазерные модули выполнены с возможностью модуляция мощности каждого отдельного модуля вне зависимости от других.In an embodiment of the claimed technical solution, the semiconductor multimode laser modules are configured to modulate the power of each individual module, regardless of the others.

Благодаря использованию портальной системы достигнута возможность перемещения рабочей головки с встроенной в неё оптической системой фокусировки лазерных лучей в двух плоскостях X и Y. Это позволяет достичь любой точки в рабочей плоскости. Для перемещения рабочей головки могут быть использованы шаговые, линейные, а также серводвигатели. Thanks to the use of a portal system, it is possible to move the working head with an optical system for focusing laser beams built into it in two planes X and Y. This allows you to reach any point in the working plane. To move the working head, stepper, linear, and servo motors can be used.

Полупроводниковые многомодовые лазерные модули с оптоволоконными жгутами выполнены с достаточной мощностью (до 300 Вт) и оптические волокна выполнены диаметром от 50 до 700 мкм. При использовании модулей с мощностью до 100 Вт и диаметром волокна 50 - 100 мкм достигается достаточная для плавления металлов интенсивность, т.е. применение таких модулей в станках селективного лазерного плавления оправдано. Одно из важных преимуществ данных модулей с оптоволоконным жгутом является более равномерное чем у оптоволоконных лазеров распределение интенсивности пятна, что приводит к улучшению качества деталей.Semiconductor multimode laser modules with fiber optic bundles are made with sufficient power (up to 300 W) and optical fibers are made with a diameter of 50 to 700 microns. When using modules with a power of up to 100 W and a fiber diameter of 50 - 100 μm, an intensity sufficient for melting metals is achieved, i.e. the use of such modules in machines for selective laser melting is justified. One of the important advantages of these modules with a fiber optic bundle is a more uniform spot intensity distribution than that of fiber optic lasers, which leads to improved part quality.

Осуществление расплавления с образованием дискретных ванн расплава путем разведения лазерных лучей друг от друга на такое минимальное расстояние, чтобы отдельные треки не пересекались и не образовывалась единая ванна расплава. Этот момент очень важен, так как позволяет достичь стабильных условий существования расплавленного металла в каждой из отдельных ванн расплава. Этот пункт отличает данное техническое решение от аналогов в которых стремятся получить единую ванну расплава в виде линии.The implementation of melting with the formation of discrete melt pools by diluting the laser beams from each other at such a minimum distance that the individual tracks do not intersect and a single melt pool does not form. This point is very important, as it allows achieving stable conditions for the existence of molten metal in each of the individual melt pools. This point distinguishes this technical solution from analogues in which they strive to obtain a single melt pool in the form of a line.

Одна из возможностей сфокусировать несколько лазерных лучей, это использовании одной оптической системы способной без критических искажений пропускать эти лучи. В данном случае торцы оптоволоконных жгутов находятся на минимально возможном расстоянии друг от друга, которое гарантирует дискретность треков.One of the ways to focus several laser beams is to use one optical system capable of transmitting these beams without critical distortion. In this case, the ends of the fiber optic bundles are located at the minimum possible distance from each other, which guarantees the discreteness of the tracks.

Вторая возможность, это фокусировать каждый луч через отдельный объектив. В данном варианте реализации заявленного технического решения используют простые оптические системы, к примеру телескопы диаметром 10 мм состоящие из двух линз, способные пропустить без искажений один лазерный луч. Каждый лазерный диодный модуль имеет свой фокусирующий объектив. Расстояние между треками зависит от размера оптики.The second possibility is to focus each beam through a separate lens. In this embodiment of the claimed technical solution, simple optical systems are used, for example, telescopes with a diameter of 10 mm, consisting of two lenses, capable of transmitting one laser beam without distortion. Each laser diode module has its own focusing lens. The distance between tracks depends on the size of the optics.

Очень важный момент, это расположение лазерных лучей относительно рабочей плоскости. При использовании обеих систем фокусировки все лучи проходят перпендикулярно к рабочей плоскости. Во всех станках, использующих сканаторную технологию отклонения лазерного луча, угол между лучом и рабочей плоскостью постоянно изменяется, что приводит к изменению формы и размера пятна в рабочей плоскости. Также это приводит к постоянно меняющемуся коэффициенту отражаемости лазерного излучения. Для систем с полупроводниковыми лазерными модулями с оптоволоконными жгутами пока тоже реализован лишь вариант с находящимися под углом периферийными лучами. A very important point is the location of the laser beams relative to the working plane. When using both focusing systems, all beams pass perpendicular to the working plane. In all machines using scanator laser deflection technology, the angle between the beam and the work plane is constantly changing, which leads to a change in the shape and size of the spot in the work plane. This also leads to a constantly changing reflectance of the laser radiation. For systems with semiconductor laser modules with fiber optic bundles, only the variant with peripheral beams at an angle has been implemented so far.

В варианте реализации технического решения реализована установка перехлёста треков осуществлена путём поворота оптической системы фокусировки лазерных лучей.In the embodiment of the technical solution, the installation of track overlap is implemented by turning the optical system for focusing laser beams.

