CN108016034A - 光固化激光扫描系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种光固化激光扫描系统和方法，该系统包括：粉末床，粉末层可铺设于其上；多个激光模块，每个激光模块以产生一激光束，该激光束用以固化位于粉末床上的粉末材料，每个激光束在每一粉末层中分别对应有不同的扫描区；激光扫描器，用于单独的引导每一激光束分别沿直线的扫描路径固化对应的扫描区，不同的激光束在相邻扫描区之间形成有重叠区，并满足：同一粉末层中，同一激光模块产生的激光束，至少具有两条不同长度的扫描路径，和/或相邻粉末层中，至少一上下对应的扫描路径的长度不同。本发明通过将扫描区的重叠位置进行交错设置，避免过固化位置集中在一条线或一个面上，提高成品的强度。

Description

光固化激光扫描系统和方法
技术领域
本申请涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种光固化激光扫描系统和方法。
背景技术
光固化3D打印技术具有成型精度高、表面光洁度好、材料利用率高、成型速度快、可制作中空和精细结构等优点，是目前研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的一种快速成型方法，市场占有率已高达70％。
光固化3D打印技术的原理是通过计算机控制激光器发射光束对液态光敏树脂的表面进行一定路径的扫描，被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层，之后工作台下移一定距离，在固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，进行下一层的扫描加工，如此反复，直到整个产品制造完毕。
现有技术中，采用单个激光模块逐行实现单次固化，虽然成型质量高，但是成型时间长，效率低。为提高其固化效率，可以采用两个激光模块划分两个扫描区分别进行固化，两个扫描区具有一重叠区域，该重叠区域通常是从整个扫描区的中部沿中线方向划分，其存在问题至少包括：重叠区域过固化，且由于过固化位置集中在线方向，造成中线方向容易形成比较脆弱的切面，造成强度低，影响成品质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光固化激光扫描系统和方法，以克服现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请实施例公开一种光固化激光扫描系统，包括：
粉末床，粉末层可铺设于其上；
多个激光模块，每个激光模块以产生一激光束，该激光束用以固化位于粉末床上的粉末材料，每个激光束在每一粉末层中分别对应有不同的扫描区；
激光扫描器，用于单独的引导每一激光束分别沿直线的扫描路径固化对应的扫描区，不同的激光束在相邻扫描区之间形成有重叠区，并满足：
同一粉末层中，同一激光模块产生的激光束，至少具有两条不同长度的扫描路径，和/或
相邻粉末层中，至少一上下对应的扫描路径的长度不同。
优选的，在上述的光固化激光扫描系统中，
同一粉末层中，相邻扫描区重叠区沿非直线方向、或非垂直于扫描路径方向的直线，和/或
相邻的粉末层中，扫描区的重叠区至少部分上下不对应。
优选的，在上述的光固化激光扫描系统中，同一粉末层中，每一所述扫描区分别包括成行的多个直线扫描路径。
优选的，在上述的光固化激光扫描系统中，相邻行之间的所述直线扫描路径不连续。
优选的，在上述的光固化激光扫描系统中，同一粉末层中，相邻行中的扫描路径重叠点之间不连续。
优选的，在上述的光固化激光扫描系统中，每个扫描区重叠的边缘为非直线形状。
优选的，在上述的光固化激光扫描系统中，包括2个激光模块。
本申请还公开了一种光固化激光扫描方法，多个激光束在每一粉末层中分别对应有不同的扫描区，每一激光束分别单独的沿直线的扫描路径固化对应的扫描区，不同的激光束在相邻扫描区之间形成有重叠区，同一粉末层中，至少一相邻的重叠区相交错。
本申请还公开了一种光固化激光扫描方法，多个激光束在每一粉末层中分别对应有不同的扫描区，每一激光束分别单独的沿直线的扫描路径固化对应的扫描区，不同的激光束在相邻扫描区之间形成有重叠区，上下相邻粉末层中，至少部分的上下相邻的重叠区之间在水平方向交错。
本申请还公开了一种光固化激光扫描方法，多个激光束在每一粉末层中分别对应有不同的扫描区，每一激光束分别单独的沿直线的扫描路径固化对应的扫描区，不同的激光束在相邻扫描区之间形成有重叠区，同一粉末层中，至少一相邻的重叠区相交错，并满足：在上下相邻粉末层中，至少部分的上下相邻的重叠区之间在水平方向交错。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过将扫描区的重叠位置进行交错设置，避免过固化位置集中在一条线或一个面上，提高成品的强度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明具体实施例一中光固化激光扫描方法原理示意图；
图2所示为本发明具体实施例二中光固化激光扫描方法原理示意图；
图3所示为本发明具体实施例三中光固化激光扫描方法原理示意图；
图4所示为本发明具体实施例四中光固化激光扫描方法原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例公开了一种光固化激光扫描系统，包括：
