CN104190927A - 一种同步送粉空间激光加工与三维成形方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同步送粉空间激光加工与三维成形方法及装置，将三维实体按形体简化和喷头熔覆扫描可达性原则分成若干成形单元，再将各成形单元分成若干层片，采用中空环形激光光内单束气载送粉方式，控制机械臂带动光内送粉喷头按预定轨迹在层片的填充区域和边界区域扫描移动，依次完成层片至整个单元的成形熔覆堆积成形。所述装置包括光内送粉喷头、激光发生器、机械臂、控制模块、传递光纤、气载送粉器和气源，所述控制模块分别与机械臂、激光发生器、气载送粉器相连，所述光内送粉喷头固定在机械臂的前端可随机械臂作空间运动。本发明能够实现在空间任意表面上熔覆加工和立体堆积成形，能进行悬垂、空腔等复杂结构零构件无支撑三维成形。

Description

一种同步送粉空间激光加工与三维成形方法及装置
技术领域
本发明涉及一种激光加工成形技术，具体涉及一种同步送粉空间激光加工与三维成形方法及装置。
背景技术
增材制造技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术。其中金属常用激光增材制造有两种方法：激光粉床选区烧结熔化和激光同步送料熔覆成形。选区烧结有粉床作支撑，能成形复杂形状、带悬垂结构的金属零件，但设备较昂贵，成本较高，成形尺寸受限。激光同步送料法熔覆成形金属可接近或达到锻件性能，成本较低，该工艺可与各种数控加工机床、移动机器人等集成，自由成形大尺寸三维实体；可在重要零部件表面熔覆高性能合金层，成倍提高寿命或赋予其特殊功能；可对机件进行破损位的修复再制造，使之起死回生；可灵活地完成固定地点、工程现场或战争前线装备的抢修、抢险等作业。激光同步送料熔覆加工与成形在很多领域已经成了先进的甚至不可或缺的加工成形手段。  
现有技术中，同步送粉激光三维成形的步骤为：首先将需成形实体的计算机三维模型用一系列水平面切片得到若干层片的二维截面模型，由光粉耦合喷头送出的激光束和金属粉末同时在成形面上聚焦和汇聚，聚焦光斑照射到粉斑上使之与基面浅表层同时快速熔化形成熔池，随着光粉耦合喷头按预定路径扫描，熔池快速凝固而形成固态熔道，这样按照各层片形状扫描成形，每成形完毕一层实体，光粉耦合喷头垂直上升一个层片高度距离，进行下一层扫描成形；将各层片叠层堆积，最后可得到三维成形实体。这种方法的实质是降维法，即将三维实体切片后降为多层水平平行的二维层片，然后各水平层片依次叠层垂直堆积成为三维实体，称为“垂直生长法”。三维成形的一个基本要求是光粉耦合喷头在二维层片内沿任意方向扫描时，光粉同轴以保持二者的耦合姿态不变，以得到各向同性的熔道，所以，为保持扫描各向同性，一般选用同轴送粉方法进行层片叠层堆积三维成形。同轴送粉的方式有两种：一种如美国专利（US5418350; US5477026; US5961862）、欧洲专利（WO2005028151）、日本专利（JP2005219060）等公开的同轴送粉喷头，其基本结构是采用在围绕实心聚焦激光束22周围倾斜布置环形或多道送粉管结构，再将输出的粉束23汇聚到激光束在成形基面上的聚焦光斑内，可称之为“光外送粉法”，如图1所示。光外送粉法为多路粉束汇聚，粉末发散，粉斑较为粗大，且在空间只有一个汇聚点，与光束可耦合区间短，不易耦合；另一种是专利CN2006101164131等公开的光内送粉喷头，它是将激光束22变换为中空的环形聚焦光束，然后将单根粉束23从环形光束内部与光束同轴垂直送到成形面上的聚焦光斑内，如图2所示。光内送粉法为单根粉束，粉束细长，粉斑细小，由于光粉真正同轴，故光粉耦合区间长，容易耦合。特别在送粉喷粉管的外围套装一保护气管时，粉束外围形成一环形气帘，可对粉束起到进一步集束和准直作用。
从现有同步送粉三维成形的方法可以看出，它是无支撑自由成形，水平分层堆积时只能以下层已熔覆的熔道作为上层的支撑，当成形悬垂件或空腔结构件时，上层相对下层会部分错位，形成表面“阶梯效应”,当错位过多或完全错位时将造成光、粉漏失和熔池流淌，甚至成形不能进行，如图3。在熔池张力作用下，上下层小错位尚可成形小角度倾斜壁结构，但不能成形大角度倾斜、悬垂或空腔等结构件。因此，目前同步送粉激光三维成形一般只能完成水平面的熔覆强化、修复和水平分层的三维成形，尚不能在立、斜、仰等空间任意表面上熔覆强化、修复和空间分层三维成形。文献（罗涛, 杨洗陈, 刘运武, 等. 三维激光同轴送粉系统及其工业应用. 制造技术与装备, 2005 (2): 121-123）设计了一种6自由度的同轴送粉系统，实现了喷头在一定倾角内摆动；文献（Wu X, Mei,J.Near net shape manufacture of components using direct laser fabrication technology.Journal of Materials Processing Technology,2003, 135(2-3):266-270）用激光同步送粉工艺制造出倾角小于30°的特征结构, 但对大倾角的结构还不能够制造。美国专利US2012/0100313A1报道了一种直立圆柱表面激光熔覆方法，粉束从激光束一侧倾斜向上喷射，利用粉、气流向上的分力托住熔池，然后圆柱转动、喷嘴相对母线移动完成立面熔覆。因为这种从激光一侧送粉的方法不是同轴送粉，仅适用于固定方向的熔覆，不能适应立面成形各向同性的要求，更不能实现空间任意表面上的三维成形。
目前同步送粉法激光三维熔覆和成形方法存在以下不足：（1）悬垂结构件分层三维成形中由于无支撑而造成悬垂边界上下层成形错位，轻者造成成形精度降低，形成表面“阶梯效应”；重者造成光粉漏失、熔池流淌，堆积成形不能持续；（2）仅能完成直立或小角度外倾等简单结构成形，不能完成大角度外倾、悬臂或空腔等复杂结构成形；（3）仅能进行水平面或小角度倾斜面的熔覆加工、修复或成形，不能在空间任意倾斜表面上进行熔覆加工、修复或三维堆积成形。因此，需要提供一种新的同步送粉空间激光加工与三维成形方法与装置，能够实现在空间任意倾斜面上熔覆加工和立体堆积成形，能进行空间连续变方向变姿态三维成形大角度外倾、悬臂、空腔等复杂结构零构件。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种同步送粉激光三维成形方法及装置，能够实现在空间任意表面上熔覆加工和立体堆积成形，能进行悬垂、空腔等复杂结构零构件无支撑三维成形。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种同步送粉空间激光加工与三维成形方法，包括如下步骤：
