CN100366374C - 一种粉末材料快速成形系统 - Google Patents

一种粉末材料快速成形系统 Download PDF

Info

Publication number
CN100366374C
CN100366374C CNB2006100187545A CN200610018754A CN100366374C CN 100366374 C CN100366374 C CN 100366374C CN B2006100187545 A CNB2006100187545 A CN B2006100187545A CN 200610018754 A CN200610018754 A CN 200610018754A CN 100366374 C CN100366374 C CN 100366374C
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser scanning
rapid forming
powder materials
laser
processing space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2006100187545A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1827283A (zh
Inventor
史玉升
黄树槐
陈国清
章文献
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Huake 3d Technology Co
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CNB2006100187545A priority Critical patent/CN100366374C/zh
Publication of CN1827283A publication Critical patent/CN1827283A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100366374C publication Critical patent/CN100366374C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种粉末材料快速成形系统，包括加工空间和激光扫描装置，加工空间由左、右落粉装置、保护镜、辊筒或刮板、工作腔体、工作缸体和工作缸活塞构成；该系统至少包括二台激光扫描装置，以及相同数量的保护镜，各激光扫描装置等距分布，所述工作腔体为真空工作腔，与加工空间内的其它部件的连接处保持气密封。本发明集CAD技术、CNC技术、激光加工、材料科学技术等于一体的高新技术装置。该快速成形装置克服目前粉末材料快速成形装置在质量、成形效率、成本、环保方面的不足，具有两个关键性的创新：多激光扫描，在真空环境下实现粉末材料快速成形。该系统可以提高粉末材料快速成形装置的成形质量和效率。

Description

一种粉末材料快速成形系统
技术领域
本发明属于快速制造领域，具体涉及一种粉末材料快速成形系统。
背景技术
目前粉末材料快速成形技术适用的材料有高分子、陶瓷、金属及复合材料。然而目前采用粉末材料快速成形技术的装置一般都采用单激光单扫描装置，见“一种直接制造金属零件的快速成形系统”(申请号为：CN200410061364.7公开日为：2005.06.29)。虽然它们能够实现复杂成形工艺，但是它们的成形效率比较低。另外，现有的粉末材料快速成形装置在成形过程中一般都通保护气体，如氮气、氩气等。使用保护性气体存在以下缺点：第一是增加了粉末材料快速成形的使用成本；第二是保护气体因残留在成形零件中，影响了成形零件的质量；第三是保护气体可能因为泄露而影响人身安全；第四是保护气体(氩、氦)排放入大气，造成环境污染。
发明内容
针对现有快速成形装置存在的不足，本发明提供了一种粉末材料快速成形系统，该系统可以提高快速成形零件的效率和质量。
本发明提供的一种粉末材料快速成形系统，包括加工空间和激光扫描装置，其中，加工空间由左、右落粉装置、保护镜、辊筒或刮板、工作腔体、工作缸体和工作缸活塞构成；其特征在于：该系统至少包括二台激光扫描装置，以及相同数量的保护镜，各激光扫描装置等距分布，所述工作腔体为真空工作腔，与加工空间内的其它部件的连接处保持气密封。
本发明系统采用多激光扫描头，可以提高快速成形零件的效率。同样一个零件，用多扫描装置完成需要的时间比单扫描装置完成的时间要短。本发明系统可以弥补目前粉末材料快速成形装置通保护气体所带来的成本、零件质量、人身安全、环保方面的不足。采用真空成形环境，存在以下优点：第一，可以隔离外界气氛对粉末材料成形的影响，也可以消除粉末材料在激光成形过程中所生成气氛的影响，有利于粉末材料快速成形过程中组分的控制；第二，采用真空成形环境，有利于消除球化作用，增加材料的润湿性，改善激光与材料的相互作用，从而有利于粉末材料的快速成形；第三，有利于增加粉末材料的流动性，有利于激光与材料相互作用过程中的脱水和脱气。
综上所述，本发明系统适合快速制造金属零件、陶瓷零件、高分子零件及复合材料零件。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为多激光器扫描头装置的布局示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明系统由加工空间和两台或两台以上的激光扫描装置构成。其中，加工空间7由左、右落粉装置1、4、保护镜组8、辊筒(或刮板)14、工作腔体9、工作缸体11和工作缸活塞12构成。
激光扫描装置由扫描头和与之相连的激光发生器构成。如图2所示，扫描头2、3、5、6等距分布于工作缸体11的上方。扫描头实现聚焦，激光扫描装置实现粉末材料的选择性激光快速成形。
为使它们的结构紧凑，扫描头的安装尺寸以及扫描场大小按分区扫描场等距方式布置。如示意图3所示，扫描场15为正方形，它被分成四个等分区域A、B、C、D，各区域分别由对应的扫描头2、3、5、6完成扫描。保护镜组8由四个保护镜组成，它们位于扫描头2、3、5、6的激光束出射点的正下方，等距安装，实现分区扫描。由激光扫描头2发射的激光束通过其下方的保护镜对其对应的等分区A进行扫描，同理，激光扫描头3、5、6负责扫描等分区B、C、D。多激光多扫描装置的单个激光扫描装置在计算机控制下扫描，它的两个或多个激光扫描装置在计算机控制下可实现同步扫描。当成形一个零件时，多激光扫描装置中的各个激光扫描装置在计算机控制下同时扫描零件的CAD三维实体切片层的不同部分。当成形多个零件时，多激光扫描装置中的各个激光扫描装置在计算机控制下可以分别扫描不同零件的切片层。
左、右落粉装置1和4内部装有粉末材料，其出粉口与工作腔体9相通。辊筒14位于工作腔体9里面，通过变频器控制的普通电机控制辊筒14沿水平方向作双向运动进行铺粉。从左落粉装置1到右落粉装置4或者右落粉装置4到左落粉装置1每运动一次铺粉一层；激光扫描装置位于左、右落粉装置10和11之间，在工作腔体9的顶部设有保护镜组8。保护镜组8内保护镜的个数与激光扫描装置中激光扫描头的个数相同，并分别位于对应的激光扫描头的正下方。
在工作腔体9的底部设有工作缸体11，其工作缸体11内设有工作缸活塞12，工作缸活塞12由单独的步进电机控制沿竖直方向上下运动。工作腔体9外接真空泵，工作腔体9与加工空间内的其它部件的连接处保持气密封，形成真空工作腔。激光扫描装置发出的激光束通过保护镜组8作用于工作缸活塞12上表面的待加工粉末上。每加工好一层，工作缸活塞12下降一层厚度的距离，图中，10表示已加工的部分工件；13表示多余的粉末材料。
该种装置中的多激光器可以是二氧化碳激光器、YAG激光器、光纤激光器、紫外激光器中的任意一种。如高分子、陶瓷、砂粉末材料的快速成形用二氧化碳激光器，金属粉末材料的快速成形用YAG激光器或光纤激光器。
本发明系统同现有的粉末材料快速成形装置的不同之处在于两个关键部分，其一是改变目前单激光单扫描装置为多激光器多扫描头装置，其二是改变目前通保护气体环境的工作腔体为真空环境工作腔体。