В данном случае оптическая система фокусировки лазерных лучей любой из вышеназванных форм монтируется на поворотном устройстве. Лазерные лучи позиционируются в линию на определённом расстоянии друг от друга. При повороте данной системы расстояние между треками в рабочей плоскости сокращается. Тем самым, изменяя угол поворота системы имеется возможность установить желаемый перехлёст. In this case, an optical system for focusing laser beams of any of the above forms is mounted on a rotary device. Laser beams are positioned in a line at a certain distance from each other. When this system is rotated, the distance between tracks in the work plane is reduced. Thus, by changing the angle of rotation of the system, it is possible to set the desired overlap.

В варианте реализации технического решения реализована установка перехлёста треков осуществлена путём передвижения рабочей головки. В данном случае рабочая головка монтируется жёстко к каретке. Лазерные лучи расположены так же в линию на определённом расстоянии друг от друга. Перехлёст реализуется устанавливаемым сдвигом/движением каретки по соответствующей оси. In the embodiment of the technical solution, the installation of track overlap is implemented by moving the working head. In this case, the working head is mounted rigidly to the carriage. Laser beams are also arranged in a line at a certain distance from each other. The overlap is implemented by a settable shift/movement of the carriage along the corresponding axis.

В варианте реализации технического решения реализована возможность цифровой фото-документации оплавленного слоя и слоя нанесённого порошка без потери времени. Так как станок с портальной системой позволяет проезжать всё поле построения по двум осям (X, Y) то можно на соответствующую ось смонтировать сканерную головку по принципу планшетного сканера. При нанесении слоя порошка сканерная головка будет передвигаться вместе с ракелем и тем самым передавать информацию о состоянии слоя, выявляя, например, дефекты.In the embodiment of the technical solution, the possibility of digital photo-documentation of the melted layer and the layer of applied powder is implemented without loss of time. Since a machine with a portal system allows you to pass through the entire construction field along two axes (X, Y), you can mount the scanner head on the corresponding axis according to the principle of a flatbed scanner. When applying a layer of powder, the scanner head will move along with the squeegee and thereby transmit information about the state of the layer, revealing, for example, defects.

В варианте реализации заявленного технического решения предусмотрено построение проволокой. В данном варианте технологии используется не порошковая камера для построения, а проволока из соответствующего материала подающуюся в пятно лазерного луча специальным транспортёром. Также, как и в варианте с порошком возможна реализация многолучёвости и в дополнении есть возможность реализовать мультиматериальную версию технологии.In the embodiment of the claimed technical solution, construction is provided by wire. In this version of the technology, not a powder chamber is used for building, but a wire made of the appropriate material is fed into the laser beam spot by a special conveyor. Also, as in the powder version, it is possible to implement multipath and, in addition, it is possible to implement a multimaterial version of the technology.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Детали, признаки, а также преимущества настоящей изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:Details, features, and advantages of the present invention follow from the following description of the embodiments of the claimed technical solution using the drawings, which show:

Фиг. 1 - общий вид станка; Fig. 1 - general view of the machine;

Фиг. 2 - вид сверху портальной машины;Fig. 2 is a top view of the gantry machine;

Фиг. 3 - принципиальная схема применения полупроводниковых лазерных модулей с оптоволоконными жгутами;Fig. 3 is a schematic diagram of the use of semiconductor laser modules with fiber optic bundles;

Фиг. 4 - дискретные ванны расплава;Fig. 4 - discrete melt baths;

Фиг. 5 - фокусировка нескольких лазерных лучей через один объектив;Fig. 5 - focusing of several laser beams through one lens;

Фиг. 6 - фокусировка каждого лазерного луча через отдельный объектив;Fig. 6 - focusing of each laser beam through a separate lens;

Фиг. 7 - установка перехлёста треков путём поворота фокусирующей системы: а) рабочая головка находится перпендикулярно к направлению движения; б) рабочая головка находится под углом к направлению движения;Fig. 7 - installation of track overlap by turning the focusing system: a) the working head is perpendicular to the direction of movement; b) the working head is at an angle to the direction of movement;

Фиг. 8 - установка перехлёста треков путём передвижения рабочей головки; Fig. 8 - setting the overlap of tracks by moving the working head;

Фиг. 9 - возможность цифровой фото-документации оплавленного слоя и слоя нанесённого порошка без потери времени;Fig. 9 - the possibility of digital photo-documentation of the melted layer and the layer of applied powder without loss of time;

Фиг. 10 - построение проволокой.Fig. 10 - building with wire.

