CN106944622A - 一种激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置与成型方法 - Google Patents

一种激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置与成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置与成型方法；包括可动态聚焦的激光发生系统、运送丝材的送丝机构和XY轴导轨机构；XY轴导轨机构搭载送丝机构的送丝头在成型缸上方根据规划路径在XY轴方向运动；激光发生系统同时作为激光选区熔化SLM以及对送丝头输出的丝材进行熔融沉积的热源；激光发生系统通过动态聚焦改变焦点位置实现丝材和/或粉末在工件成型区域的熔融。本装置开辟激光选区熔化SLM的新领域。通过在传统激光选区熔化的基础上整合多路送丝激光熔融沉积装置，实现复合多材料成型，形成了新的成型工艺，为激光选区熔化成型的发展开辟了新的方向和领域。

Description

一种激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置与成型方法
技术领域
本发明涉及金属增材制造3D打印技术，尤其涉及一种激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置与成型方法。
背景技术
激光选区熔化是一种基于增材制造原理，采用逐层叠加的方式，通过高功率密度的激光器选择性的熔化预置金属粉末的技术。具体为，首先在计算机上利用三维造型软件设计出零件的三维实体模型，并转化为切片软件可以识别的数据格式；其次通过切片软件对获取的三维模型进行支持添加和切片分层处理，得到三维模型的截面轮廓数据；然后路径规划软件对轮廓数据进行扫描路径处理；最后将获取的路径规划后的数据导入激光选区熔化设备，工控机将按照每层轮廓的扫描路径，控制激光束选区逐层熔化金属粉末材料，逐步堆叠成型致密的三维金属零件实体。其优势明显，首先激光选区熔化技术采用新的制造理念，属于无模制造，即无需制造模具，直接一次性成型，大大减少了开模制模所耗费的时间。激光选区熔化成型技术不会受到零件复杂形貌的影响，具有高度的自由成型能力。其次激光选区熔化技术以高能量密度的激光器为热源，激光光斑集中在20-100um的范围内，选择熔化粒径在5-50um之间的球形金属粉末，可以获得质量良好的表面和高致密度的零件，表面粗糙度可达20-30um，致密度达到近乎100％。另外激光选区熔化技术具有微区熔融与凝固的特点，由于激光束扫描速度快，熔化的金属熔池小，所以冷却凝固速度极快，具有极大的过冷度。
然而对于成形材料方面，有严格的限制，目前大多单一材料，无法实现多材料的复合成形。但是由于工业零部件对复合多材料成形的需求，现有的激光选区熔化仍不能满足。虽然有学者等提出了激光选区熔化与熔覆结合或者激光选区熔化与铣削方式结合等方式，但是这些方式对激光选区熔化原材料也就是成形粉缸内部的粉末污染特别严重。而且在激光利用率方面不足。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置与成型方法。本发明采用单一激光器作为粉末及丝材的热源；两者使用同一个激光器作为加热源，通过动态聚焦实现不同情况下的成型。
本发明通过下述技术方案实现：
一种激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置，包括可动态聚焦的激光发生系统、成型缸1；该激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置还包括一个运送丝材的送丝机构和XY轴导轨机构；XY轴导轨机构搭载送丝机构的送丝头4在成型缸1上方根据规划路径在XY轴方向运动；
所述激光发生系统同时作为激光选区熔化SLM以及对送丝头4输出的丝材10进行熔融沉积的热源；激光发生系统通过动态聚焦改变焦点位置实现丝材10和/或粉末在工件成型区域的熔融。
所述XY轴导轨机构包括X轴导轨和Y轴导轨；通过XY轴导轨机构的电机驱动送丝头4沿X轴导轨轨迹运动，X轴导轨沿Y轴导轨轨迹运动，进而实现送丝头4在成型缸1上方根据规划路径在XY轴方向运动；每次熔融沉积前，即铺粉及粉末熔化作业前该多路送丝头4位于初始位置，以免阻碍铺粉及粉末选区熔化作业。
所述送丝头4为多路送丝头或者单路送丝头；当采用多路送丝头时，送丝头的后端排布有多个运送不同材质丝材10输送管，送丝头4内部呈锥形结构；所述送丝头4具有自动对丝功能，每次成型前可以沿着成型缸水平面进行对丝；送丝头4上带有发热装置，用于将来自输送管的丝材预热至600℃～800℃。
