CN110666166B - 一种多激光高精度的3d打印机及其打印方法 - Google Patents

一种多激光高精度的3d打印机及其打印方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种多激光高精度的3D打印机及其打印方法，该打印机包括布粉模块、烧结平台以及激光烧结模块，所述激光烧结模块包括预热扫描模块、烧结扫描模块以及修边扫描模块；其中，所述预热扫描模块包括用于发射预热激光束的预热激光器和用于将预热激光束传导至烧结平台上的预热传导组件，所述烧结扫描模块包括用于发射烧结激光束的烧结激光器和用于将烧结激光束传导至烧结平台上的烧结传导组件，所述修边扫描模块包括用于发射精修激光束的精修激光器和用于将精修激光束传导至烧结平台上的精修传导组件；所述预热激光束的温度低于烧结激光束的温度。本发明采用多个激光联合对粉料进行烧结加工，从多个角度提高成型件的质量和精度。

Description

一种多激光高精度的3D打印机及其打印方法
技术领域
本发明涉及3D打印设备，具体涉及一种多激光高精度的3D打印机及其打印方法。
背景技术
激光烧结打印机，采用激光对材料进行加热熔化，再利用逐层堆积的方法进行堆积，直至形成完整构件的制造。但由于传统的3D打印机激光源装置仍然存在许多不足之处，故其制约了3D打印机朝更高的质量和进度的方向发展，从而影响成型品的质量。
现有的3D打印机中，往往只设置一个激光源作为能量输入装置，由于金属粉末未经预热，当激光光斑照射至接触金属粉末时，在光斑内外产生了极大的温度梯度，亦即内外温差较大，使得3D打印成型的零件内部存在较大残余应力，因而可能会导致成型件发生开裂、翘曲以及球化等现象，使得成型件的几何精度不高和表面粗糙度偏大，因此往往需要后期进行机械加工和表面处理。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种多激光高精度的3D打印机，该3D打印机采用多个激光器联合对粉料进行烧结加工，从多个角度提高成型件的质量和精度。
本发明的另一个目的在于提供一种多激光高精度的3D打印方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种多激光高精度的3D打印机，包括机架以及设置在机架上的布粉模块、烧结平台以及激光烧结模块，所述激光烧结模块包括预热扫描模块、烧结扫描模块以及修边扫描模块；
其中，所述预热扫描模块包括用于发射预热激光束的预热激光器和用于将预热激光束传导至烧结平台上的预热传导组件，所述烧结扫描模块包括用于发射烧结激光束的烧结激光器和用于将烧结激光束传导至烧结平台上的烧结传导组件，所述修边扫描模块包括用于发射精修激光束的精修激光器和用于将精修激光束传导至烧结平台上的精修传导组件；所述预热激光束的温度低于烧结激光束的温度，其光斑直径大于烧结激光器的光斑直径，工作时烧结激光束的光斑位于预热激光束的光斑内且同步移动；所述精修激光器的光斑直径小于烧结激光器的光斑直径。
上述3D打印机的工作原理是：
工作时，布粉模块将粉料布置在烧结平台后，预热激光器发射出预热激光束，由预热传导组件进行传导，对粉料进行预扫描，将热量传递至粉料上，提高粉料的温度；接着，烧结激光器发射出烧结激光束，由烧结传导组件进行传导，对粉料进行扫描，使得粉料熔化、烧结定型。具体地，工作过程中，烧结光斑位于预热光斑内且同步移动，烧结光斑到达的位置被预热光斑覆盖，因此所有粉末在被烧结光斑烧结之前的都已经被预热光斑预热过，由于粉料经过预热，自身的温度已经提升至一定程度，当具有更高的温度的烧结激光束扫描该粉料时，粉料的内外温差相对于预热之前的温差大大减小，可以有效地减少成型件内部的残余应力，防止成型件发生开裂、翘曲以及球化等现象，提高成型件的质量。