（1）将预计成形的多分支复杂三维实体按形体简化和喷头熔覆扫描可达性原则分成至少一个成形单元，并依次选择好各单元的成形顺序，每个成形单元具有各自的最佳成形生长方向和规则；
（2）将步骤（1）所得的成形单元沿叠层堆积方向分成若干层片，每一层片至少包含充填区域和边界区域中的一种；
（3）采用中空环形激光光内单束气载送粉方式，控制机械臂带动光内送粉喷头按预定轨迹在一个层片的边界区域和充填区域内扫描移动，分别完成该层片的熔覆堆积成形，扫描成形时，光内送粉喷头的光粉喷射轴线始终沿分层层片的法线方向，当充填区域和边界区域切片方向不一致，即层片不平行时，喷头需偏转方位分别完成不同区域的熔覆成形；
（4）完成一个层片的熔覆成形后，喷头沿后一层片的生长方向后退一个层片的距离，按照步骤（3）完成一个新层片的扫描熔覆成形，如此循环，直至完成整个成形单元的叠层堆积，其中，弯曲面的边界成形每层都需连续变化喷头方位，始终沿边界的弯曲方向叠加成形； 
（5）完成一个成形单元后，控制机械臂移动光内送粉喷头至下一个成形单元的起始位置，重复步骤（2）、（3）、（4），进行一个新成形单元的叠层堆积成形，如此循环，直至完成所有整个三维实体的分单元堆积。
上述技术方案中，所述步骤（2）中，所述充填区域的层片都与基面平行，所述层片之间相互平行；所述边界区域分层时沿边界面的垂直方向切片分层，当边界面为直面时，层片相互平行且为等厚层片，当边界面为弯曲面时，每一层片相互不平行不等厚。
一种同步送粉空间激光加工与三维成形装置，包括光内送粉喷头、激光发生器、机械臂、控制模块、传递光纤、气载送粉器和气源，所述控制模块分别与机械臂、激光发生器、气载送粉器相连，所述光内送粉喷头固定在机械臂的前端，所述激光发生器的激光输出经传递光纤连接到光内送粉喷头上端，所述气源的一个送气分支与气载送粉器连通，所述气载送粉器与光内送粉喷头内的喷粉管连通，所述喷粉管外围套设有准直气管，所述气源的另一个送气分支经管道与光内送粉喷头内的准直气管连通。 
上述技术方案中，所述喷粉管喷出的气载粉末压力可调节为0～0.2Mpa。
上述技术方案中，所述准直气管喷出的环形准直气压力可调节为0.05～0.3Mpa。
上述技术方案中，所述喷粉管直径与准直气管直径之比为1:2～1:6。
上述技术方案中，所述喷粉管出口伸出准直气管出口之外，伸出长度为0～20mm。
上述技术方案中，所述气源输出的气体为惰性气体。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1．本发明采用中空激光光内单束送粉方法，粉束的轨迹简单，易于控制；采用气载送粉方式，当光内送粉喷嘴轴线位于空间任意角度方位时，匹配调整气载粉末压力和环形准直气的压力，平衡重力的影响，使得单粉束在一定范围内达到细、挺、准、直，能使光、粉在成形面上精确耦合，将粉末准确送入熔池。本发明在光内送粉喷嘴轴线位于空间任意角度的情况下，光束、载气粉束、环形准直气都完全同轴，采用合适的粉气管结构和尺寸，合适的载粉和环形准直气压，合适的熔覆工艺参数，空间成形时，气载粉末和环形准直气的压力均正向将熔池压在成形面上，保证熔池凝固时间内不会流淌，可在空间任意角度基面上形成稳定熔道。
2、本发明对激光三维成形件采用空间分区域规划成形单元，每个单元可具有不同的分层方法和规划，各层片可平行或不平行，层片可等厚或不等厚，每层的边界层和充填层可能具有不同的堆积成形方向。因此，本发明不仅可以完成空间任意倾角表面的熔覆强化或修复，而且突破了传统同步送料激光三维成形工艺只能以水平面分层、自下而上成形简单实体的局限，能沿空间不同倾角方向进行熔覆成形和分层堆积，能在任意倾斜基面上加工成形和连续变方向完成含悬臂、空腔等复杂结构零构件的三维成形。
3.本发明对于带倾斜悬垂表面的三维实体，边界分层采用边界区域法，即始终垂直悬垂倾斜边界进行切片分层，叠层堆积成形中使其光粉喷射轴线始终处于成形单元外表面的切线方向，上下层基本全覆盖，无错位，可消除“台阶效应”，提高成形精度和降低表面粗糙度，分层时亦可适当加大层片厚度，在获得光滑的成形表面的同时，提高成形效率。
附图说明
图1是背景技术中现有光外送粉喷头原理图。
图2是背景技术中现有光内送粉喷头原理图。
图3是背景技术中现有弯曲边界水平分层错位示意图
图4是实施例一中本发明同步送粉空间激光加工与三维成形装置连接示意图。
图5是实施例一中本发明喷粉管与准直气管关系图。
图6是实施例二中本发明多分支结构件分单元成形方法示意图。
图7是实施例三中本发明单元分区域成形方法示意图。
图8是实施例三中本发明弯曲边界法向分层成形方法示意图。
图9是实施例四中本发明多个边界区域实体成形方法示意图。
图10是实施例五中本发明弯曲度相同边界面实体成形方法示意图。
图11是实施例六中本发明薄壁回转体成形方法示意图。
图12是实施例七中本发明任意倾斜角度基面上缺陷修复方法示意图。
其中：1、光内送粉喷头； 2、气源；3、气载送粉器；4、控制模块； 5、传输光纤；6、激光发生器；7、机械臂；8、成形件；9、喷粉管； 10、准直气管； 11、成形单元a；12、成形单元b；13、成形单元c；14、气载粉末；15、环形准直气；16充填区域；17、边界面；18、边界区域；19、基面；20、回转工作台；21、待修复表面；22、激光束；23、粉束。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：一种同步送粉空间激光加工与三维成形方法，包括如下步骤：
（1）将预计成形的多分支复杂三维实体按形体简化和喷头熔覆扫描可达性原则分成一个或若干个成形单元，并依次选择好各单元的成形顺序，每个成形单元具有各自的最佳成形生长方向和规则。