所述送丝头4相对于成型平面的角度可调。可调节送丝头4相对于成型平面呈45°倾斜。
所述激光发生系统包括依次光路连接的激光发生器5、移动镜组6、聚焦镜片7以及扫描振镜8，通过动态聚焦微调移动镜组6进而改变焦点位置。
所述送丝机构还包括数个用于缠绕不同材质丝材的滚轮和用于牵引丝材的挤出机9。
一种多材料成型方法，其包括如下步骤：
激光发生系统同时作为激光选区熔化SLM以及对送丝头4输出的丝材10进行熔融沉积的热源；激光发生系统通过动态聚焦改变焦点位置实现丝材10和/或粉末在工件成型区域的熔融，具体步骤如下：
步骤一：铺粉层选区激光熔化步骤
当在激光选区熔化SLM成型时，向激光选区熔化成型设备中计算机内导入成型工件的数据，完成铺粉作业后，激光发生系统的聚焦焦点在当前铺粉层进行选区激光扫描，直至完成当前粉层的选区激光熔化成型作业；
步骤二：丝材10熔融沉积步骤
当铺粉层的选区激光扫描成型结束后，丝材10进行熔融沉积时，丝材10在送丝头4内加热至800℃或以上；当激光发生系统对丝材10熔丝时，改变聚焦焦点位置，通过负离焦的方式，增大激光光斑覆盖丝材10末端，激光与丝材10末端接触并熔化堆叠在SLM当前成型层上；
重复步骤一和步骤二，直至完成整个工件的加工，实现工件的多材料复合成型。
上述步骤二所述丝材10进行熔融沉积步骤时，在送丝头4中事先按照标号顺序安装好丝材，并加热至800℃；成型缸1自动下降一个层厚的高度；根据标号选定所需材质丝材，并沿当前成型层上表面进行对丝，然后送丝头4根据规划路径移动至该当前成型层所需多材料区域，接着，动态聚焦微调移动镜组6采用负离焦的方式，扩大光斑面积对当前成型上方的丝材进行辐射加热，并熔化堆叠在当前成型层的指定区域；直至送丝头4在XY平面内按照规划路径完成整个当前成型层的丝材熔化堆叠作业；
完成当前成型层的指定区域丝材熔化堆叠作业后，若需对当前成型层的另一指定区域丝材熔化堆叠时，先将送丝头4移动至初始位置、对丝，然后XY轴导轨机构搭载送丝头4，按照规划路径完成该当前成型层另一指定区域丝材熔化堆叠作业；如此循环，直至完成当前层所有指定区域的丝材熔化堆叠作业；
完成当前层所有指定区域的丝材熔化堆叠作业后，送丝头4返回初始位置；或者成型缸1按照规划路径自动下降一个层厚的高度、铺粉，铺粉高度高于丝材熔化堆叠或者与其齐平；激光发生器发射激光13，动态聚焦该扫描振镜8按照计算机中当前数据层扫描路径扫描，焦点处于铺粉层中，直到当前层扫描完成；
如此循环交替，至此完成整个工件的多材料成型。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
传统的激光熔融选区熔化SLM技术，不能实现多材料复合成型，每次成型只能使用同一种金属粉末，对有多种材料的零件成型比较困难。本发明加入多路送丝激光熔融沉积装置后，可以根据需要，在成型过程中，实现复合多材料成型。
本发明应用范围更加广泛。因为传统激光熔融选区熔化SLM技术，在多材料复合成型上存在困难，对含有多种材料的零部件难以成型，应用范围不广，存在较大局限性。本装置能实现复合多材料成型，所能加工成型的零件类型大大增加，拓宽了应用范围。
本发明开辟激光选区熔化SLM的新领域。通过在传统激光选区熔化的基础上整合多路送丝激光熔融沉积装置，实现复合多材料成型，形成了新的成型工艺，为激光选区熔化成型的发展开辟了新的方向和领域。
附图说明
图1为本发明激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置结构示意图。
图2为本发明多材料成型工艺步骤流程图；
图3为送丝头立体结构示意图。
图中标号：成型缸1；粉料收集缸2；铺粉刷3；送丝头4；激光发生器5；移动镜组6；聚焦镜片7；扫描振镜8；挤出机9；丝材10(即金属丝耗材)；工件11；金属粉末12；激光束13；送丝熔融沉积成型部分14；另一种材料熔融沉积成型部分15；新铺的金属粉末层16；激光选区熔化成型部分17。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至3所示。本发明公开了一种激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置，包括可动态聚焦的激光发生系统、成型缸1；该激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置还包括一个运送丝材的送丝机构和XY轴导轨机构；XY轴导轨机构搭载送丝机构的送丝头4在成型缸1上方根据规划路径在XY轴方向运动。XY轴导轨机构可固定在密封成型室两侧的内壁上。
所述激光发生系统同时作为激光选区熔化SLM以及对送丝头4输出的丝材10进行熔融沉积的热源；激光发生系统通过动态聚焦改变焦点位置实现丝材10和/或粉末在工件成型区域的熔融。