进一步，精修激光器发射出精修激光束，由精修传导组件进行传导，利用实时成像技术，对烧结平台上的刚形成的切层的表面和拐角进行扫描，使得成型件表面重新熔化，从而得到更细腻的表面，同时去除边角的毛刺，从而完成当前层面的加工。其中，在成型件烧结成型的同时，利用其他的激光进行表面处理(去毛刺等)工作，在每一切层完成后即修剪一次，提高该切层的精度，从而使得后续逐渐成型的成型件具有较高的精度，同时避免激光束在成型件完成后因存在部分空间死角而难以扫描到，这样不仅能够大大提高成型件的表面精度，同时可以免除后续的去毛刺工序。重复上述步骤，直至在烧结平台上形成完整的成型件。
本发明的一个优选方案，其中，所述激光烧结模块还包括分离扫描模块，该分离扫描模块包括用于发射分离激光束的分离激光器和用于将分离激光束传导至烧结平台上的分离传导组件。一般地，在打印的工作中，待烧结的粉料承放烧结平台的基板上，烧结后的成型件的切面在基板上层层垒成成型件，当成型件完成打印后，需要将其与基板分离，才算结束打印的工作。而在现有的打印工作中，工作人员大多数会将基板拿出机外，采用传统的分离方法将两者分开，例如使用锯条切割开，虽然能够将两者分开，但是会导致基板的厚度减少，一段时间后基板会被磨损严重而需进行更换；这样不仅会额外增加工作量，而且分离后的成型件的质量也难以保证。为此，本优选中，在机内设置分离激光器和分离传导组件，当成型件完成打印后，利用机内设置的分离激光器和分离传导组件在滑轨上的移动，对成型平面上的成型件采用水平方向上自动分离切割的方式，使得成型件和基板得到高效且整齐地分离，减少基板受损。
优选地，所述分离激光器设置在烧结平台的一侧。
本发明的一个优选方案，其中，所述预热激光器、烧结激光器以及精修激光器均设置在烧结平台的上方，自上而下地进行激光扫描。
本发明的一个优选方案，其中，所述预热传导组件、烧结传导组件、精修传导组件以及分离传导组件均包括用于对激光束进行扩束的扩束镜、用于对激光束进行汇聚的动态聚焦模块和用于对激光束进行反射的振镜。工作过程中，激光束从激光器发射出来，先经过扩束镜进行扩束，增大光束的直径，然后通向动态聚焦模块，使得光束汇聚起来，最后由振镜将激光束反射至烧结平台上。
优选地，所述振镜均为双轴振镜，其上设有两个反射镜片和两个分别驱动两个反射镜片绕着不同的中心转动的调节电机；工作时，两个反射镜片的转动中心相互垂直，而且其中一个反射镜片的转动中心与激光束的来向垂直。通过上述结构，调节电机可以带动反射镜片进行转动，从而根据预设的扫描路线将激光束反射在烧结平台上，完成打印工作。
本发明的一个优选方案，其中，所述预热激光器和烧结激光器采用光纤激光器，所述精修激光器采用飞秒激光器，所述分离激光器采用半导体激光器。其中，飞秒激光具有较小的光斑直径，可成形出较高精度的金属零件，其速度更快成像更清晰，可进行成型件边角毛刺在仍未降温的情况下迅速去边，精度较高。
本发明的一个优选方案，其中，所述布粉模块包括用于将粉料从储存位置搬运至烧结平台上的供粉装置和用于将位于烧结平台上的粉料进行铺平的铺粉装置，所述铺粉装置包括铺压小车和用于驱动铺压小车作横向移动的铺粉驱动机构，所述铺压小车包括安装架、用于刮平粉料的刮板和用于对铺平的粉料进行压实的滚压辊，所述滚压辊转动连接在安装架上；工作时，滚压辊跟在刮板的后方对铺平的粉料进行压实。通过上述结构，本铺粉装置不仅能够对粉料进行摊铺，还能对铺平的粉料进行压实，确保粉料在激光烧结的过程中能够均匀地熔化，提高打印的质量。