（2）将步骤（1）所得的成形单元沿叠层堆积方向分成若干层片，每一层片至少包含充填区域和边界区域中的一种；
（3）采用中空环形激光光内单束气载送粉方式，控制机械臂带动光内送粉喷头按预定轨迹在一个层片的边界区域和充填区域内扫描移动，分别完成该层片的熔覆堆积成形，扫描成形时，光内送粉喷头的光粉喷射轴线始终沿分层层片的法线方向，当充填区域和边界区域切片方向不一致，即层片不平行时，喷头可能需偏转方位分别完成不同区域的熔覆成形。
（4）完成一个层片的熔覆成形后，喷头可沿后一层片的生长方向后退一个层片的距离，按照步骤（3）完成一个新层片的扫描熔覆成形，边界区域成形时每层都需连续变化喷头方位，始终沿边界的弯曲方向叠加成形，上下层无错位，实现全覆盖，可避免层错造成的光粉漏失，并消除“阶梯效应”；如此循环，直至完成整个成形单元的叠层堆积； 
（5）完成一个成形单元后，控制机械臂移动光内送粉喷头至下一个成形单元的起始位置，重复步骤（2）、（3）、（4），进行一个新成形单元的叠层堆积成形，如此循环，直至完成所有整个三维实体的分单元堆积。
在本实施例中，边界区域分层原则为：沿边界面的垂直即法线方向切片分层。当边界面为直面时，层片相互平行且为等厚层片；当边界面为弯曲面时，每一层片相互可以不平行不等厚。充填区域分层原则为：层片都与基面平行，层片间也相互平行。
参见图4和5所示，一种同步送粉空间激光加工与三维成形装置，包括光内送粉喷头1、激光发生器6、机械臂7、控制模块4、传输光纤5、气载送粉器3和气源2，所述控制模块4分别与机械臂7、激光发生器6、气载送粉器3相连并控制机械臂7的运动，所述光内送粉喷头1固定在机械臂7的前端，可随机械臂7作空间运动，按照控制模块4给定的路径规划完成空间任意角度基面上的成形和连续变方位变姿态熔覆成形，得到成形件8。所述激光发生器6的激光输出经传输光纤5连接到光内送粉喷头1上端，所述气源2的一个送气分支与气载送粉器3连通，所述气载送粉器3与光内送粉喷头1内的喷粉管9连通，用于输送气载粉末14；所述喷粉管9外围套设有准直气管10，所述气源2的另一个送气分支经管道与准直气管10连通，用于输送环形准直气15。
在本实施例中，所述喷粉管9喷出的气载粉末14压力可调节为0～0.2Mpa，所述准直气管10喷出的环形准直气15压力可调节为0.05～0.3Mpa，所述喷粉管9直径与准直气管10直径之比为1:2～1:6，所述喷粉管9出口伸出准直气管10出口之外，伸出长度为0～20mm，所述气源2输出的气体为惰性气体。  
实施例二：参见图6所示，将3分支三维成形按形体简化和光内送粉喷头可达性原则分成a、b、c三个简单形体的成形单元，其中，成形单元a11的成形生长方向为a1，成形单元b12的成形生长方向为b1，成形单元c13的成形生长方向为c1，成形顺序为：首先完成对成形单元a11的成形，然后控制机械臂7移动光内送粉喷头1至成形单元b12的起始位置，在成形单元a11的侧壁上完成成形单元b12的成形，再控制机械臂7移动光内送粉喷头至成形单元c13的起始位置，在成形单元a11的另一侧完成成形单元c13的成形，以此类推，直至完成整个3分支三维实体的分单元堆积。
实施例三：参见图7和8所示，弯曲悬垂结构件的同步送粉空间激光加工与三维成形，采用分区域方法，将成形单元沿最佳生长堆积方向分成若干层片，每一层片分为边界区域18和充填区域16。边界区域18分层原则为：沿与边界面17始终垂直即沿边界面法线方向切片分层，当边界面为直面时，层片相互平行，当边界面为弯曲面时，每一层片相互可能不平行不等厚；充填区域16分层原则为：层片都与基面19平行，层片间也相互平行。完成一个层片的熔覆成形后，喷头沿层片的生长方向后退一个层片的距离，完成一个新层片的扫描熔覆成形。如此循环，直至完成整个成形单元的叠层堆积。对于弯曲的边界区域18，成形每层都需连续变化喷头方位，始终沿边界的法线方向叠加成形，分区域成形方法可实现上下层无错位全覆盖，可避免错层造成的光粉漏失，并消除“阶梯效应”。
实施例四：参见图9所示，实施例三中，成形单元可以包含一个或多个边界面17,即包含一个或多个边界区域18。 
实施例五：参见图10所示，成形单元的多个边界面17相互平行或弯曲度相同时，充填区域16可与边界区域18的分层方向一致，即充填区域16和边界区域18的分层原则均为沿与边界面17始终垂直即沿边界面法线方向切片分层。
实施例六：参见图11所示，弯曲薄壁回转结构件同步送粉空间激光加工与三维成形，根据薄壁结构特征仅分为边界区域18,沿弯曲的边界面17的垂直方向切片分层。控制机械臂7夹持光内送粉喷头1转向边界面法线方向进行熔覆成形，同时由回转工作台20带动基面19作回转运动，回转一圈，堆积一层，然后按预定轨迹控制机械臂7夹持光内送粉喷头1后退一层片距离进行后一层的堆积，直至完成整个薄壁回转件的叠层堆积。
实施例七：参见图12所示，任意倾斜角度基面上破损部位空间激光加工与三维成形修复方法，以待修复表面21的破损部位形状为充填区域16，将充填区域16进行分层，层片都与待修复表面60平行。控制机械臂7夹持光内送粉喷头1完成一个层片的熔覆成形后，按预定轨迹控制机械臂7夹持光内送粉喷头1后退一层片距离进行后一层的堆积，直至完成整个破损位的叠层充填堆积修复成形。

Claims (8)

1.一种同步送粉空间激光加工与三维成形方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将预计成形的多分支复杂三维实体按形体简化和喷头熔覆扫描可达性原则分成至少一个成形单元，并依次选择好各单元的成形顺序，每个成形单元具有各自的最佳成形生长方向和规则；
（2）将步骤（1）所得的成形单元沿叠层堆积方向分成若干层片，每一层片至少包含充填区域和边界区域中的一种；
（3）采用中空环形激光光内单束气载送粉方式，控制机械臂带动光内送粉喷头按预定轨迹在一个层片的边界区域和充填区域内扫描移动，分别完成该层片的熔覆堆积成形，扫描成形时，光内送粉喷头的光粉喷射轴线始终沿分层层片的法线方向，当充填区域和边界区域切片方向不一致，即层片不平行时，喷头需偏转方位分别完成不同区域的熔覆成形；
（4）完成一个层片的熔覆成形后，喷头沿后一层片的生长方向后退一个层片的距离，按照步骤（3）完成一个新层片的扫描熔覆成形，如此循环，直至完成整个成形单元的叠层堆积，其中，弯曲面的边界成形每层都需连续变化喷头方位，始终沿边界的弯曲方向叠加成形； 