所述XY轴导轨机构包括X轴导轨和Y轴导轨；通过XY轴导轨机构的电机驱动送丝头4沿X轴导轨轨迹运动，X轴导轨沿Y轴导轨轨迹运动，进而实现送丝头4在成型缸1上方根据规划路径在XY轴方向运动；每次熔融沉积前，即铺粉及粉末熔化作业前该多路送丝头4位于初始位置(即位于X轴导轨的左端或右端)，以免阻碍铺粉及粉末选区熔化作业。
所述送丝头4为多路送丝头或者单路送丝头；当采用多路送丝头时，送丝头的后端排布有多个运送不同材质丝材10(金属耗材)输送管，送丝头4内部呈锥形结构；所述送丝头4具有自动对丝功能，每次成型前可以沿着成型缸水平面进行对丝；送丝头4上带有发热装置，用于将来自输送管的丝材预热至600℃～800℃。
所述送丝头4相对于成型平面的角度可调。一般调节送丝头4相对于成型平面呈45°倾斜。
所述激光发生系统包括依次光路连接的激光发生器5、移动镜组6、聚焦镜片7以及扫描振镜8，通过动态聚焦微调移动镜组6进而改变焦点位置。
所述送丝机构还包括数个用于缠绕不同材质丝材的滚轮和用于牵引丝材的挤出机9。
本发明多材料成型方法，可通过如下步骤实现：
激光发生系统同时作为激光选区熔化SLM以及对送丝头4输出的丝材10进行熔融沉积的热源；激光发生系统通过动态聚焦改变焦点位置实现丝材10和/或粉末在工件成型区域的熔融，具体步骤如下：
步骤一：铺粉层选区激光熔化步骤
当在激光选区熔化SLM成型时，向激光选区熔化成型设备中计算机内导入成型工件的数据，完成铺粉作业后，激光发生系统的聚焦焦点在当前铺粉层进行选区激光扫描，直至完成当前粉层的选区激光熔化成型作业；
步骤二：丝材10熔融沉积步骤
当铺粉层的选区激光扫描成型结束后，丝材10进行熔融沉积时，丝材10在送丝头4内加热至800℃或以上；当激光发生系统对丝材10熔丝时，改变聚焦焦点位置，通过负离焦的方式，增大激光光斑覆盖丝材10末端，激光与丝材10末端接触并熔化堆叠在SLM当前成型层上；
重复步骤一和步骤二，直至完成整个工件的加工，实现工件的多材料复合成型。
上述步骤二所述丝材10进行熔融沉积步骤时，在送丝头4中事先按照标号顺序安装好丝材，并加热至800℃；成型缸1自动下降一个层厚的高度(如图2b)；根据标号选定所需材质丝材(在送丝头4原位旋转选定的丝材放置在送丝头4的最下方)，并沿当前成型层上表面进行对丝，然后送丝头4根据规划路径移动至该当前成型层所需多材料区域，接着，动态聚焦微调移动镜组6采用负离焦的方式，扩大光斑面积对当前成型上方的丝材进行辐射加热，并熔化堆叠在当前成型层的指定区域(如图2c)；直至送丝头4在XY平面内按照规划路径完成整个当前成型层的丝材熔化堆叠作业；
完成当前成型层的指定区域丝材熔化堆叠作业后，若需对当前成型层的另一指定区域丝材熔化堆叠时，先将送丝头4移动至初始位置、对丝，然后XY轴导轨机构搭载送丝头4，按照规划路径完成该当前成型层另一指定区域丝材熔化堆叠作业(图2d)；如此循环，直至完成当前层所有指定区域的丝材熔化堆叠作业；
完成当前层所有指定区域的丝材熔化堆叠作业后，送丝头4返回初始位置；或者成型缸1按照规划路径自动下降一个层厚的高度、铺粉，铺粉高度高于丝材熔化堆叠或者与其齐平；激光发生器发射激光13，动态聚焦该扫描振镜8按照计算机中当前数据层扫描路径扫描，焦点处于铺粉层中，直到当前层扫描完成(图2f)；
如此循环交替，至此完成整个工件的多材料成型。
为避免扫描振镜发射的激光13与送丝头4发生干涉，多路送丝装置在竖直方向总是倾斜45°，送丝头4在XY方向与其成型所在的四分象限有关，且送丝头4总是处在路径的前方。送丝头4在路径规划时，遵循同一象限优先原则，遵循由中心到四周原则。
送丝头4能在X、Y方向上转动，调整到合适的角度。在每个分象限内，送丝头4从中心到四周运动，通过摆正角度使送丝头4始终位于路径的前方。
成型结束之后，送丝头4回归原位，关闭设备，取出工件完成成型操作。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置，包括可动态聚焦的激光发生系统、成型缸(1)；其特征在于：该激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置还包括一个运送丝材的送丝机构和XY轴导轨机构；XY轴导轨机构搭载送丝机构的送丝头(4)在成型缸(1)上方根据规划路径在XY轴方向运动；
所述激光发生系统同时作为激光选区熔化SLM以及对送丝头(4)输出的丝材(10)进行熔融沉积的热源；激光发生系统通过动态聚焦改变焦点位置实现丝材(10)和/或粉末在工件成型区域的熔融。