Claims (1)

1.一种粉末材料快速成形系统，包括加工空间和激光扫描装置，其中，加工空间由左、右落粉装置、保护镜、辊筒或刮板、工作腔体、工作缸体和工作缸活塞构成；其特征在于：该系统至少包括二台激光扫描装置，以及相同数量的保护镜，各激光扫描装置等距分布，所述工作腔体为真空工作腔，与加工空间内的其它部件的连接处保持气密封。
CNB2006100187545A 2006-04-12 2006-04-12 一种粉末材料快速成形系统 Expired - Fee Related CN100366374C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100187545A CN100366374C (zh) 2006-04-12 2006-04-12 一种粉末材料快速成形系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100187545A CN100366374C (zh) 2006-04-12 2006-04-12 一种粉末材料快速成形系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1827283A CN1827283A (zh) 2006-09-06
CN100366374C true CN100366374C (zh) 2008-02-06

Family

ID=36945946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006100187545A Expired - Fee Related CN100366374C (zh) 2006-04-12 2006-04-12 一种粉末材料快速成形系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100366374C (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102881572A (zh) * 2011-07-11 2013-01-16 刘莹 一种激光烧结制备晶体硅电池背电极的方法
CN102266942B (zh) * 2011-07-15 2013-06-05 华中科技大学 直接制造大型零部件的选区激光熔化快速成型设备
JP2016516886A (ja) * 2013-02-14 2016-06-09 レニショウ パブリック リミテッド カンパニーＲｅｎｉｓｈａｗ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 選択的レーザ固化装置及び方法
US9669583B2 (en) 2013-03-15 2017-06-06 Renishaw Plc Selective laser solidification apparatus and method
CN103962557B (zh) * 2014-05-05 2016-08-17 上海电气（集团）总公司 一种可分离的选区快速成形设备
CN104384514B (zh) * 2014-08-31 2016-09-14 江苏大学 一种水泵大型金属零件的3d打印装置及打印方法
CN105478766B (zh) * 2015-12-16 2018-01-23 阳江市五金刀剪产业技术研究院 一种制备千层钢板的方法
CN106113511B (zh) * 2016-08-25 2018-12-04 佛山市南海中南机械有限公司 一种3d打印机的落粉分配器及其落粉分配方法
CN107141004B (zh) * 2017-06-13 2020-02-14 华中科技大学 一种碳化硼复合材料及其制备方法
CN107443766B (zh) * 2017-07-06 2019-05-21 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种用于粉状介电原料填模操作的全自动铺粉装置
CN109434107B (zh) * 2018-12-06 2020-05-19 华中科技大学 一种多能束高效率增材制造方法
CN110802839A (zh) * 2019-11-26 2020-02-18 华南理工大学 一种适用于粘接剂喷射成型的下送粉装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4818562A (en) * 1987-03-04 1989-04-04 Westinghouse Electric Corp. Casting shapes
US5155321A (en) * 1990-11-09 1992-10-13 Dtm Corporation Radiant heating apparatus for providing uniform surface temperature useful in selective laser sintering
CN2372077Y (zh) * 1999-05-05 2000-04-05 华中理工大学 双轴联动扫描式选择性激光烧结装置
DE102004022386A1 (de) * 2004-05-01 2005-11-24 Laserinstitut Mittelsachsen E.V. Vorrichtung zur Herstellung von Mikrokörpern
CN2880469Y (zh) * 2006-04-12 2007-03-21 华中科技大学 一种粉末材料快速成形系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4818562A (en) * 1987-03-04 1989-04-04 Westinghouse Electric Corp. Casting shapes
US5155321A (en) * 1990-11-09 1992-10-13 Dtm Corporation Radiant heating apparatus for providing uniform surface temperature useful in selective laser sintering
CN2372077Y (zh) * 1999-05-05 2000-04-05 华中理工大学 双轴联动扫描式选择性激光烧结装置
DE102004022386A1 (de) * 2004-05-01 2005-11-24 Laserinstitut Mittelsachsen E.V. Vorrichtung zur Herstellung von Mikrokörpern
