CN110640139A - 一种激光辅助消除铺粉式3d打印制件应力的处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，它属于金属粉末激光熔化增材制造领域。本发明按照单束激光或多束激光进行成形系统结构布局，单束激光布局时将单束激光的焦斑控制在打印腔体的几何中心位置，多束激光布局时将每一个单束激光的焦斑控制在所述的每一个单束激光打印区域的中心位置，采用激光选区熔化技术进行3D打印，进行扫描熔化成形的每一个处理单元的单束激光的激光光斑的直径约为40μm～200μm，单束激光的激光功率为100W～3000W，每个热处理激光束在每一个处理单元的单束激光扫描前、扫描后、扫描前和扫描后分别对每一个处理单元进行激光扫描处理。本发明能够减少50％～90％的应力集中现象。

Description

一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法
技术领域
本发明属于金属粉末激光熔化增材制造领域；具体涉及一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法。
背景技术
“3D打印”技术(业内称为增量制造技术)产生于上个世纪80年代的美国，CAD(计算机辅助设计)、CNC(数字化控制)、自动控制、激光等技术的发展是其产生的前因，至今发展不到30年。它是全球先进制造领域兴起的一项集光/机/电、计算机、数控及新材料于一体的制造技术。在此领域，我国与世界发达国家之间的技术差距较小，几乎位于同一起跑线上。之所以称之为增量制造，依据其与传统切削等材料“去除”制造工艺不同，该技术通过将粉末、液体、薄片等离散材料逐层堆积，“自然生长”成三维实体，因此被通俗叫做“3D打印”技术。该技术将三维实体整体成形，改变为若干二维平面的叠加成形，大大降低了制造复杂度。理论上，但凡能够在计算机上设计的结构模型，即可应用该技术在无需刀具、模具及复杂工艺条件下快速地将设计原型变为实物。目前，该技术在国防、航空航天、汽车、生物医学、模具、铸造、农业、家电、工艺美术、动漫等领域发挥着重要的作用。
未来制造业的发展水平依然是衡量一个国家整体实力的关键标志之一，而未来制造技术在数控技术、计算机、机械、材料等关联技术发展的带动下，必然走向数字化和智能化。“3D打印”技术作为整个先进制造技术当中数字化和智能化较为突出的一类，其发展也会在不同层面深刻地对制造业整体构成影响。首先，“3D打印”技术的应用领域将不断扩大(广度)；其次，“3D打印”技术在各个应用领域的应用层面不断深入(深度)；再者，3D打印技术自身的物化形式(装备与工艺)将更加丰富。由此，该技术必然会逐步渗透到国防、航空航天、汽车、生物医学等诸多领域，影响着上述各个领域的设计理论和理念，并配合其他传统技术，完善甚至更新某些司空见惯的制造方案，致使制造更为智能、简捷、绿色，产品性能更加贴近理想状态。
3D打印技术产业当中，激光选区熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术处于高端，是未来极具发展潜力的一项金属零部件激光直接成形技术。SLM技术成形快速冷凝金属制件的热应力消除至关重要，特别是大型复杂结构的制件，快速冷凝带来的高复杂温度梯度，经常造成热应力集聚导致整个制件的复杂变形，因此，控制打印过程中冷凝制件的热应力是确保打印过程顺利进行的关键技术。
发明内容
本发明目的是提供了一种控制辅助激光进行成形主激光束扫描后热处理凝固制件以消除快速冷凝金属应力的处理方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，包括如下步骤：
步骤1、按照单束激光或多束激光进行成形系统结构布局，单束激光布局时将单束激光的焦斑控制在打印腔体的几何中心位置，多束激光布局时将每一个单束激光的焦斑控制在所述的每一个单束激光打印区域的中心位置；
步骤2、将步骤1中所述的单束激光作为一个处理单元，对每个处理单元配合设置一个热处理激光束，所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑具有固定的平移位置距离，ΔX为50～500mm，ΔY为50～500mm；
步骤3、采用激光选区熔化技术进行3D打印，在打印过程中，进行扫描熔化成形的每一个处理单元的单束激光的激光光斑的直径约为40μm～200μm，单束激光的激光功率为100W～3000W，每个热处理激光束在每一个处理单元的单束激光扫描前、扫描后、扫描前和扫描后分别对每一个处理单元进行激光扫描处理，每个热处理激光束的激光扫描处理次数为1～3次。
本发明所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤1中单束激光从光纤激光器输出，通过准直、扩束，进入振镜及聚焦镜进行方向改变和聚焦，控制单束激光的原始位置的焦斑置于打印腔体焦平面的中央位置。
本发明所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤2中所述的热处理激光束的功率低于所述的单束激光20W～50W，所述的热处理激光束的光纤出口光径为2～10mm，所述的热处理激光束的光斑直径300μm～1000μm。
本发明所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤2中所述的热处理激光束通过前端准直、扩束处理及聚焦后，光斑可调节面积为0.5～30mm2，光斑外形为圆形。
本发明所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中所述的热处理激光束配置振镜扫描系统，控制热处理激光束的焦斑扫描焦平面上的截面图形，执行填充处理，根据从左到右，自上而下的原理，从焦平面的左上角以45°倾斜方式依次填充，扫描速度200mm/s～3000mm/s。
本发明所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中的扫描顺序为每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描，激光的扫描时差为0.01～1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度200mm/s～3000mm/s。
本发明所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中扫描顺序为每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描进行全面扫描，激光的扫描时差为0.01～1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度200mm/s～3000mm/s，每个热处理激光束扫描进行全面扫描的扫描次数为每2～5层/次。