优选地，所述刮板为两个，分别设置在滚压辊的两侧，这样可以实现双向连续铺粉和压粉，使得粉料更加均匀。
进一步，所述安装架上设有用于调节两个刮板的高低位置的位置调节机构，该位置调节机构包括调节驱动电机和调节杆，所述调节驱动电机固定设置在安装架上，所述调节杆的两端设有调节孔，其中部与调节驱动电机的输出轴固定连接；两个刮板分别通过转动轴连接在调节孔中；
所述安装架上设有两个竖向设置的导向限位孔，所述刮板的下端位于导向限位孔中。通过上述结构，在调节驱动电机的驱动下，两个刮板如同“翘板”一样进行反向的调节，因而能够在对应的场合中，调节对应的刮板的高度，亦即与工作平台的距离，适用不同的刮粉场合。
优选地，所述滚压辊转动连接在可相对安装架上下移动的滑压块上，所述安装架上设有用于对安装架进行承托的承托部，该承托部的上方为可供滑压块作相对上移的活动空间。这样，在对粉料进行摊铺的过程中，滚压辊对粉料进行压实(其作用力等于自身和滑压块的重力)，由于滑压块可相对安装架上下移动，能够自适应调整，防止对粉料造成过压。
进一步，所述活动空间中设有加压弹簧，该加压弹簧的两端分别抵紧在滑压块和安装架上。
一种多激光高精度的3D打印方法，包括以下步骤：
(1)布粉模块将粉料布置在烧结平台后，预热激光器发射出预热激光束，由预热传导组件进行传导，对粉料进行预热扫描，将热量传递至粉料上，提高粉料的温度；
(2)烧结激光器发射出烧结激光束，由烧结传导组件进行传导，对预热后的粉料进行扫描；
(3)粉料被烧结激光束扫描过后进行熔化，冷却后定型在烧结平台上，形成预制的成型件的其中一个切层；
(4)精修激光器发射出精修激光束，由精修传导组件进行传导，对步骤(3)中形成的切层的边角进行修剪，去除边角处的毛刺；
(5)重复上述(1)-(4)步骤，直至在烧结平台上得到完整的成型件；
(6)利用激光在滑轨上的水平移动，将成型件与烧结平台的基板分离，打印工作结束。
本发明的一个优选方案，在步骤(2)中，所述烧结激光束的扫描光斑重叠在步骤(1)中的预热激光束的光斑中；沿着扫描的路线，所述预热激光束的光斑先覆盖在粉料上。上述方法中，两个光斑大小不一的激光同步耦合对粉料进行扫描，在对粉料进行预热后，立即进行烧结工作，从而提高成型件烧结质量。
优选地，在沿着扫描的路线同步移动中，采用间歇式的内烧结循环对粉料进行烧结：
预热光斑和烧结光斑同步移动至待烧结的粉料上；预热光斑静止不动，烧结光斑沿着特定的方向在预热光斑的覆盖范围内移动，直至该覆盖范围内的全部粉料完成烧结；烧结光斑回到与预热光斑相对的原始位置上；预热光斑和烧结光斑同步移动至下一处待烧结的粉料上。
本发明的一个优选方案，在步骤(4)中，当预热激光器和烧结激光器扫描过的面积达到50％时，精修激光器即开始工作。
本发明的一个优选方案，在步骤(6)中，分离激光器发射出分离激光束，由分离传导组件进行传导，在烧结平台的基板上将成型件分离。
本发明的一个优选方案，其中，步骤(1)中的预热激光束的光斑直径与步骤(2)中的烧结激光束的光斑直径之比的范围为：3∶1-1.5∶1。
本发明的一个优选方案，其中，步骤(1)中的预热激光束的光斑直径为100um-500um；步骤(2)中的烧结激光束的光斑直径为50um-200um。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明采用两种具有不同温度的激光用于粉料的烧结，首先让温度相对较低的预热激光束对粉料进行扫描，在粉料进行烧结之前对其进行预热，以提高粉料的温度，从而在真正烧结的过程中降低粉体内外的温差，可以有效地减少成型件内部的残余应力，使得内部结构更加稳定，防止成型件发生开裂、翘曲以及球化等现象，提高成型件的质量。