2.根据权利要求1所述激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置，其特征在于，所述XY轴导轨机构包括X轴导轨和Y轴导轨；通过XY轴导轨机构的电机驱动送丝头(4)沿X轴导轨轨迹运动，X轴导轨沿Y轴导轨轨迹运动，进而实现送丝头(4)在成型缸(1)上方根据规划路径在XY轴方向运动；每次熔融沉积前，即铺粉及粉末熔化作业前该多路送丝头(4)位于初始位置，以免阻碍铺粉及粉末选区熔化作业。
3.根据权利要求2所述激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置，其特征在于，所述送丝头(4)为多路送丝头或者单路送丝头；当采用多路送丝头时，送丝头的后端排布有多个运送不同材质丝材(10)输送管，送丝头(4)内部呈锥形结构；所述送丝头(4)具有自动对丝功能，每次成型前可以沿着成型缸水平面进行对丝；送丝头(4)上带有发热装置，用于将来自输送管的丝材预热至600℃～800℃。
4.根据权利要求3所述激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置，其特征在于，所述送丝头(4)相对于成型平面的角度可调。
5.根据权利要求3所述激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置，其特征在于，所述送丝头(4)相对于成型平面呈45°倾斜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置，其特征在于，所述激光发生系统包括依次光路连接的激光发生器(5)、移动镜组(6)、聚焦镜片(7)以及扫描振镜(8)，通过动态聚焦微调移动镜组(6)进而改变焦点位置。
7.根据权利要求6所述激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置，其特征在于，所述送丝机构还包括数个用于缠绕不同材质丝材的滚轮和用于牵引丝材的挤出机(9)。
8.一种多材料成型方法，其特征在于采用权利要求1至7中任一项所述激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置实现，其包括如下步骤：
激光发生系统同时作为激光选区熔化SLM以及对送丝头(4)输出的丝材(10)进行熔融沉积的热源；激光发生系统通过动态聚焦改变焦点位置实现丝材(10)和/或粉末在工件成型区域的熔融，具体步骤如下：
步骤一：铺粉层选区激光熔化步骤
当在激光选区熔化SLM成型时，向激光选区熔化成型设备中计算机内导入成型工件的数据，完成铺粉作业后，激光发生系统的聚焦焦点在当前铺粉层进行选区激光扫描，直至完成当前粉层的选区激光熔化成型作业；
步骤二：丝材(10)熔融沉积步骤
当铺粉层的选区激光扫描成型结束后，丝材(10)进行熔融沉积时，丝材(10)在送丝头(4)内加热至800℃或以上；当激光发生系统对丝材(10)熔丝时，改变聚焦焦点位置，通过负离焦的方式，增大激光光斑覆盖丝材(10)末端，激光与丝材(10)末端接触并熔化堆叠在SLM当前成型层上；
重复步骤一和步骤二，直至完成整个工件的加工，实现工件的多材料复合成型。
9.根据权利要求8所述多材料成型方法，其特征在于，步骤二所述丝材(10)进行熔融沉积步骤时，在送丝头(4)中事先按照标号顺序安装好丝材，并加热至800℃；成型缸(1)自动下降一个层厚的高度；根据标号选定所需材质丝材，并沿当前成型层上表面进行对丝，然后送丝头(4)根据规划路径移动至该当前成型层所需多材料区域，接着，动态聚焦微调移动镜组(6)采用负离焦的方式，扩大光斑面积对当前成型上方的丝材进行辐射加热，并熔化堆叠在当前成型层的指定区域；直至送丝头(4)在XY平面内按照规划路径完成整个当前成型层的丝材熔化堆叠作业；
完成当前成型层的指定区域丝材熔化堆叠作业后，若需对当前成型层的另一指定区域丝材熔化堆叠时，先将送丝头(4)移动至初始位置、对丝，然后XY轴导轨机构搭载送丝头(4)，按照规划路径完成该当前成型层另一指定区域丝材熔化堆叠作业；如此循环，直至完成当前层所有指定区域的丝材熔化堆叠作业；
完成当前层所有指定区域的丝材熔化堆叠作业后，送丝头(4)返回初始位置；或者成型缸(1)按照规划路径自动下降一个层厚的高度、铺粉，铺粉高度高于丝材熔化堆叠或者与其齐平；激光发生器发射激光(13)，动态聚焦该扫描振镜(8)按照计算机中当前数据层扫描路径扫描，焦点处于铺粉层中，直到当前层扫描完成；
如此循环交替，至此完成整个工件的多材料成型。
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107470624A (zh) * 2017-08-11 2017-12-15 西安增材制造国家研究院有限公司 多丝材功能梯度结构的增材制造方法与装置