本发明所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中扫描顺序为每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、激光的扫描时差为0.01～1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度200mm/s～3000mm/s。
本发明所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中扫描顺序为每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描进行全面扫描，激光的扫描时差为0.01～1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度200mm/s～3000mm/s，每个热处理激光束扫描进行全面扫描的扫描次数为每2～5层/次。
本发明所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中3D打印的金属为金属钛或钛合金或金属铝或铝合金。
本发明所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，对于存在截面变化比较明显的零件，在变化较大处，操作为步骤3中扫描顺序为每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描进行全面扫描，从而进行扫描补偿，控制变化处的温度，避免产生大温度梯度。
本发明所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，对于存在截面变化比较明显的零件，在变化较大处，操作为步骤3中扫描顺序为每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描进行全面扫描，从而进行扫描补偿，控制变化处的温度，避免产生大温度梯度。
本发明所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，现有技术采用激光选区熔化方法制造大体积零件时，经常由于应力变形造成失败，本发明的优势在于，当进行金属大体积复杂结构零部件的打印成形过程中，减少温度应力的产生，避免因应力过大带来的变形，避免打印过程中的金属球化及翘曲，能够减少50％～90％的应力集中现象。
附图说明
图1为本发明的每个单束激光处理单元配合设置一个热处理激光束的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：
一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，包括如下步骤：
步骤1、按照单束激光或多束激光进行成形系统结构布局，单束激光布局时将单束激光的焦斑控制在打印腔体的几何中心位置，多束激光布局时将每一个单束激光的焦斑控制在所述的每一个单束激光打印区域的中心位置；
步骤2、将步骤1中所述的单束激光作为一个处理单元，对每个处理单元配合设置一个热处理激光束，所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑具有固定的平移位置距离，ΔX为50mm，ΔY为50mm；
步骤3、采用激光选区熔化技术进行3D打印，在打印过程中，进行扫描熔化成形的每一个处理单元的单束激光的激光光斑的直径约为40μmμm，单束激光的激光功率为100W，每个热处理激光束在每一个处理单元的单束激光扫描前、扫描后、扫描前和扫描后分别对每一个处理单元进行激光扫描处理，每个热处理激光束的激光扫描处理次数为2次。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤1中单束激光从光纤激光器输出，通过准直、扩束，进入振镜及聚焦镜进行方向改变和聚焦，控制单束激光的原始位置的焦斑置于打印腔体焦平面的中央位置。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤2中所述的热处理激光束的功率低于所述的单束激光20W，所述的热处理激光束的光纤出口光径为2mm，所述的热处理激光束的光斑直径300μm。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤2中所述的热处理激光束通过前端准直、扩束处理及聚焦后，光斑可调节面积为1mm2，光斑外形为圆形。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中所述的热处理激光束配置振镜扫描系统，控制热处理激光束的焦斑扫描焦平面上的截面图形，执行填充处理，根据从左到右，自上而下的原理，从焦平面的左上角以45°倾斜方式依次填充，扫描速度200mm/s。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中的扫描顺序为每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描，激光的扫描时差为0.01秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度200mm/s。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中3D打印的金属为金属钛或钛合金或金属铝或铝合金。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，ΔX为所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑的水平方向的距离差值，ΔY为所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑垂直方向的距离差值。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，当进行金属大体积复杂结构零部件的打印成形过程中，减少温度应力的产生，避免因应力过大带来的变形，避免打印过程中的金属球化及翘曲，能够减少50％的应力集中现象。
具体实施方式二：
一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，包括如下步骤：
步骤1、按照单束激光或多束激光进行成形系统结构布局，单束激光布局时将单束激光的焦斑控制在打印腔体的几何中心位置，多束激光布局时将每一个单束激光的焦斑控制在所述的每一个单束激光打印区域的中心位置；
步骤2、将步骤1中所述的单束激光作为一个处理单元，对每个处理单元配合设置一个热处理激光束，所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑具有固定的平移位置距离，ΔX为500mm，ΔY为500mm；