2、选用具有较大直径的激光束(相对于烧结的激光束)对粉料进行预热，这样可以提高预热的面积，有利于提高烧结的效率。
3、在成型件进行增材打印的过程中，利用精修激光束对成型件的边界和拐角处进行重新熔化和切削，去除毛刺，有效提高成型件的表面精度，还可以免除后续的修边工作。
4、选用具有较小直径的激光束(相对于烧结的激光束)对成型件的表面和边界、拐角进行加工，相当于在成型后进行一次微加工，不仅能够精确地去除毛刺，还能提高成型件的表面精度。
5、本发明中的预热激光器和烧结激光器为独立设置，而且两者发出的激光束分别从两个不同的角度最终汇合到一起，这样两个光束不会干涉到彼此，一同协作完成打印工作。
6、本发明中的分离激光器和分离传导组件，当成型件完成打印后，利用机内设置的分离激光器和分离传导组件在滑轨上的移动，对成型平面上的成型件采用水平方向上自动分离切割的方式，使得成型件和基板得到高效且整齐地分离，减少基板受损。
7、本发明中将多个具有不同功能的激光器集合在一起，实现多种激光的配合协同工作，使得各种激光性能都得到很好的应用，共同缔造出质量、精度更好的产品。
附图说明
图1-3为本发明中的多激光高精度的3D打印机的三个不同视角的立体结构示意图。
图4为本发明中的激光束工作方式的示意图。
图5为本发明中的预热光斑和烧结光斑的其中一种具体实施方式的工作过程简图。
图6为本发明中的预热光斑和烧结光斑的另一种具体实施方式的工作过程简图。
图7为本发明中的铺压小车的立体结构示意图。
图8为本发明中的铺压小车的侧视图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
实施例1
参见图1-3，本实施例中的多激光高精度的3D打印机，包括机架1以及设置在机架1上的储粉模块、布粉模块、成型装置、激光烧结模块以及粉料回收模块，所述成型装置包括烧结平台2、基板3以及升降成型机构，所述烧结平台2上开设有成型孔，在成型孔中，所述基板3的上表面与烧结平台2的上表面之间的空间构成成型腔。所述布粉模块将存放在储粉模块中的粉料搬运并摆放在基板3上，以便激光烧结模块进行激光扫描。
参见图1-3，所述激光烧结模块包括预热扫描模块、烧结扫描模块以及修边扫描模块；其中，所述预热扫描模块包括用于发射预热激光束的预热激光器4和用于将预热激光束传导至烧结平台2上的预热传导组件，所述烧结扫描模块包括用于发射烧结激光束的烧结激光器5和用于将烧结激光束传导至烧结平台2上的烧结传导组件，所述修边扫描模块包括用于发射精修激光束的精修激光器6和用于将精修激光束传导至烧结平台2上的精修传导组件。
所述预热激光束的温度低于烧结激光束的温度，其光斑直径大于烧结激光器5的光斑直径；所述精修激光器6的光斑直径小于烧结激光器5的光斑直径。
具体地，所述储粉模块和粉料回收模块实现的技术手段可参考现有的打印机中的具体结构。
参见图1-3，所述激光烧结模块还包括分离扫描模块，该分离扫描模块包括用于发射分离激光束的分离激光器7和用于将分离激光束传导至烧结平台2上的分离传导组件。一般地，在打印的工作中，待烧结的粉料承放烧结平台2的基板3上，烧结后的成型件的切面在基板3上层层垒成成型件，当成型件完成打印后，需要将其与基板3分离，才算结束打印的工作。而在现有的打印工作中，工作人员大多数会将基板3拿出机外，采用传统的分离方法将两者分开，例如使用锯条切割开，虽然能够将两者分开，但是会导致基板3的厚度减少，一段时间后基板3会被磨损严重而需进行更换；这样不仅会额外增加工作量，而且分离后的成型件的质量也难以保证。为此，本优选中，在机内设置分离激光器7和分离传导组件，当成型件完成打印后，利用机内设置的分离激光器7和分离传导组件在滑轨上的移动，对成型平面上的成型件3采用水平方向上自动分离切割的方式，使得成型件和基板3得到高效且整齐地分离，减少基板3受损。