На фигурах цифрами обозначены следующие позиции: 1 - ось движения Х; 2 - ось движения Y; 3 - каретка с рабочей головкой; 4 - камера построения; 5 - полупроводниковые лазерные модули; 6 - оптоволоконные жгуты; 7 - оптическая система фокусировки лазерных лучей; 8 - деталь; 9 - платформа камеры построения; 10 - ось движения Z; 11 - порошковый бункер; 12 - ракель; 13 - лазерные лучи; 14 - расстояние между треками; 15 - треки; 16 - торцы оптоволоконных жгутов; 17 - коллимирующий оптический элемент; 18 - фокусирующий оптический элемент; 19 - объективы; 20 - перехлест треков; 21 - направление движения рабочей головки для построения треков/детали; 22 - угол поворота рабочей головки относительно направления движения; 23 - расстояние между лазерными лучами; 24 - направление дискретного сдвига рабочей головки для установки перехлеста треков; 25 - дефект; 26 - новый слой порошка; 27 - сканирующие головки; 28 - механизм подачи проволоки; 29 - проволока. The figures indicate the following positions: 1 - axis of motion X; 2 - axis of movement Y; 3 - carriage with working head; 4 - building chamber; 5 - semiconductor laser modules; 6 - fiber optic bundles; 7 - optical system for focusing laser beams; 8 - detail; 9 - build chamber platform; 10 - axis of movement Z; 11 - powder hopper; 12 - squeegee; 13 - laser beams; 14 - distance between tracks; 15 - tracks; 16 - ends of fiber optic bundles; 17 - collimating optical element; 18 - focusing optical element; 19 - lenses; 20 - track overlap; 21 - direction of movement of the working head for building tracks/details; 22 - angle of rotation of the working head relative to the direction of movement; 23 - distance between laser beams; 24 - the direction of the discrete shift of the working head to set the overlap of the tracks; 25 - defect; 26 - new layer of powder; 27 - scanning heads; 28 - wire feed mechanism; 29 - wire.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Многолучевой растровый станок селективного лазерного плавления (Фиг. 1) базируется на портальной системе (Фиг. 2) состоящей из двух перпендикулярных к друг другу осей передвижения X (1) и Y (2). Каретка (3) установленная на этих осях несёт оптическую систему фокусировки лазерных лучей (7), к которой через оптоволоконные жгуты (6) подключены полупроводниковые лазерные модули (5). Сфокусированные лазерные лучи (13) оплавляют порошок в камере построения (4) и тем самым генерируют деталь (8). Платформа камеры построения (9), двигаясь по оси Z (10), устанавливает заданную толщину слоя, из порошкового бункера (11) при помощи ракеля (12) наносится новый слой порошка и процесс построения повторяется.Multibeam raster selective laser melting machine (Fig. 1) is based on a portal system (Fig. 2) consisting of two axes of movement perpendicular to each other X (1) and Y (2). The carriage (3) mounted on these axes carries an optical system for focusing laser beams (7), to which semiconductor laser modules (5) are connected via fiber optic bundles (6). Focused laser beams (13) melt the powder in the build chamber (4) and thereby generate the part (8). The building chamber platform (9), moving along the Z axis (10), sets the specified layer thickness, a new layer of powder is applied from the powder hopper (11) using a squeegee (12), and the building process is repeated.

В отличии от систем, использующих лазерные сканаторы для отклонения луча, в данном случае лазерный луч проходит через встроенную в каретку рабочую головку (3) и тем самым перемещается по рабочей плоскости по осям X (1) и Y (2). Unlike systems that use laser scanners to deflect the beam, in this case the laser beam passes through the working head (3) built into the carriage and thereby moves along the working plane along the X (1) and Y (2) axes.

Камера построения (4) имеет стандартный вид, как и у сканаторных станков, её рабочая платформа передвигается по оси Z перпендикулярно к плоскости XY. Тем самым реализуется возможность построения деталей с тремя степенями свободы. Для перемещения рабочей головки могут быть использованы шаговые, линейные, а также серводвигатели. Для оплавления нанесённого слоя порошка в данном техническом решении используются полупроводниковые лазерные модули (5) (Фиг. 3) с оптоволоконными жгутами (6). Полупроводниковые многомодовые лазерные модули (5) имеют достаточную мощность (до 300 Вт) и оптические волокна диаметром от 50 до 700 мкм. При использовании модулей с мощностью до 100 Вт и диаметром волокна 50 - 100 мкм при фокусировке, например, 1:1 достигается достаточная для плавления металлов интенсивность излучения, т.е. применение таких модулей в станках селективного лазерного плавления оправдано. The construction chamber (4) has a standard view, like that of scanner machines, its working platform moves along the Z axis perpendicular to the XY plane. Thus, the possibility of constructing parts with three degrees of freedom is realized. To move the working head, stepper, linear, and servo motors can be used. To melt the applied layer of powder in this technical solution, semiconductor laser modules (5) (Fig. 3) with fiber optic bundles (6) are used. Semiconductor multimode laser modules (5) have sufficient power (up to 300 W) and optical fibers with a diameter of 50 to 700 microns. When using modules with a power of up to 100 W and a fiber diameter of 50 - 100 μm, with focusing, for example, 1: 1, an radiation intensity sufficient for melting metals is achieved, i.e. the use of such modules in machines for selective laser melting is justified.