步骤3、采用激光选区熔化技术进行3D打印，在打印过程中，进行扫描熔化成形的每一个处理单元的单束激光的激光光斑的直径约为200μm，单束激光的激光功率为3000W，每个热处理激光束在每一个处理单元的单束激光扫描前、扫描后、扫描前和扫描后分别对每一个处理单元进行激光扫描处理，每个热处理激光束的激光扫描处理次数为3次。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤1中单束激光从光纤激光器输出，通过准直、扩束，进入振镜及聚焦镜进行方向改变和聚焦，控制单束激光的原始位置的焦斑置于打印腔体焦平面的中央位置。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤2中所述的热处理激光束的功率低于所述的单束激光50W，所述的热处理激光束的光纤出口光径为10mm，所述的热处理激光束的光斑直径1000μm。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤2中所述的热处理激光束通过前端准直、扩束处理及聚焦后，光斑可调节面积为30mm2，光斑外形为圆形。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中所述的热处理激光束配置振镜扫描系统，控制热处理激光束的焦斑扫描焦平面上的截面图形，执行填充处理，根据从左到右，自上而下的原理，从焦平面的左上角以45°倾斜方式依次填充，扫描速度3000mm/s。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中扫描顺序为每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描进行全面扫描，激光的扫描时差为1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度3000mm/s，每个热处理激光束扫描进行全面扫描的扫描次数为每3层/次。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中3D打印的金属为金属钛或钛合金或金属铝或铝合金。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，ΔX为所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑的水平方向的距离差值，ΔY为所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑垂直方向的距离差值。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，当进行金属大体积复杂结构零部件的打印成形过程中，减少温度应力的产生，避免因应力过大带来的变形，避免打印过程中的金属球化及翘曲，能够减少89％的应力集中现象。
具体实施方式三：
一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，包括如下步骤：
步骤1、按照单束激光或多束激光进行成形系统结构布局，单束激光布局时将单束激光的焦斑控制在打印腔体的几何中心位置，多束激光布局时将每一个单束激光的焦斑控制在所述的每一个单束激光打印区域的中心位置；
步骤2、将步骤1中所述的单束激光作为一个处理单元，对每个处理单元配合设置一个热处理激光束，所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑具有固定的平移位置距离，ΔX为100mm，ΔY为100mm；
步骤3、采用激光选区熔化技术进行3D打印，在打印过程中，进行扫描熔化成形的每一个处理单元的单束激光的激光光斑的直径约为80μm，单束激光的激光功率为500W，每个热处理激光束在每一个处理单元的单束激光扫描前、扫描后、扫描前和扫描后分别对每一个处理单元进行激光扫描处理，每个热处理激光束的激光扫描处理次数为2次。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤1中单束激光从光纤激光器输出，通过准直、扩束，进入振镜及聚焦镜进行方向改变和聚焦，控制单束激光的原始位置的焦斑置于打印腔体焦平面的中央位置。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤2中所述的热处理激光束的功率低于所述的单束激光30W，所述的热处理激光束的光纤出口光径为5mm，所述的热处理激光束的光斑直径500μm。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤2中所述的热处理激光束通过前端准直、扩束处理及聚焦后，光斑可调节面积为5mm2，光斑外形为圆形。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中所述的热处理激光束配置振镜扫描系统，控制热处理激光束的焦斑扫描焦平面上的截面图形，执行填充处理，根据从左到右，自上而下的原理，从焦平面的左上角以45°倾斜方式依次填充，扫描速度1000mm/s。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中扫描顺序为每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、激光的扫描时差为0.1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度1000mm/s。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中3D打印的金属为金属钛或钛合金或金属铝或铝合金。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，ΔX为所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑的水平方向的距离差值，ΔY为所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑垂直方向的距离差值。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，当进行金属大体积复杂结构零部件的打印成形过程中，减少温度应力的产生，避免因应力过大带来的变形，避免打印过程中的金属球化及翘曲，能够减少60％的应力集中现象。
具体实施方式四：
一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，包括如下步骤：