（5）完成一个成形单元后，控制机械臂移动光内送粉喷头至下一个成形单元的起始位置，重复步骤（2）、（3）、（4），进行一个新成形单元的叠层堆积成形，如此循环，直至完成所有整个三维实体的分单元堆积。
2.根据权利要求1所述的一种同步送粉空间激光加工与三维成形方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述充填区域的层片都与基面平行，所述层片之间相互平行；
所述边界区域分层时沿边界面的垂直方向切片分层，当边界面为直面时，层片相互平行且为等厚层片，当边界面为弯曲面时，每一层片相互不平行不等厚。
3.一种同步送粉空间激光加工与三维成形装置，其特征在于：包括光内送粉喷头、激光发生器、机械臂、控制模块、传递光纤、气载送粉器和气源，所述控制模块分别与机械臂、激光发生器、气载送粉器相连，所述光内送粉喷头固定在机械臂的前端，所述激光发生器的激光输出经传递光纤连接到光内送粉喷头上端，所述气源的一个送气分支与气载送粉器连通，所述气载送粉器与光内送粉喷头内的喷粉管连通，所述喷粉管外围套设有准直气管，所述气源的另一个送气分支经管道与光内送粉喷头内的准直气管连通。
4.根据权利要求3所述的一种同步送粉空间激光加工与三维成形装置，其特征在于：所述喷粉管喷出的气载粉末压力范围为0～0.2Mpa。
5.根据权利要求3所述的一种同步送粉空间激光加工与三维成形装置，其特征在于：所述准直气管喷出的环形准直气压力范围为0.05～0.3Mpa。
6.根据权利要求3所述的一种同步送粉空间激光加工与三维成形装置，其特征在于：所述喷粉管直径与准直气管直径之比为1:2～1:6。
7.根据权利要求3所述的一种同步送粉空间激光加工与三维成形装置，其特征在于：所述喷粉管出口伸出准直气管出口之外，伸出长度为0～20mm。
8.根据权利要求3所述的一种同步送粉空间激光加工与三维成形装置，其特征在于：所述气源输出的气体为惰性气体。
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Cited By (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104625059A (zh) * 2015-01-21 2015-05-20 大连理工大学 一种无支撑倾斜结构的激光近净成形方法
CN104651832A (zh) * 2015-03-13 2015-05-27 苏州大学 用于大型金属零件的表面修复工艺
CN104959599A (zh) * 2015-06-11 2015-10-07 大连理工大学 一种采用激光快速成形复杂曲面金属薄壁件的方法
CN105108144A (zh) * 2015-09-28 2015-12-02 苏州大学 一种无基体无支撑金属零件激光熔覆自由成形方法
CN105648436A (zh) * 2016-01-21 2016-06-08 苏州大学 曲率实体件激光熔覆成形工艺及装置
CN105665703A (zh) * 2016-03-09 2016-06-15 苏州大学 一种激光3d成形弯曲结构件的方法
CN105773963A (zh) * 2015-12-27 2016-07-20 上海孩子国科教设备有限公司 激光成型3d打印装置及实现方法
CN105772724A (zh) * 2016-04-30 2016-07-20 苏州柯莱得激光科技有限公司 一种提高激光金属3d成形件质量的方法
CN105798304A (zh) * 2015-01-15 2016-07-27 空中客车德国运营有限责任公司 强化部件和用于制造强化部件的方法
CN105834426A (zh) * 2016-05-24 2016-08-10 苏州大学 空腔零件激光3d成形工艺
CN106216678A (zh) * 2016-09-29 2016-12-14 苏州大学 激光成形均匀变高零件的方法
CN106583724A (zh) * 2016-12-20 2017-04-26 沈阳鼓风机集团股份有限公司 一种复杂表面垂直金属薄壁件的激光快速成形方法
CN106825581A (zh) * 2016-12-30 2017-06-13 青岛卓思三维智造技术有限公司 金属表面重熔方法及装置
CN107262713A (zh) * 2017-05-08 2017-10-20 广东工业大学 一种光内同轴送粉激光冲击锻打复合加工成形装置及方法
CN107385430A (zh) * 2017-05-27 2017-11-24 广东工业大学 一种不等宽构件多姿态变光斑激光冲击锻打复合成形系统及方法
CN108359979A (zh) * 2018-04-23 2018-08-03 江苏大学 对柱状金属零件沿流线方向激光熔覆成形的方法及设备
CN108380878A (zh) * 2018-04-23 2018-08-10 广东大族粤铭激光集团股份有限公司 一种增减材复合成型设备及加工方法
CN108381176A (zh) * 2018-04-23 2018-08-10 广东大族粤铭激光集团股份有限公司 一种带有外部轴的同轴送粉增减材复合成形机及加工方法
CN110369727A (zh) * 2019-09-02 2019-10-25 合肥工业大学智能制造技术研究院 一种选择性激光熔化加工无纵向支撑水平悬空结构的方法
US20190358736A1 (en) * 2018-05-25 2019-11-28 General Electric Company Method to control additive manufacturing builds using laser angle of incidence
EP3067184B1 (en) * 2015-03-10 2020-07-22 Siemens Industry Software Inc. Apparatus and method for additive manufacturing