Короткий рабочий отрезок (< 100 мм) реализуемый при использовании портальной системы позволяет фокусировать луч полупроводниковых лазерных модулей в рабочей плоскости на подложке или детали (8) в пятно диаметром 50 - 100 мкм. Одно из важных преимуществ данных модулей с оптоволоконным жгутом является более равномерное чем у оптоволоконных лазеров распределение интенсивности пятна. Что приводит к улучшению качества деталей.The short working distance (< 100 mm) implemented using the portal system allows focusing the beam of semiconductor laser modules in the working plane on the substrate or workpiece (8) into a spot with a diameter of 50 - 100 µm. One of the important advantages of these modules with a fiber optic bundle is a more uniform spot intensity distribution than that of fiber optic lasers. This leads to improved quality of parts.

Построение слоя детали происходит векторно, т.е. каретка с рабочей головкой (3) перемещается вдоль одной оси и происходит линейное оплавление порошка. На тех местах где должна быть построена деталь лазерные модули независимо друг от друга включаются, там, где деталь заканчивается, лазерные модули отключаются. The detail layer is built vectorially, i.e. the carriage with the working head (3) moves along one axis and linear melting of the powder occurs. At the places where the part is to be built, the laser modules are switched on independently of each other, where the part ends, the laser modules are switched off.

Также возможна модуляция мощности каждого отдельного модуля (5) вне зависимости от других. Как только данная часть детали построена, рабочая головка смещается по другой оси на заранее установленное расстояние и процесс повторяется до полного построения слоя. Для оплавления порошка может быть использовано различное количество лазерных модулей (5) (Фиг. 3). It is also possible to modulate the power of each individual module (5) independently of the others. As soon as this part of the part is built, the working head is shifted along the other axis by a predetermined distance and the process is repeated until the layer is completely built. A different number of laser modules (5) can be used to melt the powder (Fig. 3).

Для самых простых вариантов станков это может быть всего один модуль, соответственно для построения детали будет задействован один лазерный луч. For the simplest machine options, this can be just one module, respectively, one laser beam will be used to build the part.

Для дальнейшего ускорения процесса построения количество лазерных модулей и соответственно лучей может быть увеличено. Теоретически количество лучей ограничено лишь размерами рабочей камеры и станка. Для малых настольных станков технически разумное количество лучей может варьироваться от 1 до 20. Для больших промышленных станков количество лучей начинается от 20 может достигать несколько сотен или даже тысяч. Теоретически количество лучей не ограничено. Важным признаком данного технического решения являются дискретные, отдельные, не сливающиеся в одно целое, ванны расплава (Фиг. 4). То есть при прохождении нескольких лазерных лучей (13) через систему фокусировки (7) лазерные лучи (13) находятся на расстоянии друг от друга равном либо превышающим ширину трека (15), что в свою очередь приводит к образованию на детали (8) треков (15) с расстоянием между ними (10), равным либо превышающим ширину трека (15), при условии фокусировки в отношении 1:1. Тем самым достигаются условия, не позволяющие образоваться одной единой продолговатой ванне расплава.To further speed up the construction process, the number of laser modules and, accordingly, beams can be increased. Theoretically, the number of beams is limited only by the dimensions of the working chamber and the machine. For small desktop machines, a technically reasonable number of beams can vary from 1 to 20. For large industrial machines, the number of beams starting from 20 can reach several hundred or even thousands. Theoretically, the number of rays is not limited. An important feature of this technical solution are discrete, separate, not merging into one, melt baths (Fig. 4). That is, when several laser beams (13) pass through the focusing system (7), the laser beams (13) are at a distance from each other equal to or greater than the width of the track (15), which in turn leads to the formation of tracks on the part (8) ( 15) with a distance between them (10) equal to or greater than the width of the track (15), subject to focusing in a ratio of 1:1. Thus, conditions are achieved that do not allow the formation of one single elongated pool of melt.