参见图1-4，所述分离激光器7设置在烧结平台2的一侧，所述预热激光器4、烧结激光器5以及精修激光器6均设置在烧结平台2的上方，自上而下地进行激光扫描。具体地，本实施例中的预热激光器4和烧结激光器5为相对独立的两个激光器，分别排布在烧结平台2的上方，在烧结的过程中，预热激光器4和烧结激光器5同时发射出激光束，两个激光束从不同的角度往下汇聚到一起，进而协同开始烧结工作。
其中，所述预热传导组件、烧结传导组件、精修传导组件以及分离传导组件均包括用于对激光束进行扩束的扩束镜、用于对激光束进行汇聚的动态聚焦模块和用于对激光束进行反射的振镜。工作过程中，激光束从激光器发射出来，先经过扩束镜进行扩束，增大光束的直径，然后通向动态聚焦模块，使得光束汇聚起来，最后由振镜将激光束反射至烧结平台2上。具体地，扩束镜、动态聚焦模块均集成在激光器中，所述振镜分为预热振镜8、烧结振镜9以及精修振镜10。
进一步，所述振镜均为双轴振镜，其上设有两个反射镜片和两个分别驱动两个反射镜片绕着不同的中心转动的调节电机；工作时，两个反射镜片的转动中心相互垂直，而且其中一个反射镜片的转动中心与激光束的来向垂直。通过上述结构，调节电机可以带动反射镜片进行转动，从而根据预设的扫描路线将激光束反射在烧结平台2上，完成打印工作。
而且，所述预热激光器4和烧结激光器5采用德国IPG1000瓦单模光纤激光器，所述精修激光器6采用飞秒激光器，所述分离激光器7采用半导体激光器。其中，飞秒激光具有较小的光斑直径，可成形出较高精度的金属零件，其速度更快成像更清晰，可进行成型件边角毛刺在仍未降温的情况下迅速去边，精度较高。
参见图1-3和图7-8，所述布粉模块包括用于将粉料从储存位置搬运至烧结平台2上的供粉装置和用于将位于烧结平台2上的粉料进行铺平的铺粉装置。所述铺粉装置包括铺压小车11和用于驱动铺压小车11作横向移动的铺粉驱动机构，所述铺压小车11包括安装架11-1、用于刮平粉料的刮板11-2和用于对铺平的粉料进行压实的滚压辊11-3，所述滚压辊11-3转动连接在安装架11-1上；工作时，滚压辊11-3跟在刮板11-2的后方对铺平的粉料进行压实。通过上述结构，本铺粉装置不仅能够对粉料进行摊铺，还能对铺平的粉料进行压实，确保粉料在激光烧结的过程中能够均匀地熔化，提高打印的质量。
图7-8，所述刮板11-2为两个，分别设置在滚压辊11-3的两侧，这样可以实现双向连续铺粉和压粉，使得粉料更加均匀。
进一步，所述安装架11-1上设有用于调节两个刮板11-2的高低位置的位置调节机构，该位置调节机构包括调节驱动电机11-4和调节杆11-5，所述调节驱动电机11-4固定设置在安装架11-1上，所述调节杆11-5的两端设有调节孔，其中部与调节驱动电机11-4的输出轴固定连接；两个刮板11-2分别通过转动轴11-8连接在调节孔中；所述安装架11-1上设有两个竖向设置的导向限位孔，所述刮板11-2的下端位于导向限位孔中。通过上述结构，在调节驱动电机11-4的驱动下，两个刮板11-2如同“翘板”一样进行反向的调节，因而能够在对应的场合中，调节对应的刮板11-2的高度，亦即与工作平台的距离，适用不同的刮粉场合。
所述滚压辊11-3转动连接在可相对安装架11-1上下移动的滑压块11-6上，所述安装架11-1上设有用于对安装架11-1进行承托的承托部11-11，该承托部11-11的上方为可供滑压块11-6作相对上移的活动空间。这样，在对粉料进行摊铺的过程中，滚压辊11-3对粉料进行压实(其作用力等于自身和滑压块11-6的重力)，由于滑压块11-6可相对安装架11-1上下移动，能够自适应调整，防止对粉料造成过压。