粉末床，粉末层可铺设于其上；
多个激光模块，每个激光模块以产生一激光束，该激光束用以固化位于粉末床上的粉末材料，每个激光束在每一粉末层中分别对应有不同的扫描区；
激光扫描器，用于单独的引导每一激光束分别沿直线的扫描路径固化对应的扫描区，不同的激光束在相邻扫描区之间形成有重叠区，并满足：
同一粉末层中，同一激光模块产生的激光束，至少具有两条不同长度的扫描路径，和/或
相邻粉末层中，至少一上下对应的扫描路径的长度不同。
工作时，每个激光模块分别独立地产生一激光束，该激光束在对应的扫描区内进行光固化，每个扫描区分别包括成行的扫描路径，激光束沿横向完成一个扫描路径的光固化后，再移至下一行，对下一个扫描路径进行光固化，在一层成型后，继续再对下一层的粉料进行光固化，直至产品打印完成。
本案中，激光模块优选设置有2个，以实现单次光固化的效率翻倍，在其他实施例中，也可以采用3个或3个以上的激光模块进行同时光固化。多个扫描区叠加后，构成整个成型面，可以大大提高光固化效率。
结合图1所示，在本发明的第一实施例中，2个激光束在同一粉末层中分别对应有不同的扫描区：激光束1扫描区和激光束2扫描区。每一激光束分别单独的沿直线的扫描路径固化对应的扫描区。
两个扫描区之间形成有重叠区，位于不同行之间的重叠区交错设置。
在本实施例中，所有行的重叠区均交错，也就是位于图1中不同的竖直方向（垂直于扫描路径方向）位置。
结合图2所示，在本发明的第二实施例中，2个激光束在同一粉末层中分别对应有不同的扫描区：激光束1扫描区和激光束2扫描区。每一激光束分别单独的沿直线的扫描路径固化对应的扫描区。
两个扫描区之间形成有重叠区，相邻行之间的重叠区交错设置。
与实施例一不同的是，本实施例中重叠区在沿行线方向呈周期性分布，也就是第1行和第3行的重叠区位于同样的竖直线位置（扫描路径长度相同），第2行和第4行的重叠区位于同样的竖直线位置。
结合图3所示，在本发明的第三实施例中，2个激光束在每一粉末层中分别对应有不同的扫描区，每一激光束分别单独的沿直线的扫描路径固化对应的扫描区，不同的激光束在相邻扫描区之间形成有重叠区。
上下相邻粉末层中，至少部分的上下相邻的重叠区之间在水平方向交错。
本实施例中，所有重叠区（图中图案填充部分）均交错设置。
结合图4所示，在本发明的第四实施例中，2个激光束在每一粉末层中分别对应有不同的扫描区，每一激光束分别单独的沿直线的扫描路径固化对应的扫描区，不同的激光束在相邻扫描区之间形成有重叠区。
上下相邻粉末层中，至少部分的上下相邻的重叠区之间在水平方向交错。
本实施例中，与实施例三不同的是，重叠区沿不同层方向周期性设置。
在本发明第五实施例中，扫描路径的要求同时满足实施一与实施例三、或实施例一与实施四、或实施例二与三、或实施例二与四。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种光固化激光扫描系统，其特征在于，包括：
粉末床，粉末层可铺设于其上；
多个激光模块，每个激光模块以产生一激光束，该激光束用以固化位于粉末床上的粉末材料，每个激光束在每一粉末层中分别对应有不同的扫描区；
激光扫描器，用于单独的引导每一激光束分别沿直线的扫描路径固化对应的扫描区，不同的激光束在相邻扫描区之间形成有重叠区，并满足：
同一粉末层中，同一激光模块产生的激光束，至少具有两条不同长度的扫描路径，和/或
相邻粉末层中，至少一上下对应的扫描路径的长度不同。
2.根据权利要求1所述的光固化激光扫描系统，其特征在于：
同一粉末层中，相邻扫描区重叠区沿非直线方向、或非垂直于扫描路径方向的直线，和/或
相邻的粉末层中，扫描区的重叠区至少部分上下不对应。
3.根据权利要求1所述的光固化激光扫描系统，其特征在于：同一粉末层中，每一所述扫描区分别包括成行的多个直线扫描路径。
4.根据权利要求3所述的光固化激光扫描系统，其特征在于：相邻行之间的所述直线扫描路径不连续。
5.根据权利要求3所述的光固化激光扫描系统，其特征在于：同一粉末层中，相邻行中的扫描路径重叠点之间不连续。
6.根据权利要求3所述的光固化激光扫描系统，其特征在于：每个扫描区重叠的边缘为非直线形状。
7.根据权利要求1所述的光固化激光扫描系统，其特征在于：包括2个激光模块。
8.一种光固化激光扫描方法，其特征在于：多个激光束在每一粉末层中分别对应有不同的扫描区，每一激光束分别单独的沿直线的扫描路径固化对应的扫描区，不同的激光束在相邻扫描区之间形成有重叠区，同一粉末层中，至少一相邻的重叠区相交错。
9.一种光固化激光扫描方法，其特征在于：多个激光束在每一粉末层中分别对应有不同的扫描区，每一激光束分别单独的沿直线的扫描路径固化对应的扫描区，不同的激光束在相邻扫描区之间形成有重叠区，上下相邻粉末层中，至少部分的上下相邻的重叠区之间在水平方向交错。
10.一种光固化激光扫描方法，其特征在于：多个激光束在每一粉末层中分别对应有不同的扫描区，每一激光束分别单独的沿直线的扫描路径固化对应的扫描区，不同的激光束在相邻扫描区之间形成有重叠区，同一粉末层中，至少一相邻的重叠区相交错，并满足：在上下相邻粉末层中，至少部分的上下相邻的重叠区之间在水平方向交错。
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