Этот момент очень важен для качественного построения деталей, так как позволяет достичь стабильных условий существования расплавленного металла в каждой из отдельных ванн расплава. Этот пункт отличает данное техническое решение от аналогов в которых стремятся получить единую продолговатую ванну расплава в виде линии. При использовании нескольких лазерных лучей имеется два варианта фокусировки данных лучей, первый это фокусировка нескольких лучей одним объективом. (Фиг. 5). При этом методе торцы оптоволоконных жгутов (16) расположены на расстоянии друг от друга равном либо превышающим ширину трека (15), чтобы при прохождении оптической системы фокусировки лазерных лучей, в простейшем случае состоящей из одной коллиматорной линзы (17) и одной фокусирующей (18), сфокусированные лазерные лучи оплавляли на детали (8) треки, не соединённые с друг другом (15). Важным аспектом данной системы является пропускная способность оптики, позволяющая без деформации и других паразитных явлений сфокусировать несколько лазерных лучей. В программе по симуляции трассировки лучей было проверено, что оптикой с апертурой диаметром 50 мм могут быть сфокусированы до десяти лазерных лучей, лежащих на одной прямой. Как дополнительный вариант может использоваться компоновка оптоволоконных жгутов в виде матрицы 10 х 10, что позволит пропускать до 100 лазерных лучей и даст возможность варьировать геометрию фронта плавления в режиме 2D. This moment is very important for the high-quality construction of parts, as it allows achieving stable conditions for the existence of molten metal in each of the individual melt baths. This point distinguishes this technical solution from analogues in which they strive to obtain a single elongated melt pool in the form of a line. When using several laser beams, there are two options for focusing these beams, the first is focusing several beams with one lens. (Fig. 5). With this method, the ends of the fiber bundles (16) are located at a distance from each other equal to or greater than the width of the track (15), so that when passing through the optical system for focusing laser beams, in the simplest case consisting of one collimator lens (17) and one focusing lens (18) , the focused laser beams melted onto the parts (8) tracks that were not connected to each other (15). An important aspect of this system is the bandwidth of the optics, which makes it possible to focus several laser beams without deformation and other parasitic phenomena. In a ray tracing simulation program, it was verified that up to ten laser beams lying in a straight line can be focused with 50 mm diameter optics. As an additional option, the layout of fiber optic bundles in the form of a 10 x 10 matrix can be used, which will allow up to 100 laser beams to pass through and will make it possible to vary the geometry of the melting front in 2D mode.

Второй метод фокусировки нескольких лазерных лучей основан на применении более простых объективов. В данном случае используется один объектив для каждого отдельного луча (Фиг. 6). При использовании такой системы фокусировки торцы оптоволоконных жгутов расположены на минимальном расстоянии равном диаметру объектива, ввиду того что размеры объективов (19) не позволяют расположить их ближе. Лазерные лучи (13) проходя каждый через свой объектив (19) фокусируются на детали/подложке (8) формируя дискретные треки (15). The second method of focusing several laser beams is based on the use of simpler objectives. In this case, one lens is used for each individual beam (Fig. 6). When using such a focusing system, the ends of the fiber optic bundles are located at a minimum distance equal to the diameter of the lens, due to the fact that the dimensions of the lenses (19) do not allow them to be placed closer. Laser beams (13) passing through each lens (19) are focused on the part/substrate (8) forming discrete tracks (15).

Важно, что и в первом и во втором вариантах лазерные лучи падают на деталь строго перпендикулярно к ней. Это гарантирует отсутствие геометрических деформаций лазерного пятна, как это происходит при использовании сканаторов, и как следствие приводит к стабильной интенсивности по всей площади лазерного пятна. Константный угол лазерных лучей к подложке также приводит к более стабильному коэффициенту отражения, что также позитивно влияет на качество изготовляемых деталей. Для создания детали треки, оплавленные лазерными лучами должны иметь определённый перехлёст. Для качественного построения деталей должна быть предусмотрена возможность изменять перехлёст в зависимости от остальных параметров, таких как материал из которого изготавливается деталь, мощность лазерного излучения, скорость движения рабочей головки, пористость готовой детали. В данном техническом решении предусмотрено два варианта изменения перехлёста. При этом не имеет значения каким образом фокусируются лазерные лучи, одним объективом для всех лучей или каждый луч отдельным объективом. It is important that both in the first and second versions, the laser beams fall on the part strictly perpendicular to it. This guarantees the absence of geometric deformations of the laser spot, as occurs when using scanners, and as a result leads to a stable intensity over the entire area of the laser spot. The constant angle of the laser beams to the substrate also leads to a more stable reflection coefficient, which also has a positive effect on the quality of the manufactured parts. To create a part, tracks melted by laser beams must have a certain overlap. For high-quality construction of parts, it should be possible to change the overlap depending on other parameters, such as the material from which the part is made, the power of laser radiation, the speed of the working head, and the porosity of the finished part. This technical solution provides two options for changing the overlap. It does not matter how the laser beams are focused, with one lens for all beams or each beam with a separate lens.

Первый вариант - это установка перехлёста треков путём поворота оптической системы фокусировки лазерных лучей (Фиг. 7). при перпендикулярном расположении лучей (Фиг. 7а) к направлению движения рабочей головки (21) лазерные лучи (13) расположены на расстоянии друг от друга (23), отличном от 0 мм таким образом, чтобы треки (15) не перехлёстываются. Путём поворота рабочей головки (Фиг. 7б) на угол от 0° до 90° (22) к направлению движения (21) расстояние между лазерными лучами (13) в проекции уменьшается что в свою очередь приводит к перехлёсту (20) треков (15). The first option is to set track overlap by turning the optical system for focusing laser beams (Fig. 7). when the beams are perpendicular (Fig. 7a) to the direction of movement of the working head (21), the laser beams (13) are located at a distance from each other (23) different from 0 mm so that the tracks (15) do not overlap. By turning the working head (Fig. 7b) at an angle from 0° to 90° (22) to the direction of movement (21), the distance between the laser beams (13) in the projection decreases, which in turn leads to overlap (20) of the tracks (15) .