所述活动空间中设有加压弹簧11-7，该加压弹簧11-7的两端分别抵紧在滑压块11-6和安装架11-1上。
参见图1-3，所述铺粉驱动机构包括横向驱动电机和横向传动组件，所述横向驱动电机固定连接在机架1上，所述横向传动组件包括横向丝杆和横向丝杆螺母；所述横向丝杆的一端通过联轴器与横向驱动电机的输出轴连接，另一端通过转动座连接在机架1上；所述横向丝杆螺母上设有横向移动架12，所述安装架11-1与横向移动架12固定连接。
进一步，所述横向移动架12与机架1之间设有横向导向结构，该横向导向结构包括设置在横向移动架12上的导向孔和固定在机架1上且与横向丝杆平行设置的横向导柱。
参见图1-3，所述成型孔设有两个，每一个成型孔的下方均设有基板3，同时设有两个升降成型机构分别对基板3进行升降驱动；所述升降成型机构包括升降板14、升降驱动电机13以及升降传动组件，所述升降传动组件包括丝杆和丝杆螺母，所述升降板14与丝杆螺母固定连接，所述基板3设置在升降板14上。通过上述结构，每当完成一个切面的烧结后，升降驱动电机13即驱动升降板14下降一个与该切面的厚度相同的高度，以便在该切面上的进行下一个切面的烧结工作。
参见图1-5，上述3D打印机的工作原理是：
工作时，布粉模块将粉料布置在烧结平台2后，预热激光器4发射出预热激光束，由预热传导组件进行传导，对粉料进行预扫描，将热量传递至粉料上，提高粉料的温度；接着，烧结激光器5发射出烧结激光束，由烧结传导组件进行传导，对粉料进行扫描，使得粉料熔化、烧结定型。具体地，工作过程中，烧结光斑位于预热光斑内且同步移动，烧结光斑到达的位置被预热光斑覆盖，因此所有粉末在被烧结光斑烧结之前的都已经被预热光斑预热过，由于粉料经过预热，自身的温度已经提升至一定程度，当具有更高的温度的烧结激光束扫描该粉料时，粉料的内外温差相对于预热之前的温差大大减小，可以有效地减少成型件内部的残余应力，防止成型件发生开裂、翘曲以及球化等现象，提高成型件的质量。
进一步，精修激光器6发射出精修激光束，由精修传导组件进行传导，利用实时成像技术，对烧结平台2上的成型件的表面和拐角进行扫描，使得成型件表面重新熔化，从而得到更细腻的表面，同时去除边角的毛刺，从而完成当前层面的加工。其中，在成型件烧结成型的同时，利用其他的激光进行表面处理(去毛刺等)工作，不仅能够大大提高成型件的表面精度，同时可以免除后续的去毛刺工序。重复上述步骤，直至在烧结平台2上形成完整的成型件。
参见图1-5，本实施例中的多激光高精度的3D打印方法，包括以下步骤：
(1)布粉模块将粉料布置在烧结平台2后，预热激光器4发射出预热激光束，由预热传导组件进行传导，对粉料进行预扫描，将热量传递至粉料上，提高粉料的温度。
(2)烧结激光器5发射出烧结激光束，由烧结传导组件进行传导，对预热后的粉料进行扫描。其中，所述烧结激光束的扫描光斑重合在步骤(1)中的预热激光束的光斑中；沿着扫描的路线，所述线预热激光束的光斑先覆盖在粉料上。进一步，由于预热的光斑的直径大于烧结光斑的直径，为了减少预热光斑的来回移动，在沿着扫描的路线同步移动中，采用间歇式的内烧结循环对粉料进行烧结：
预热光斑和烧结光斑同步移动至待烧结的粉料上；预热光斑静止不动，烧结光斑沿着特定的方向在预热光斑的覆盖范围内移动，直至该覆盖范围内的全部粉料完成烧结；烧结光斑回到与预热光斑相对的原始位置上；预热光斑和烧结光斑同步移动至下一处待烧结的粉料上。具体地，在本实施例中，所述烧结光斑位于预热光斑的中心(预热光斑与烧结光斑的直径比为5∶2)，当预热光斑停下后，烧结光斑在烧结光斑内的移动路线主要为两种：由内往外和由外往内；其中，本实施例中以由外往内为例进行说明，如图5，烧结光斑先从中心往外移动，此时烧结光斑已经远离预热光斑的中心，然后烧结光斑绕着预热光斑的中心移动一圈，接着往预热光斑的中心移动一定距离，此时烧结光斑已经覆盖到预热光斑的中心，再绕着预热光斑的中心移动一圈，即完成预热光斑的覆盖范围内的全部粉料的烧结工作，最后烧结光斑复位至预热光斑的中心上，完成一个间隙的循环工作。当然，根据预热光斑与烧结光斑的直径之比的不同，烧结光斑可以采用其他路径在预热光斑的覆盖下进行烧结，例如采用机械制造技术中的铣床的加工路径等。
(3)粉料被烧结激光束扫描过后进行熔化，冷却后定型在烧结平台2上，形成预制的成型件的其中一个切层。
(4)当预热激光器4和烧结激光器5扫描过的面积达到50％时，精修激光器6即开始工作；精修激光器6发射出精修激光束，由精修传导组件进行传导，对烧结平台2上的成型件的表面和边角进行扫描，使得成型件表面重新熔化和定型，同时切削边角处的毛刺。
(5)重复上述(1)-(4)步骤，直至在烧结平台2上得到完整的成型件；
(6)分离激光器7发射出分离激光束，由分离传导组件进行传导，在烧结平台2的基板3上将成型件分离，打印工作结束。
进一步，步骤(1)中的预热激光束的光斑直径与步骤(2)中的烧结激光束的光斑直径之比的范围为：3∶1-1.5∶1。
步骤(1)中的预热激光束的光斑直径为100um-500um；步骤(2)中的烧结激光束的光斑直径为50um-200um。
实施例2
参见图6，与实施例1不同的是，本实施例中的烧结光斑位于预热光斑的外围，预热光斑与烧结光斑的直径比为5∶2)，当预热光斑停止移动后，烧结光斑先绕着预热光斑的中心移动一圈，再靠近预热光斑的中心，此时烧结光斑已经覆盖到预热光斑的中心，接着烧结光斑绕着预热光斑的中心移动一圈，即完成预热光斑的覆盖范围内的全部粉料的烧结工作，最后烧结光斑复位回到预热光斑的外围，完成一个间隙的循环工作。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、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)

1.一种多激光高精度的3D打印机，其特征在于，包括机架以及设置在机架上的布粉模块、烧结平台以及激光烧结模块，所述激光烧结模块包括预热扫描模块、烧结扫描模块以及修边扫描模块；
其中，所述预热扫描模块包括用于发射预热激光束的预热激光器和用于将预热激光束传导至烧结平台上的预热传导组件，所述烧结扫描模块包括用于发射烧结激光束的烧结激光器和用于将烧结激光束传导至烧结平台上的烧结传导组件，所述修边扫描模块包括用于发射精修激光束的精修激光器和用于将精修激光束传导至烧结平台上的精修传导组件；所述预热激光束的温度低于烧结激光束的温度，其光斑直径大于烧结激光器的光斑直径，工作时烧结激光束的光斑位于预热激光束的光斑内且同步移动；所述精修激光器的光斑直径小于烧结激光器的光斑直径；
所述布粉模块包括用于将粉料从储存位置搬运至烧结平台上的供粉装置和用于将位于烧结平台上的粉料进行铺平的铺粉装置，所述铺粉装置包括铺压小车和用于驱动铺压小车作横向移动的铺粉驱动机构，所述铺压小车包括安装架、用于刮平粉料的刮板和用于对铺平的粉料进行压实的滚压辊，所述滚压辊转动连接在安装架上；所述刮板为两个，分别设置在滚压辊的两侧；所述滚压辊转动连接在可相对安装架上下移动的滑压块上，所述安装架上设有用于对安装架进行承托的承托部，该承托部的上方为可供滑压块作相对上移的活动空间；所述活动空间中设有加压弹簧，该加压弹簧的两端分别抵紧在滑压块和安装架上；工作时，滚压辊跟在刮板的后方对铺平的粉料进行压实。