CN108380879A (zh) * 2018-04-28 2018-08-10 上海产业技术研究院 以激光为热源的送丝3d打印机及其打印方法
CN108907189A (zh) * 2018-07-24 2018-11-30 华南理工大学 一种基于金属3d打印的多材料成型装置与方法
CN109130171A (zh) * 2018-07-28 2019-01-04 华中科技大学 一种聚合物多材料多激光柔性增材制造系统及方法
CN109530698A (zh) * 2019-01-04 2019-03-29 西安交通大学 基于高温纤维支撑的激光增材制造装置及方法
CN110453215A (zh) * 2019-09-01 2019-11-15 陕西天元智能再制造股份有限公司 一种双金属丝材激光熔覆系统和方法
KR20200017591A (ko) * 2018-07-30 2020-02-19 주식회사 트렌드서울 필라멘트 선택 및 공급 장치
CN112276090A (zh) * 2020-11-27 2021-01-29 西安航天发动机有限公司 一种铜钢异种材料收扩段激光增材组合制造成形方法
CN114261090A (zh) * 2021-12-17 2022-04-01 华中科技大学 一种基于熔融沉积成型方法的连续纤维增材制造喷头
CN114453597A (zh) * 2022-01-28 2022-05-10 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种可用于多材料复合制造的3d打印成形系统
CN114453592A (zh) * 2022-01-28 2022-05-10 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种用于大尺寸工件制造的增材制造系统
CN114505495A (zh) * 2022-01-28 2022-05-17 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种基于丝基和粉基的增材制造方法
CN115255384A (zh) * 2022-07-15 2022-11-01 浙江工业大学 一种单层任意区域异种材料的自由形状激光增材方法
CN115383138A (zh) * 2022-08-30 2022-11-25 华中科技大学 熔丝喷头及激光选区熔化熔融沉积多材料复合成形装置
CN117548690A (zh) * 2024-01-10 2024-02-13 江苏大学 一种熔点相差较大的异种材料的交替激光沉积制造方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1701944A (zh) * 2005-05-27 2005-11-30 上海大学 光固化与熔融沉积集成的复合快速成形方法和装置
CN103737934A (zh) * 2014-01-22 2014-04-23 黑龙江省科学院自动化研究所 基于熔融沉积快速成型技术的3d打印机及其打印方法
CN104493166A (zh) * 2015-01-15 2015-04-08 中国科学技术大学 利用层流状态的直流等离子体炬进行金属部件快速成形方法
CN104985180A (zh) * 2015-07-31 2015-10-21 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种增韧的金属间化合物及其制备方法及设备
US20150360289A1 (en) * 2014-06-17 2015-12-17 United Technologies Corporation Hybrid additive manufacturing method
CN106001577A (zh) * 2016-06-27 2016-10-12 西安智熔金属打印系统有限公司 基于增材制造技术的送丝机构、送丝装置及增材制造设备
CN106378450A (zh) * 2016-10-17 2017-02-08 华南理工大学 一种适用于多种材料激光选区熔化增材制造设备与方法
CN207205269U (zh) * 2017-04-14 2018-04-10 华南理工大学 一种激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1701944A (zh) * 2005-05-27 2005-11-30 上海大学 光固化与熔融沉积集成的复合快速成形方法和装置
CN103737934A (zh) * 2014-01-22 2014-04-23 黑龙江省科学院自动化研究所 基于熔融沉积快速成型技术的3d打印机及其打印方法