CN111496251A (zh) * 2020-03-30 2020-08-07 昆明七零五所科技发展有限责任公司 一种无需支撑的金属选区熔融直接成型3d打印方法
CN111604596A (zh) * 2020-05-28 2020-09-01 华北水利水电大学 十字型接头双侧旋转激光-tig电弧的焊接方法及夹持工装
CN112496344A (zh) * 2021-02-02 2021-03-16 季华实验室 一种直接金属沉积增材制造设备
CN112703078A (zh) * 2019-06-07 2021-04-23 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 用于工件表面处理的同轴粉末喷嘴顶头模块
CN112760639A (zh) * 2020-12-25 2021-05-07 西安鑫精合智能制造有限公司 一种筒状零件内壁涂层加工方法及系统、终端设备
CN113059162A (zh) * 2021-04-08 2021-07-02 重庆大学 复杂曲面零件缺陷修复方法
CN113182534A (zh) * 2021-05-31 2021-07-30 南京中科煜宸激光技术有限公司 送粉装置及具有送粉装置的激光熔覆增材制造系统与方法
CN113996884A (zh) * 2021-11-26 2022-02-01 西南交通大学 弯曲空心结构件电弧熔丝增材制造方法
CN114131050A (zh) * 2021-12-13 2022-03-04 深圳市华阳新材料科技有限公司 一种无支撑3d打印方法
CN114632945A (zh) * 2022-03-18 2022-06-17 南华大学 激光金属直接成形工艺的形貌误差补偿方法
CN115786909A (zh) * 2023-01-09 2023-03-14 西安国盛激光科技有限公司 导卫激光熔覆修复方法
WO2023102918A1 (zh) * 2021-12-08 2023-06-15 苏州中科煜宸激光智能科技有限公司 立面斜壁墙的激光熔覆堆积实验方法

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2542044B (en) * 2014-06-04 2020-06-17 Mitsubishi Hitachi Power Sys Repair system, repair-data providing apparatus and repair-data generation method
CN107073584B (zh) * 2014-11-21 2019-01-08 西门子公司 制造部件的方法以及该部件
US10889067B1 (en) * 2015-04-13 2021-01-12 Lockheed Martin Corporation Tension-wound solid state additive manufacturing
JP6661920B2 (ja) * 2015-08-26 2020-03-11 セイコーエプソン株式会社 ３次元形成装置
US10525628B2 (en) * 2016-04-28 2020-01-07 Wisconsin Alumni Research Foundation Systems and methods for controlling support structures in manufacturing
DE102016125166A1 (de) * 2016-12-21 2018-06-21 Ernst-Abbe-Hochschule Jena Verfahren und Vorrichtung zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes aus einem durch Abkühlung verfestigbaren Material mit einer temperaturabhängigen Viskosität
CN106513995A (zh) * 2016-12-26 2017-03-22 浙江久恒光电科技有限公司 用于平面类阀门密封面的激光表面强化加工设备及其加工方法
JP6936580B2 (ja) * 2017-02-08 2021-09-15 株式会社神戸製鋼所 積層制御装置、積層制御方法及びプログラム
GB201706804D0 (en) * 2017-04-28 2017-06-14 Rolls Royce Plc ALM base plate, system and method
GB201712002D0 (en) * 2017-07-26 2017-09-06 Rolls Royce Plc Curved plate production by additive layer manufacture
CN109396429B (zh) * 2017-08-17 2021-03-26 中国科学院金属研究所 一种改善激光增材制造合金结构钢组织和力学性能方法
JP6737762B2 (ja) * 2017-11-15 2020-08-12 株式会社神戸製鋼所 造形物の製造方法及び製造装置
US11980968B2 (en) * 2017-11-29 2024-05-14 Lincoln Global, Inc. Methods and systems for additive tool manufacturing
JP6738789B2 (ja) * 2017-11-29 2020-08-12 株式会社神戸製鋼所 積層造形物の設計方法、製造方法、及び製造装置、並びにプログラム
WO2019116452A1 (ja) * 2017-12-12 2019-06-20 株式会社ニコン 処理装置及び処理方法、加工方法、並びに、造形装置及び造形方法
JP7010308B2 (ja) * 2018-01-31 2022-01-26 株式会社ニコン 処理装置及び処理方法