Таким образом имеется возможность в зависимости от угла поворота рабочей головки устанавливать любой нужный для процесса построения перехлёст. Второй вариант установки перехлёста не подразумевает никаких дополнительных агрегатов либо актуаторов. Нужный перехлёст треков устанавливается путём передвижения рабочей головки (Фиг. 8). При этом рабочая головка для установки перехлёста двигается дискретно в направлении перпендикулярном (24) направлению движения головки (21). Дискретный шаг сдвига лазерных лучей (13) устанавливается в программном обеспечении в зависимости от нужного перехлёста треков (20). Тем самым появляется более технологичная чем в первом варианте возможность установки перехлёста. Использование портальной системы позволяет реализовать режим цифровой фото-документации оплавленного слоя и слоя нанесённого порошка без потери времени на фотографирование слоёв (Фиг. 9). один из возможных вариантов реализации данного метода выглядит следующим образом.Thus, depending on the angle of rotation of the working head, it is possible to set any overlap necessary for the construction process. The second option for installing an overlap does not imply any additional units or actuators. The required track overlap is set by moving the working head (Fig. 8). In this case, the working head for setting the overlap moves discretely in the direction perpendicular (24) to the direction of movement of the head (21). The discrete step of the laser beam shift (13) is set in the software depending on the required track overlap (20). Thus, a more technologically advanced than in the first variant possibility of installing an overlap appears. The use of the portal system makes it possible to implement the mode of digital photo-documentation of the melted layer and the layer of applied powder without wasting time for photographing the layers (Fig. 9). one possible implementation of this method is as follows.

Рабочая головка с встроенной в неё оптической системы фокусировки лазерных лучей (7), порошковым бункером (11) с установленным на нём ракелем (12) для нанесения слоёв порошка и двумя сканирующими головками (27) после оплавления очередного слоя порошка начинает движение для нанесения нового слоя (26). The working head with an optical system for focusing laser beams (7) built into it, a powder hopper (11) with a squeegee (12) installed on it for applying powder layers and two scanning heads (27) after melting the next layer of powder, it starts moving to apply a new layer (26).

В это время одновременно включаются оба сканирующих модуля и первый по направлению движения рабочей головки (21) передаёт информацию о качестве построения предыдущего слоя и детали (8) в целом, выявляя возможные дефекты (25), а второй сканирующий модуль смонтированный после порошкового бункера передаёт информацию о состоянии вновь нанесённого слоя порошка, так же определяя возможные дефекты (25) и зоны с плохим нанесением порошка.At this time, both scanning modules are simultaneously turned on and the first one in the direction of movement of the working head (21) transmits information about the quality of the construction of the previous layer and the part (8) as a whole, revealing possible defects (25), and the second scanning module mounted after the powder hopper transmits information on the state of the newly applied powder layer, also identifying possible defects (25) and areas with poor powder application.

Если дефектов не выявлено, то рабочая головка сразу же начинает построение детали в обратном направлении, если дефекты выявлены, то возможно повторное нанесение порошка с другой стороны для улучшения покрытия детали порошком. Тем самым не нужно тратить время на фотографирование поверхности, как это делается при использовании цифровых фотокамер. Также этот метод гарантирует минимальные оптические искажения и большую разрешающую способность изображения.If no defects are found, then the working head immediately starts building the part in the opposite direction, if defects are found, then it is possible to reapply the powder on the other side to improve the coverage of the part with powder. Thus, you do not need to spend time photographing the surface, as is done when using digital cameras. This method also guarantees minimum optical distortion and high image resolution.

Портальная система позволяет реализовать также аддитивное построение деталей без послойного нанесения порошков. Вместо порошков можно применить проволоку (Фиг. 10). The portal system also makes it possible to implement the additive construction of parts without layer-by-layer application of powders. Instead of powders, wire can be used (Fig. 10).

Для этого в фокусируемый с помощью объектива (19) лазерный луч (13) с помощью специального механизма (28) подаётся проволока (29). Движением рабочей головки по одной из осей (21) создаётся трек (15) на детали (8). Дискретным сдвигом в направлении перпендикулярном (24) к движению головки устанавливается перехлёст и реализуется двухдимензиональное построение слоя. Данная модификация процесса может быть реализована как в однолучевом, так и в многолучевом вариантах. В многолучевом варианте также можно реализовать мультиматериальное построение деталей. Для этого питатели должны подавать в ванны расплава лазерных лучей проволоки из различных материалов. Таким образом появляется возможность менять материал не только послойно, как это может быть реализовано при использовании порошка, но и внутри каждого слоя.To do this, a wire (29) is fed into the laser beam (13) focused by the lens (19) using a special mechanism (28). The movement of the working head along one of the axes (21) creates a track (15) on the part (8). An overlap is established by a discrete shift in the direction perpendicular (24) to the movement of the head, and a two-dimensional construction of the layer is realized. This modification of the process can be implemented in both single-beam and multi-beam versions. In the multi-beam version, it is also possible to implement the multimaterial construction of parts. To do this, feeders must feed wires of various materials into the baths of the melt of laser beams. Thus, it becomes possible to change the material not only in layers, as can be done using powder, but also within each layer.