US20150360289A1 (en) * 2014-06-17 2015-12-17 United Technologies Corporation Hybrid additive manufacturing method
CN104493166A (zh) * 2015-01-15 2015-04-08 中国科学技术大学 利用层流状态的直流等离子体炬进行金属部件快速成形方法
CN104985180A (zh) * 2015-07-31 2015-10-21 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种增韧的金属间化合物及其制备方法及设备
CN106001577A (zh) * 2016-06-27 2016-10-12 西安智熔金属打印系统有限公司 基于增材制造技术的送丝机构、送丝装置及增材制造设备
CN106378450A (zh) * 2016-10-17 2017-02-08 华南理工大学 一种适用于多种材料激光选区熔化增材制造设备与方法
CN207205269U (zh) * 2017-04-14 2018-04-10 华南理工大学 一种激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107470624A (zh) * 2017-08-11 2017-12-15 西安增材制造国家研究院有限公司 多丝材功能梯度结构的增材制造方法与装置
CN108380879A (zh) * 2018-04-28 2018-08-10 上海产业技术研究院 以激光为热源的送丝3d打印机及其打印方法
CN108907189B (zh) * 2018-07-24 2024-02-20 华南理工大学 一种基于金属3d打印的多材料成型装置与方法
CN108907189A (zh) * 2018-07-24 2018-11-30 华南理工大学 一种基于金属3d打印的多材料成型装置与方法
CN109130171A (zh) * 2018-07-28 2019-01-04 华中科技大学 一种聚合物多材料多激光柔性增材制造系统及方法
KR20200017591A (ko) * 2018-07-30 2020-02-19 주식회사 트렌드서울 필라멘트 선택 및 공급 장치
KR102144967B1 (ko) 2018-07-30 2020-08-14 주식회사 트렌드서울 필라멘트 선택 및 공급 장치
CN109530698A (zh) * 2019-01-04 2019-03-29 西安交通大学 基于高温纤维支撑的激光增材制造装置及方法
CN110453215A (zh) * 2019-09-01 2019-11-15 陕西天元智能再制造股份有限公司 一种双金属丝材激光熔覆系统和方法
CN112276090A (zh) * 2020-11-27 2021-01-29 西安航天发动机有限公司 一种铜钢异种材料收扩段激光增材组合制造成形方法
CN114261090A (zh) * 2021-12-17 2022-04-01 华中科技大学 一种基于熔融沉积成型方法的连续纤维增材制造喷头
CN114453597A (zh) * 2022-01-28 2022-05-10 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种可用于多材料复合制造的3d打印成形系统
CN114453592A (zh) * 2022-01-28 2022-05-10 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种用于大尺寸工件制造的增材制造系统
CN114505495A (zh) * 2022-01-28 2022-05-17 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种基于丝基和粉基的增材制造方法
CN115255384A (zh) * 2022-07-15 2022-11-01 浙江工业大学 一种单层任意区域异种材料的自由形状激光增材方法
CN115383138A (zh) * 2022-08-30 2022-11-25 华中科技大学 熔丝喷头及激光选区熔化熔融沉积多材料复合成形装置
CN117548690A (zh) * 2024-01-10 2024-02-13 江苏大学 一种熔点相差较大的异种材料的交替激光沉积制造方法

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