US11167375B2 (en) 2018-08-10 2021-11-09 The Research Foundation For The State University Of New York Additive manufacturing processes and additively manufactured products
CN109023350A (zh) * 2018-09-11 2018-12-18 华侨大学 一种喷雾增强吸收激光熔覆的装置及其方法
JP7146576B2 (ja) * 2018-10-29 2022-10-04 芝浦機械株式会社 積層造形装置、積層造形方法、及びプログラム
CN110004440A (zh) * 2019-03-29 2019-07-12 西安必盛激光科技有限公司 一种激光熔覆用可调整送粉状态的送粉器
JP7362306B2 (ja) * 2019-06-11 2023-10-17 ニデックマシンツール株式会社 三次元積層装置および方法
CN110641016A (zh) * 2019-09-16 2020-01-03 杭州德迪智能科技有限公司 一种粉末三维成形装置及方法
JP2021085060A (ja) * 2019-11-27 2021-06-03 三菱重工業株式会社 三次元造形装置及び三次元造形方法
CN110901063A (zh) * 2019-12-18 2020-03-24 杭州德迪智能科技有限公司 一种靶向诱导与定向能复合三维成形装置及方法
CN110952087B (zh) * 2019-12-20 2024-07-02 西安交通大学 一种超高速激光熔覆工艺用同轴送粉头
CN111058041B (zh) * 2020-02-28 2024-03-22 新密蓝火激光科技有限公司 一种激光熔覆用基体边沿粉末挡截装置
CN111962067A (zh) * 2020-08-24 2020-11-20 常熟智造激光装备研究院有限公司 一种激光熔覆用送粉装置
CN112059186B (zh) * 2020-11-11 2021-01-15 中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司 带倾斜面的成形件及其成形方法
CN112853343B (zh) * 2020-12-31 2023-11-10 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司烟台分公司 一种自变焦激光熔覆成形装置及方法
US20240173773A1 (en) * 2021-03-24 2024-05-30 Nikon Corporation Build apparatus and build method
CN113427755B (zh) * 2021-06-30 2022-06-07 湖南华曙高科技股份有限公司 一种3d打印方法及3d打印设备
CN113755834A (zh) * 2021-07-01 2021-12-07 江苏智远激光装备科技有限公司 一种铜合金口模玻璃模具内腔激光熔覆镍基合金粉末工艺
CN113510250B (zh) * 2021-07-20 2024-05-17 苏州研拓自动化科技有限公司 多材料高精度高速增减材一体智能制造装备
CN113816632B (zh) * 2021-09-14 2022-07-19 中建材创新科技研究院有限公司 一种粉料进料装置及煅烧机
CN114147235B (zh) * 2021-10-19 2024-01-16 北京星航机电装备有限公司 一种激光选区熔化成形翼舵结构清粉孔封堵装置和方法
CN114896720B (zh) * 2022-04-26 2024-06-25 华中科技大学 航空发动机叶片表面的激光熔覆路径规划方法及系统
CN115319116B (zh) * 2022-07-20 2024-01-12 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种交叉构型零件激光送粉3d打印成形方法
JP2024077972A (ja) * 2022-11-29 2024-06-10 住友重機械ハイマテックス株式会社 ガスシールド方法及び二重ガスノズル並びに外付けノズル外筒
CN117282994B (zh) * 2023-11-24 2024-02-13 山西通创智能制造股份有限公司 一种增材制造修复机器人

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005219060A (ja) * 2004-02-03 2005-08-18 Toyota Motor Corp 粉末金属肉盛ノズル
US20060065650A1 (en) * 2004-09-30 2006-03-30 Wen Guo Compact coaxial nozzle for laser cladding
CN101214582A (zh) * 2008-01-14 2008-07-09 北京紫色光激光技术有限公司 移动式激光修复设备及其修复方法
CN101774084A (zh) * 2010-01-09 2010-07-14 苏州大学 一种光、粉、气同轴输送激光熔覆成形制造的方法及装置
CN203992397U (zh) * 2014-08-11 2014-12-10 苏州大学 一种同步送粉空间激光加工与三维成形装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5121329A (en) * 1989-10-30 1992-06-09 Stratasys, Inc. Apparatus and method for creating three-dimensional objects
FR2685922B1 (fr) 1992-01-07 1995-03-24 Strasbourg Elec Buse coaxiale de traitement superficiel sous irradiation laser, avec apport de materiaux sous forme de poudre.