Claims (11)

1. Многолучевой растровый станок селективного лазерного плавления, содержащий полупроводниковые многомодовые лазерные модули, портальную систему, выполненную в виде двух перпендикулярных к друг другу горизонтальных осей передвижения X и Y, установленную на них каретку, рабочую головку, установленную на упомянутой каретке и содержащую оптическую систему фокусировки лазерных лучей, к которой посредством оптоволоконных жгутов подключены полупроводниковые многомодовые лазерные модули, две сканирующие головки и установленный между ними механизм подачи проволоки или порошковый бункер с ракелем и камеру построения с платформой камеры построения, выполненной с возможностью перемещения по вертикальной оси Z и расположенной на платформе камеры построения детали, отличающийся тем, что оптическая система фокусировки лазерных лучей выполнена с возможностью обеспечения перпендикулярного падения лазерных лучей на деталь и с возможностью изменения перехлеста треков, оплавленных лазерными лучами, при этом лазерные лучи расположены на расстоянии друг от друга, равном либо превышающим ширину трека, образуя на детали треки с расстоянием между ними, равным либо превышающим ширину трека.1. A multi-beam raster machine for selective laser melting, containing semiconductor multi-mode laser modules, a portal system made in the form of two horizontal movement axes X and Y perpendicular to each other, a carriage mounted on them, a working head mounted on the said carriage and containing an optical focusing system laser beams, to which semiconductor multimode laser modules, two scanning heads and a wire feed mechanism or a powder hopper with a squeegee installed between them and a build chamber with a build camera platform movable along the vertical Z axis and located on the camera platform are connected by means of fiber optic bundles construction of a part, characterized in that the optical system for focusing laser beams is made with the possibility of ensuring a perpendicular incidence of laser beams on the part and with the possibility of changing the overlap of tracks melted by laser beams, when e In this case, the laser beams are located at a distance from each other equal to or greater than the track width, forming tracks on the part with a distance between them equal to or greater than the track width. 2. Станок по п.1, отличающийся тем, что оптическая система фокусировки лазерных лучей состоит из одной коллиматорной линзы и одной фокусирующей.2. The machine according to claim 1, characterized in that the optical system for focusing laser beams consists of one collimator lens and one focusing lens. 3. Станок по п.1, отличающийся тем, что оптическая система фокусировки лазерных лучей выполнена с возможностью фокусировки лазерных лучей от каждого из лазерных модулей одним объективом с обеспечением оплавления на детали не соединенных друг с другом треков, при этом торцы оптоволоконных жгутов расположены на минимальном расстоянии, равном диаметру объектива. 3. The machine according to claim 1, characterized in that the optical system for focusing laser beams is made with the possibility of focusing laser beams from each of the laser modules with one lens to ensure melting on the details of tracks that are not connected to each other, while the ends of the fiber optic bundles are located at a minimum a distance equal to the lens diameter. 4. Станок по п.1, отличающийся тем, что оптическая система фокусировки лазерных лучей выполнена с возможностью фокусировки лазерных лучей от каждого из лазерных модулей отдельными объективами для каждого луча с обеспечением формирования дискретных треков при оплавлении детали, при этом торцы оптоволоконных жгутов расположены на минимальном расстоянии, равном диаметру объектива. 4. The machine according to claim 1, characterized in that the optical system for focusing laser beams is configured to focus laser beams from each of the laser modules with separate lenses for each beam, ensuring the formation of discrete tracks during melting of the part, while the ends of the fiber optic bundles are located at a minimum a distance equal to the lens diameter. 5. Станок по п.1, отличающийся тем, что оптическая система фокусировки лазерных лучей выполнена с возможностью установки перехлёста треков путём поворота рабочей головки на угол от 0° до 90° к направлению движения, при этом расстояние между лазерными лучами в проекции уменьшается с образованием перехлеста треков. 5. The machine according to claim 1, characterized in that the optical system for focusing laser beams is made with the possibility of setting the overlap of tracks by turning the working head at an angle from 0 ° to 90 ° to the direction of movement, while the distance between the laser beams in the projection decreases with the formation track overlap. 6. Станок по п.1, отличающийся тем, что оптическая система фокусировки лазерных лучей выполнена с возможностью установки перехлёста треков путём передвижения рабочей головки, при этом рабочая головка жестко закреплена на каретке и выполнена с возможностью дискретного движения в направлении, перпендикулярном направлению движения головки. 6. The machine according to claim 1, characterized in that the optical system for focusing laser beams is made with the possibility of setting the overlap of tracks by moving the working head, while the working head is rigidly fixed on the carriage and is made with the possibility of discrete movement in the direction perpendicular to the direction of movement of the head. 7. Станок по п.1, отличающийся тем, что оптическая система фокусировки лазерных лучей выполнена с возможностью установки перехлёста треков в зависимости от материала, из которого изготавливается деталь, мощности лазерного излучения, скорости движения рабочей головки и пористости готовой детали. 7. The machine according to claim 1, characterized in that the optical system for focusing laser beams is configured to set the overlap of tracks depending on the material from which the part is made, the power of laser radiation, the speed of movement of the working head and the porosity of the finished part. 8. Станок по п.1, отличающийся тем, что полупроводниковые многомодовые лазерные модули выполнены с мощностью до 300 Вт.8. The machine according to claim 1, characterized in that the semiconductor multimode laser modules are made with a power of up to 300 watts. 9. Станок по п.1, отличающийся тем, что оптоволоконные жгуты выполнены диаметром от 50 до 700 мкм.9. The machine according to claim 1, characterized in that the fiber optic bundles are made with a diameter of 50 to 700 microns. 10. Станок по п.1, отличающийся тем, что полупроводниковые многомодовые лазерные модули выполнены с мощностью до 100 Вт, при этом оптоволоконные жгуты выполнены диаметром 50-100 мкм. 10. The machine according to claim 1, characterized in that the semiconductor multimode laser modules are made with a power of up to 100 W, while the fiber optic bundles are made with a diameter of 50-100 microns. 11. Станок по п.1, отличающийся тем, что полупроводниковые многомодовые лазерные модули выполнены с возможностью модуляции мощности каждого отдельного модуля вне зависимости от других.11. The machine according to claim 1, characterized in that the semiconductor multimode laser modules are configured to modulate the power of each individual module, regardless of the others.
RU2022110759A 2019-10-23 Multibeam raster selective laser melting machine RU2791739C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2791739C1 true RU2791739C1 (en) 2023-03-13