CN2880469Y (zh) * 2006-04-12 2007-03-21 华中科技大学 一种粉末材料快速成形系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN1827283A (zh) 2006-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100366374C (zh) 一种粉末材料快速成形系统
CN2880469Y (zh) 一种粉末材料快速成形系统
CN108817386B (zh) 用于多光束激光选区熔化成形的层间梳状拼接方法
CN103962557B (zh) 一种可分离的选区快速成形设备
CN104493492B (zh) 激光选区熔化与铣削复合加工设备及加工方法
CN101587074B (zh) 一种激光探针微区成分分析仪
CN100571938C (zh) 用于加工光学工件的车床
CN107922233A (zh) 增材制造工艺和制品
CN203791625U (zh) 一种可分离的选区快速成形装置
CN107138858A (zh) 大型工件激光清洗设备
US9109747B2 (en) Modular ceramic guideway member
CN109269985B (zh) 金属移动熔池内部缺陷的高频超声在线监测方法
CN201434840Y (zh) 一种激光探针微区成分分析仪
CN106770128A (zh) 快速三维探测光学元件亚表面缺陷的检测装置及检测方法
CN105983786B (zh) 一种采用激光实现玻璃加工的方法
CN106825944B (zh) 一种超快飞秒激光切割机
Valente et al. A Comparison of the merits of open-back, symmetric sandwich, and contoured back mirrors as light-weighted optics.
CN106111985A (zh) 群扫描激光选择性烧结或固化方法及其3d成型机
CN105149583A (zh) 铝材的激光选区熔化成形方法及其系统
CN102615281A (zh) 一种用于激光快速成形技术的分区域移动式光源扫描系统
CN105669014B (zh) 一种采用激光刻划玻璃加工方法
CN110052723A (zh) 一种同光源双振镜皮秒激光振镜设备
CN101032832A (zh) 激光三维加工陶瓷坯体方法与装置
CN104959731B (zh) 一种制备铝合金表面纳米多孔结构的激光方法
CN208358024U (zh) 一种适用于加工超硬材料的激光加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: WUHAN BINHU MECHANICAL & ELECTRICAL Co.,Ltd.

Assignor: Huazhong University of Science and Technology

Contract fulfillment period: 2009.8.25 to 2016.8.25

Contract record no.: 2009420010051

Denomination of invention: Powder materials rapid forming system

Granted publication date: 20080206

License type: Exclusive license

Record date: 20090908

LIC Patent licence contract for exploitation submitted for record

Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2009.8.25 TO 2016.8.25; CHANGE OF CONTRACT

Name of requester: WUHAN BINHU ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY INDUSTRY

Effective date: 20090908

EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract

Assignee: WUHAN BINHU MECHANICAL & ELECTRICAL Co.,Ltd.

Assignor: Huazhong University of Science and Technology

Contract record no.: 2009420010051

Date of cancellation: 20140529

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: WUHAN HUAKE 3D TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: HUAZHONG SCINECE AND TECHNOLOGY UNIV

Effective date: 20140827

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 430074 WUHAN, HUBEI PROVINCE TO: 430000 WUHAN, HUBEI PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20140827

Address after: 430000 No. 999, hi tech Avenue, East Lake hi tech Development Zone, Hubei, Wuhan

Patentee after: Wuhan Huake 3D Technology Co.

Address before: 430074 Hubei Province, Wuhan city Hongshan District Luoyu Road No. 1037

Patentee before: Huazhong University of Science and Technology

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080206

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee