CN106392071A - 一种用于提高粉床熔融成型增材制造效率和精度的方法 - Google Patents

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江卫锋
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Abstract

本发明公开了一种用于提高SLS、SLM和SEBM等基于粉床熔融成型增材制造技术成型效率和精度的方法。其特征在于：在同一工艺过程中，至少采用两种具有不同能量和光斑大小等参数的激光束或电子束等用于熔融粉床的热源进行扫描。采用具有较小能量和光斑直径的热源对轮廓和小区域进行扫描，采用具有较大能量和光斑直径的热源对较大的内部区域进行填充扫描。采用能量和光斑直径较小的热源对表层或邻近表面的几层进行轮廓和填充扫描。

Description

一种用于提高粉床熔融成型增材制造效率和精度的方法
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种用于提高基于粉床熔融成型增材制造技术成型效率和精度的方法。
背景技术
增材制造技术（Additive Manufacturing，简称AM）是集数字化设计与制造技术、材料技术、信息技术等于一体的先进制造技术。AM采用分层制造、叠加成型的零件成型方式。采用AM制作零部件时，先用计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）等制作零部件的数字化模型，然后将得到的数字化模型进行分层切片处理，最后根据分层切片信息逐层制造并叠加成型。AM工艺数字化程度高，可用于成型的材料广泛并能成型具有复杂结构的产品，在航空航天、电子工业、汽车工业和生物医学等领域都有广泛的应用。
基于粉床熔融成型的增材制造技术包括选择性激光烧结（Selective LaserSintering，简称SLS）、选择性激光熔化（Selective Laser Melting，简称SLM）和电子束选区熔化（Selective Electron Beam Melting，简称SEBM）等。成型产品时根据CAD模型及分层切片数据，采用激光束或电子束等高能束进行选择性烧结或熔融相关区域并叠加成型。在基于粉床熔融成型的增材制造技术中，通常使用轮廓扫描与填充扫描相结合的方式对产品的截面实施选择性烧结或熔融成型。制作过程中轮廓扫描和填充扫描以及不同轮廓间的扫描和不同区域间的填充扫描等通常采用相同的激光或电子束能量、光斑直径等工艺参数。当采用的热源能量和光斑直径较大时成型效率较高但成型精度较差，还可能存在过烧等缺陷；当采用的热源能量和光斑直径较小时，成型精度较高但成型效率较低，此外还可能存在烧不足等缺陷。进一步优化和完善基于粉床熔融成型的增材制造工艺，使成型效率和成型精度都能有较高保证，对相关技术的应用和推广具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于提高SLS、SLM和SEBM等基于粉床熔融成型增材制造技术成型效率和精度的方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
在SLS、SLM和SEBM等基于粉床熔融成型增材制造技术成型设备上设计两套或以上能够提供具有不同能量和光斑大小等参数的用于熔融粉床的激光或电子束等热源。或是在基于粉床熔融成型增材制造技术成型设备上仅设计一套用于熔融粉床的激光或电子束等热源，但该热源系统能够在同一工艺过程中，如在打印某一产品的某一层时，能够提供至少两种具有不同能量和光斑大小等参数的激光束或电子束等用于熔融粉床的热源。
上述设备在成型某产品时，至少可以提供两种具有不同能量和光斑大小等参数的激光束或电子束等用于熔融粉床的热源。
在成型某产品的具体一层时，用能量和光斑直径较小的激光或电子束等热源扫描该层的轮廓，用能量和光斑直径较大的激光或电子束等热源对该层进行填充扫描。
在成型某产品的具体一层，该层具有最小尺寸小于具有较大光斑直径热源的光斑直径的小区域时，采用能量和光斑直径较小的激光或电子束等热源扫描该区域。
成型某一产品时，表面一层或几层采用能量和光斑直径较小的激光或电子束等热源进行扫描。
附图说明
图1 是本发明采用能量和光斑直径较小的激光或电子束等热源扫描该层的轮廓而用能量和光斑直径较大的激光或电子束等热源对该层进行填充扫描的示意图。
图2 是在成型某产品的具体一层，该层具有最小尺寸小于具有较大光斑直径热源的光斑直径的小区域时，采用能量和光斑直径较小的激光或电子束等热源扫描该区域的示意图。
图3是成型某产品时，表面一层或几层采用能量和光斑直径较小的热源进行扫描的示意图。
具体实施方式
在SLS、SLM和SEBM等基于粉床熔融成型增材制造技术成型设备上设计两套或以上能够提供具有不同能量和光斑大小等参数的用于熔融粉床的激光或电子束等热源。或是在基于粉床熔融成型增材制造技术成型设备上仅设计一套用于熔融粉床的激光或电子束等热源，但该热源系统能够在同一工艺过程中，如在打印某一产品的某一层时，能够提供至少两种具有不同能量和光斑大小等参数的激光束或电子束等用于熔融粉床的热源。
上述设备在成型某产品时，至少可以提供两种具有不同能量和光斑大小等参数的激光束或电子束等用于熔融粉床的热源。
实施例1
在成型某产品的具体一层时，用能量和光斑直径较小的激光或电子束等热源进行轮廓扫描，用能量和光斑直径较大的激光或电子束等热源对该层进行填充扫描，如图1所示。
实施例2
在成型某产品的具体一层，该层某区域具有的最小尺寸小于具有较大光斑直径热源的光斑直径，采用能量和光斑直径较小的激光或电子束等热源对该区域进行扫描，如图2所示。
实施例3
在成型某产品时，靠近上表面的两层粉床全部采用能量和光斑直径较小的激光或电子束等热源进行扫描，如图3所示。

Claims (3)

1.一种用于提高SLS、SLM和SEBM等基于粉床熔融成型增材制造技术成型效率和精度的方法；其特征在于在：基于粉床熔融成型增材制造技术同一层成型过程中，至少采用两种具有不同能量和光斑大小等参数的激光束或电子束等用于熔融粉床的热源进行扫描。
2.采用能量和光斑直径较小的激光或电子束等热源对轮廓和最小尺寸小于具有较大光斑直径热源的光斑直径的区域进行扫描，用能量和光斑直径较大的激光或电子束等热源对该层剩余区域进行填充扫描。
3.采用能量和光斑直径较小的激光或电子束等热源对零部件表面一层或几层进行轮廓和填充扫描。
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