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU151056U1 (en) * 2014-09-11 2015-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") POWDER LASER SINTERING DEVICE
US20160158889A1 (en) * 2013-12-16 2016-06-09 General Electric Company Control of solidification in laser powder bed fusion additive manufacturing using a diode laser fiber array
RU2632745C2 (en) * 2015-08-10 2017-10-09 Владимир Валентинович Павлов Multi-beam laser radiation source and device for handling materials with its use
RU2641945C2 (en) * 2013-04-29 2018-01-23 Марк С. ЗЕДИКЕР Devices, systems and methods of three-dimensional printing
CN110116499A (en) * 2018-02-07 2019-08-13 福特全球技术公司 The device and method of increasing material manufacturing for three-dimensional structure

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2641945C2 (en) * 2013-04-29 2018-01-23 Марк С. ЗЕДИКЕР Devices, systems and methods of three-dimensional printing
US20160158889A1 (en) * 2013-12-16 2016-06-09 General Electric Company Control of solidification in laser powder bed fusion additive manufacturing using a diode laser fiber array
RU151056U1 (en) * 2014-09-11 2015-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") POWDER LASER SINTERING DEVICE
RU2632745C2 (en) * 2015-08-10 2017-10-09 Владимир Валентинович Павлов Multi-beam laser radiation source and device for handling materials with its use
CN110116499A (en) * 2018-02-07 2019-08-13 福特全球技术公司 The device and method of increasing material manufacturing for three-dimensional structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7282797B2 (en) Additive manufacturing system and method
TWI705887B (en) Modeling apparatus and modeling method
CN107708969B (en) Multi-beam additive manufacturing
US9314972B2 (en) Apparatus for additive layer manufacturing of an article
US6534740B1 (en) Method and device for scanning the surface of an object with a laser beam
US20180345413A1 (en) Irradiation devices, machines, and methods for producing three-dimensional components
US7833000B2 (en) Optical modeling apparatus
KR101645562B1 (en) Laser irradiation device and laser irradiation method using thereof
JP2018518601A5 (en)
US20180003956A1 (en) Head device of three-dimensional modelling equipment having modelling light source array and polygonal mirror, and modelling plane scanning method using same
CA2951751A1 (en) 3d printing device for producing a spatially extended product
EP3793765B1 (en) Laser beam scanner with laser beams positioning optic, optical fibres and fibre termination optic
CN110799290A (en) Additive manufacturing apparatus comprising a gantry device using a reflective element to direct a laser beam to a moveable scanner
CN110406106B (en) Processing machine for producing three-dimensional components layer by layer
US20210252640A1 (en) Additive manufacturing systems and related methods utilizing optical phased array beam steering
EP3831518B1 (en) Lamination molding apparatus
RU2791739C1 (en) Multibeam raster selective laser melting machine
WO2021080448A1 (en) Multi-beam scanning machine for selective laser melting
KR101948587B1 (en) 3D printer using glass fiber
KR101849999B1 (en) A multi head assembly for 3D printer comprising arrays of light sources and polygon mirror, and a scanning method therewith
CN116685426A (en) Additive manufacturing systems utilizing risley prism beam steering and related methods
KR20170028068A (en) Three dimension structure printing apparatus having linear nozzle possible to line scane printing and method of the same
CN214489229U (en) Polygon scanning galvanometer device for ultrahigh-speed laser processing
JP2002254191A (en) Laser beam machining method and laser beam machining device
JP2002289948A (en) Laser optical device and laser beam machining method