US5362427A (en) * 1993-05-10 1994-11-08 Mitchell Jr Porter H Method and apparatus for manufacturing an article using a support structure for supporting an article during manufacture therefor
US5747026A (en) 1993-10-15 1998-05-05 University Of Alabama At Birmingham Research Foundation Antioxidants
US5961862A (en) 1995-11-30 1999-10-05 The Regents Of The University Of California Deposition head for laser
DE19548496A1 (de) * 1995-12-22 1997-06-26 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Laserbearbeitungskopf und Verfahren zum Laserschweißen
US5993549A (en) * 1996-01-19 1999-11-30 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt E.V. Powder coating apparatus
US6405095B1 (en) * 1999-05-25 2002-06-11 Nanotek Instruments, Inc. Rapid prototyping and tooling system
US6756561B2 (en) * 1999-09-30 2004-06-29 National Research Council Of Canada Laser consolidation apparatus for manufacturing precise structures
US6504127B1 (en) * 1999-09-30 2003-01-07 National Research Council Of Canada Laser consolidation methodology and apparatus for manufacturing precise structures
FR2823688B1 (fr) * 2001-04-24 2003-06-20 Commissariat Energie Atomique Dispositif de fusion de matiere par faisceau laser
US20050056628A1 (en) 2003-09-16 2005-03-17 Yiping Hu Coaxial nozzle design for laser cladding/welding process
US7458765B2 (en) * 2005-09-23 2008-12-02 Fraunhofer Usa Diamond hard coating of ferrous substrates
CN101148760B (zh) * 2006-09-22 2010-07-21 苏州大学 激光加工成形制造光内送粉工艺与光内送粉喷头
US7741578B2 (en) * 2007-10-19 2010-06-22 Honeywell International Inc. Gas shielding structure for use in solid free form fabrication systems
CN101643900A (zh) * 2008-08-06 2010-02-10 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种气帘保护式三维同轴激光送粉头
US9168613B2 (en) 2010-10-22 2015-10-27 Paul T. Colby Vertical laser cladding system
GB201106623D0 (en) * 2011-04-20 2011-06-01 Rolls Royce Plc Laser beam intensity distribution
CN103074625B (zh) * 2013-01-16 2015-01-21 上海交通大学 一种可移动式激光熔覆及修复系统
CN103668187B (zh) * 2013-12-23 2016-08-17 上海彩石激光科技有限公司 硬质合金随钻测井工具激光自动化修复设备及其修复方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005219060A (ja) * 2004-02-03 2005-08-18 Toyota Motor Corp 粉末金属肉盛ノズル
US20060065650A1 (en) * 2004-09-30 2006-03-30 Wen Guo Compact coaxial nozzle for laser cladding
CN101214582A (zh) * 2008-01-14 2008-07-09 北京紫色光激光技术有限公司 移动式激光修复设备及其修复方法
CN101774084A (zh) * 2010-01-09 2010-07-14 苏州大学 一种光、粉、气同轴输送激光熔覆成形制造的方法及装置
CN203992397U (zh) * 2014-08-11 2014-12-10 苏州大学 一种同步送粉空间激光加工与三维成形装置

Cited By (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105798304A (zh) * 2015-01-15 2016-07-27 空中客车德国运营有限责任公司 强化部件和用于制造强化部件的方法
CN105798304B (zh) * 2015-01-15 2018-12-14 空中客车德国运营有限责任公司 强化部件和用于制造强化部件的方法
CN104625059A (zh) * 2015-01-21 2015-05-20 大连理工大学 一种无支撑倾斜结构的激光近净成形方法
EP3067184B1 (en) * 2015-03-10 2020-07-22 Siemens Industry Software Inc. Apparatus and method for additive manufacturing
CN104651832A (zh) * 2015-03-13 2015-05-27 苏州大学 用于大型金属零件的表面修复工艺
CN104959599A (zh) * 2015-06-11 2015-10-07 大连理工大学 一种采用激光快速成形复杂曲面金属薄壁件的方法