步骤1、按照单束激光或多束激光进行成形系统结构布局，单束激光布局时将单束激光的焦斑控制在打印腔体的几何中心位置，多束激光布局时将每一个单束激光的焦斑控制在所述的每一个单束激光打印区域的中心位置；
步骤2、将步骤1中所述的单束激光作为一个处理单元，对每个处理单元配合设置一个热处理激光束，所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑具有固定的平移位置距离，ΔX为200mm，ΔY为200mm；
步骤3、采用激光选区熔化技术进行3D打印，在打印过程中，进行扫描熔化成形的每一个处理单元的单束激光的激光光斑的直径约为150μm，单束激光的激光功率为1000W，每个热处理激光束在每一个处理单元的单束激光扫描前、扫描后、扫描前和扫描后分别对每一个处理单元进行激光扫描处理，每个热处理激光束的激光扫描处理次数为3次。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤1中单束激光从光纤激光器输出，通过准直、扩束，进入振镜及聚焦镜进行方向改变和聚焦，控制单束激光的原始位置的焦斑置于打印腔体焦平面的中央位置。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤2中所述的热处理激光束的功率低于所述的单束激光40W，所述的热处理激光束的光纤出口光径为5mm，所述的热处理激光束的光斑直径600μm。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤2中所述的热处理激光束通过前端准直、扩束处理及聚焦后，光斑可调节面积为15mm2，光斑外形为圆形。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中所述的热处理激光束配置振镜扫描系统，控制热处理激光束的焦斑扫描焦平面上的截面图形，执行填充处理，根据从左到右，自上而下的原理，从焦平面的左上角以45°倾斜方式依次填充，扫描速度1500mm/s。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中扫描顺序为每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描进行全面扫描，激光的扫描时差为0.01～1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度1500mm/s，每个热处理激光束扫描进行全面扫描的扫描次数为每4层/次。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中3D打印的金属为金属钛或钛合金或金属铝或铝合金。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，ΔX为所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑的水平方向的距离差值，ΔY为所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑垂直方向的距离差值。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，当进行金属大体积复杂结构零部件的打印成形过程中，减少温度应力的产生，避免因应力过大带来的变形，避免打印过程中的金属球化及翘曲，能够减少70％的应力集中现象。
具体实施方式五：
一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，包括如下步骤：
步骤1、按照单束激光或多束激光进行成形系统结构布局，单束激光布局时将单束激光的焦斑控制在打印腔体的几何中心位置，多束激光布局时将每一个单束激光的焦斑控制在所述的每一个单束激光打印区域的中心位置；
步骤2、将步骤1中所述的单束激光作为一个处理单元，对每个处理单元配合设置一个热处理激光束，所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑具有固定的平移位置距离，ΔX为50～500mm，ΔY为50～500mm；
步骤3、采用激光选区熔化技术进行3D打印，在打印过程中，进行扫描熔化成形的每一个处理单元的单束激光的激光光斑的直径约为40μm～200μm，单束激光的激光功率为100W～3000W，每个热处理激光束在每一个处理单元的单束激光扫描前、扫描后、扫描前和扫描后分别对每一个处理单元进行激光扫描处理，每个热处理激光束的激光扫描处理次数为1～3次。
本实施方式所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，ΔX为所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑的水平方向的距离差值，ΔY为所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑垂直方向的距离差值。
具体实施方式六：
根据具体实施方式五所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤1中单束激光从光纤激光器输出，通过准直、扩束，进入振镜及聚焦镜进行方向改变和聚焦，控制单束激光的原始位置的焦斑置于打印腔体焦平面的中央位置。
具体实施方式七：
根据具体实施方式五所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤2中所述的热处理激光束的功率低于所述的单束激光20W～50W，所述的热处理激光束的光纤出口光径为2～10mm，所述的热处理激光束的光斑直径300μm～1000μm。
具体实施方式八：
根据具体实施方式五所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤2中所述的热处理激光束通过前端准直、扩束处理及聚焦后，光斑可调节面积为0.5～30mm2，光斑外形为圆形。
具体实施方式九：
根据具体实施方式五所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中所述的热处理激光束配置振镜扫描系统，控制热处理激光束的焦斑扫描焦平面上的截面图形，执行填充处理，根据从左到右，自上而下的原理，从焦平面的左上角以45°倾斜方式依次填充，扫描速度200mm/s～3000mm/s。
具体实施方式十：
根据具体实施方式五所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中的扫描顺序为每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描，激光的扫描时差为0.01～1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度200mm/s～3000mm/s。