2.根据权利要求1所述的多激光高精度的3D打印机，其特征在于，所述激光烧结模块还包括分离扫描模块，该分离扫描模块包括用于发射分离激光束的分离激光器和用于将分离激光束传导至烧结平台上的分离传导组件；
所述分离激光器设置在烧结平台的一侧；所述预热激光器、烧结激光器以及精修激光器均设置在烧结平台的上方，自上而下地进行激光扫描。
3.根据权利要求2所述的多激光高精度的3D打印机，其特征在于，所述预热传导组件、烧结传导组件、精修传导组件以及分离传导组件均包括用于对激光束进行扩束的扩束镜、用于对激光束进行汇聚的动态聚焦模块和用于对激光束进行反射的振镜；
所述振镜均为双轴振镜，其上设有两个反射镜片和两个分别驱动两个反射镜片绕着不同的中心转动的调节电机；工作时，两个反射镜片的转动中心相互垂直，而且其中一个反射镜片的转动中心与激光束的来向垂直。
4.根据权利要求1所述的多激光高精度的3D打印机，其特征在于，所述预热激光束的光斑直径与烧结激光束的光斑直径之比的范围为：3∶1-1.5∶1；
所述预热激光束的光斑直径为100um-500um，所述烧结激光束的光斑直径为50um-200um。
5.根据权利要求4所述的多激光高精度的3D打印机，其特征在于，所述安装架上设有用于调节两个刮板的高低位置的位置调节机构，该位置调节机构包括调节驱动电机和调节杆，所述调节驱动电机固定设置在安装架上，所述调节杆的两端设有调节孔，其中部与调节驱动电机的输出轴固定连接；两个刮板分别通过转动轴连接在调节孔中；
所述安装架上设有两个竖向设置的导向限位孔，所述刮板的下端位于导向限位孔中。
6.一种多激光高精度的3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)布粉模块将粉料布置在烧结平台后，预热激光器发射出预热激光束，由预热传导组件进行传导，对粉料进行预扫描，将热量传递至粉料上，提高粉料的温度；
(2)烧结激光器发射出烧结激光束，由烧结传导组件进行传导，对预热后的粉料进行扫描；其中，所述烧结激光束的扫描光斑重合在步骤(1)中的预热激光束的光斑中，且沿着扫描的路线同步移动；
(3)粉料被烧结激光束扫描过后进行熔化，冷却后定型在烧结平台上，形成预制的成型件的其中一个切层；
(4)精修激光器发射出精修激光束，由精修传导组件进行传导，对步骤(3)中形成的切层的边角进行修剪，去除边角处的毛刺；
(5)重复上述(1)-(4)步骤，直至在烧结平台上得到完整的成型件；
(6)将成型件与烧结平台的基板分离，打印工作结束。
7.根据权利要求6所述的多激光高精度的3D打印方法，其特征在于，在步骤(2)中，在沿着扫描的路线同步移动中，采用间歇式的内烧结循环对粉料进行烧结：
预热光斑和烧结光斑同步移动至待烧结的粉料上；预热光斑静止不动，烧结光斑沿着设定的路径在预热光斑的覆盖范围内进行移动烧结，直至该覆盖范围内的全部粉料完成烧结；烧结光斑回到与预热光斑相对的原始位置上；预热光斑和烧结光斑同步移动至下一处待烧结的粉料上。
8.根据权利要求6所述的多激光高精度的3D打印方法，其特征在于，在步骤(4)中，当预热激光器和烧结激光器扫描过的面积达到50％时，精修激光器即开始工作。
9.根据权利要求6所述的多激光高精度的3D打印方法，其特征在于，在步骤(6)中，分离激光器发射出分离激光束，由分离传导组件进行传导，在烧结平台的基板上将成型件分离。
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