CN104959599B (zh) * 2015-06-11 2017-04-12 大连理工大学 一种采用激光快速成形复杂曲面金属薄壁件的方法
CN105108144A (zh) * 2015-09-28 2015-12-02 苏州大学 一种无基体无支撑金属零件激光熔覆自由成形方法
CN105773963A (zh) * 2015-12-27 2016-07-20 上海孩子国科教设备有限公司 激光成型3d打印装置及实现方法
CN105648436B (zh) * 2016-01-21 2018-06-29 苏州大学 曲率实体件激光熔覆成形工艺及装置
CN105648436A (zh) * 2016-01-21 2016-06-08 苏州大学 曲率实体件激光熔覆成形工艺及装置
CN105665703A (zh) * 2016-03-09 2016-06-15 苏州大学 一种激光3d成形弯曲结构件的方法
CN105772724A (zh) * 2016-04-30 2016-07-20 苏州柯莱得激光科技有限公司 一种提高激光金属3d成形件质量的方法
CN105772724B (zh) * 2016-04-30 2018-02-13 苏州柯莱得激光科技有限公司 一种提高激光金属3d成形件质量的方法
CN105834426B (zh) * 2016-05-24 2018-12-21 苏州大学 空腔零件激光3d成形工艺
CN105834426A (zh) * 2016-05-24 2016-08-10 苏州大学 空腔零件激光3d成形工艺
CN106216678A (zh) * 2016-09-29 2016-12-14 苏州大学 激光成形均匀变高零件的方法
CN106216678B (zh) * 2016-09-29 2018-06-29 苏州大学 激光成形均匀变高零件的方法
CN106583724B (zh) * 2016-12-20 2018-12-11 沈阳鼓风机集团股份有限公司 一种复杂表面垂直金属薄壁件的激光快速成形方法
CN106583724A (zh) * 2016-12-20 2017-04-26 沈阳鼓风机集团股份有限公司 一种复杂表面垂直金属薄壁件的激光快速成形方法
CN106825581A (zh) * 2016-12-30 2017-06-13 青岛卓思三维智造技术有限公司 金属表面重熔方法及装置
CN106825581B (zh) * 2016-12-30 2019-03-01 青岛卓思三维智造技术有限公司 金属表面重熔方法及装置
CN107262713A (zh) * 2017-05-08 2017-10-20 广东工业大学 一种光内同轴送粉激光冲击锻打复合加工成形装置及方法
CN107262713B (zh) * 2017-05-08 2020-02-21 广东工业大学 一种光内同轴送粉激光冲击锻打复合加工成形装置及方法
CN107385430A (zh) * 2017-05-27 2017-11-24 广东工业大学 一种不等宽构件多姿态变光斑激光冲击锻打复合成形系统及方法
CN108380878A (zh) * 2018-04-23 2018-08-10 广东大族粤铭激光集团股份有限公司 一种增减材复合成型设备及加工方法
CN108381176A (zh) * 2018-04-23 2018-08-10 广东大族粤铭激光集团股份有限公司 一种带有外部轴的同轴送粉增减材复合成形机及加工方法
CN108359979A (zh) * 2018-04-23 2018-08-03 江苏大学 对柱状金属零件沿流线方向激光熔覆成形的方法及设备
US20190358736A1 (en) * 2018-05-25 2019-11-28 General Electric Company Method to control additive manufacturing builds using laser angle of incidence
CN112703078A (zh) * 2019-06-07 2021-04-23 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 用于工件表面处理的同轴粉末喷嘴顶头模块
CN110369727B (zh) * 2019-09-02 2021-09-03 合肥工业大学智能制造技术研究院 一种选择性激光熔化加工无纵向支撑水平悬空结构的方法
CN110369727A (zh) * 2019-09-02 2019-10-25 合肥工业大学智能制造技术研究院 一种选择性激光熔化加工无纵向支撑水平悬空结构的方法
CN111496251A (zh) * 2020-03-30 2020-08-07 昆明七零五所科技发展有限责任公司 一种无需支撑的金属选区熔融直接成型3d打印方法
CN111604596A (zh) * 2020-05-28 2020-09-01 华北水利水电大学 十字型接头双侧旋转激光-tig电弧的焊接方法及夹持工装
CN112760639A (zh) * 2020-12-25 2021-05-07 西安鑫精合智能制造有限公司 一种筒状零件内壁涂层加工方法及系统、终端设备
CN112496344A (zh) * 2021-02-02 2021-03-16 季华实验室 一种直接金属沉积增材制造设备
CN113059162A (zh) * 2021-04-08 2021-07-02 重庆大学 复杂曲面零件缺陷修复方法
CN113059162B (zh) * 2021-04-08 2023-04-11 重庆大学 复杂曲面零件缺陷修复方法
CN113182534A (zh) * 2021-05-31 2021-07-30 南京中科煜宸激光技术有限公司 送粉装置及具有送粉装置的激光熔覆增材制造系统与方法
CN113182534B (zh) * 2021-05-31 2022-11-29 南京中科煜宸激光技术有限公司 基于激光熔覆增材制造系统实现的激光熔覆增材制造方法
CN113996884A (zh) * 2021-11-26 2022-02-01 西南交通大学 弯曲空心结构件电弧熔丝增材制造方法
WO2023102918A1 (zh) * 2021-12-08 2023-06-15 苏州中科煜宸激光智能科技有限公司 立面斜壁墙的激光熔覆堆积实验方法
CN114131050A (zh) * 2021-12-13 2022-03-04 深圳市华阳新材料科技有限公司 一种无支撑3d打印方法
CN114131050B (zh) * 2021-12-13 2022-07-08 深圳市华阳新材料科技有限公司 一种无支撑3d打印方法
CN114632945A (zh) * 2022-03-18 2022-06-17 南华大学 激光金属直接成形工艺的形貌误差补偿方法
CN115786909A (zh) * 2023-01-09 2023-03-14 西安国盛激光科技有限公司 导卫激光熔覆修复方法

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