具体实施方式十一：
根据具体实施方式五所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中扫描顺序为每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描进行全面扫描，激光的扫描时差为0.01～1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度200mm/s～3000mm/s，每个热处理激光束扫描进行全面扫描的扫描次数为每2～5层/次。
具体实施方式十二：
根据具体实施方式五所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中扫描顺序为每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、激光的扫描时差为0.01～1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度200mm/s～3000mm/s。
具体实施方式十三：
根据具体实施方式五所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中扫描顺序为每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描进行全面扫描，激光的扫描时差为0.01～1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度200mm/s～3000mm/s，每个热处理激光束扫描进行全面扫描的扫描次数为每2～5层/次。
具体实施方式十四：
根据具体实施方式五所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，步骤3中3D打印的金属为金属钛或钛合金或金属铝或铝合金。

Claims (10)

1.一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、按照单束激光或多束激光进行成形系统结构布局，单束激光布局时将单束激光的焦斑控制在打印腔体的几何中心位置，多束激光布局时将每一个单束激光的焦斑控制在所述的每一个单束激光打印区域的中心位置；
步骤2、将步骤1中所述的单束激光作为一个处理单元，对每个处理单元配合设置一个热处理激光束，所述的热处理激光束的焦斑与所述的每个处理单元的单束激光的焦斑具有固定的平移位置距离，ΔX为50～500mm，ΔY为50～500mm；
步骤3、采用激光选区熔化技术进行3D打印，在打印过程中，进行扫描熔化成形的每一个处理单元的单束激光的激光光斑的直径约为40μm～200μm，单束激光的激光功率为100W～3000W，每个热处理激光束在每一个处理单元的单束激光扫描前、扫描后、扫描前和扫描后分别对每一个处理单元进行激光扫描处理，每个热处理激光束的激光扫描处理次数为1～3次。
2.根据权利要求1所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，其特征在于：步骤1中单束激光从光纤激光器输出，通过准直、扩束，进入振镜及聚焦镜进行方向改变和聚焦，控制单束激光的原始位置的焦斑置于打印腔体焦平面的中央位置。
3.根据权利要求1所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，其特征在于：步骤2中所述的热处理激光束的功率低于所述的单束激光20W～50W，所述的热处理激光束的光纤出口光径为2～10mm，所述的热处理激光束的光斑直径300μm～1000μm。
4.根据权利要求1所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，其特征在于：步骤2中所述的热处理激光束通过前端准直、扩束处理及聚焦后，光斑可调节面积为0.5～30mm2，光斑外形为圆形。
5.根据权利要求1所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，其特征在于：步骤3中所述的热处理激光束配置振镜扫描系统，控制热处理激光束的焦斑扫描焦平面上的截面图形，执行填充处理，根据从左到右，自上而下的原理，从焦平面的左上角以45°倾斜方式依次填充，扫描速度200mm/s～3000mm/s。
6.根据权利要求5所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，其特征在于：步骤3中的扫描顺序为每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描，激光的扫描时差为0.01～1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度200mm/s～3000mm/s。
7.根据权利要求5所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，其特征在于：步骤3中扫描顺序为每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描进行全面扫描，激光的扫描时差为0.01～1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度200mm/s～3000mm/s，每个热处理激光束扫描进行全面扫描的扫描次数为每2～5层/次。
8.根据权利要求5所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，其特征在于：步骤3中扫描顺序为每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、激光的扫描时差为0.01～1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度200mm/s～3000mm/s。
9.根据权利要求5所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，其特征在于：步骤3中扫描顺序为每一个处理单元的单束激光对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描对切片截面图形进行扫描、每个热处理激光束扫描进行全面扫描，激光的扫描时差为0.01～1秒，每一个处理单元的单束激光的扫描速度200mm/s～3000mm/s，每个热处理激光束扫描进行全面扫描的扫描次数为每2～5层/次。
10.根据权利要求1所述的一种激光辅助消除铺粉式3D打印制件应力的处理方法，其特征在于：步骤3中3D打印的金属为金属钛或钛合金或金属铝或铝合金。
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