CN114012107A - 一种3d打印设备的多激光搭接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属增材制造技术领域，为了解决现有3D打印搭接区存在易开裂甚至导致产品报废的技术问题，本发明提供了一种3D打印设备的多激光搭接方法，密封成型室的上端设置有至少两个激光器，激光器通过扫描在铺粉面上形成至少两个烧结区，烧结区之间设置有相互嵌套的搭接区，定义铺粉平台的左侧为吸气侧，定义铺粉平台的右侧为吹气侧，定义铺粉平台的上部为内侧，定义铺粉平台的下部为窗口侧，烧结区串联排布，激光器用于烧结与其对应的烧结区和搭接区。通过设置相互嵌套的搭接区，使搭接区之间的连接性加强，增加不同激光器烧结区相互连接的附着力，不易开裂，减少产品报废的问题。

Description

一种3D打印设备的多激光搭接方法
技术领域
本发明涉及金属增材制造技术领域，具体涉及一种3D打印设备的多激光搭接方法。
背景技术
随着金属增材制造技术的不断发展，用户的需求也日益增多，因此单激光器越来越不能满足客户的所有需求。多激光器全覆盖打印设备，其可通过多个激光器来提高增材制造的生产效率，各个激光器可以协同制造一个大型部件。
当多激光协同制造一个大型部件时，在激光选区熔化成形工艺多激光搭接区，存在扫描搭接的情形。然而随着搭接区域的数量增多，工件的搭接痕迹越明显，传统搭接区的设置，尤其是搭接方法容易导致产品搭接区域性能较低，形成低密度区，易于开裂，从而导致产品报废。工件的锻造性能和拉伸性能也越难控制，从而给成型质量带来很大影响。
发明内容
为了解决现有3D打印搭接区存在易开裂甚至导致产品报废的技术问题，本发明提供了一种3D打印设备的多激光搭接方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种3D打印设备的多激光搭接方法，所述3D打印设备包括密封成型室，所述密封成型室包括铺粉平台和铺粉刮刀，所述铺粉刮刀用于将粉末铺设在铺粉平台上，所述密封成型室的上端设置有至少两个激光器，所述激光器通过扫描在铺粉面上形成至少两个烧结区，所述烧结区之间设置有相互嵌套的搭接区，所述铺粉平台的两侧分别设置有吹气口和吸气口，定义铺粉平台的左侧为吸气侧，定义铺粉平台的右侧为吹气侧，定义铺粉平台的上部为内侧，定义铺粉平台的下部为窗口侧，所述烧结区串联排布，所述激光器用于烧结与其对应的烧结区和搭接区。通过设置相互嵌套的搭接区，使搭接区之间的连接性加强，增加不同激光器烧结区相互连接的附着力，不易开裂，减少产品报废的问题。
进一步的，所述搭接区的嵌套方式为铰链式、握手式、榫卯式、燕尾式或变形太极式，这几种连接方式具有较好的相互连接的附着力。
优选的，所述搭接区的嵌套方式为变形太极式。
进一步的，所述搭接区的相邻嵌套区域包括宽度为0.05～0.2mm的重叠区，用于避免部分区域激光烧结不全，同时增加其相互连接性。
进一步的，所述激光器包括第一激光器和第二激光器，所述多激光搭接方法包括如下步骤：
步骤S10，启动3D打印设备；
步骤S20，打开进气口和吸气口，通入惰性气体；
步骤S30，第一激光器和第二激光器对所铺的粉末的第一层进行扫描烧结,分别从其对应的非搭接区的吸气侧开始扫描，具体包括如下步骤：
步骤S31，第一激光器从内侧和吸气侧顶点位置开始扫描，扫描顺序为从内侧到窗口侧，由吸气侧到吹气侧，循环往复执行；
步骤S32，第二激光器从窗口侧和吸气侧顶点位置开始扫描，扫描顺序为从内侧向窗口侧，由吸气侧到吹气侧，循环往复执行；
步骤S33，当第一激光器和第二激光器扫描到搭接区时，第一激光器首先扫描靠近吸气侧的嵌套区域，直至扫描完毕；
步骤S34，然后由第二激光器扫描与其连接的嵌套区域，直至扫描完毕；
步骤S35，随后第一激光器和第二激光器按吸气侧到吹气侧的顺序，对嵌套区域依次进行扫描；
步骤S40，扫描下一层，控制搭接区的尺寸变化，使相邻层之间的数值相差2～10mm。
进一步的，步骤S40中，搭接区的嵌套区域沿横向和纵向交错平移分布，每个方向每层交错0.2～10mm，同时每一层的扫描方向当前层比上一层旋转5～85度，用于以避免相连多层重复出现扫描不良。
实施本发明带来的有益效果是：
通过设置相互嵌套的搭接区，使搭接区之间的连接性加强，增加不同激光器烧结区相互连接的附着力，不易开裂，减少产品报废的问题。另外，重叠区，用于避免部分区域激光烧结不全，同时增加其相互连接性；每一层的扫描方向当前层比上一层旋转5～85度，用于以避免相连多层重复出现扫描不良。
附图说明
图1为本发明实施例提供的密封成型室内部俯视状态示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参阅图1，一种3D打印设备的多激光搭接方法，该3D打印设备包括密封成型室，所述密封成型室包括铺粉平台和铺粉刮刀(图中未展示)，所述铺粉刮刀用于将粉末铺设在铺粉平台上，所述密封成型室的上端设置有至少两个激光器，所述激光器通过扫描在铺粉面上形成至少两个烧结区，所述烧结区之间设置有相互嵌套的搭接区，所述铺粉平台的两侧分别设置有吹气口和吸气口，定义铺粉平台的左侧为吸气侧，定义铺粉平台的右侧为吹气侧，定义铺粉平台的上部为内侧，定义铺粉平台的下部为窗口侧，所述烧结区串联排布，所述激光器用于烧结与其对应的烧结区和搭接区。通过设置相互嵌套的搭接区，使搭接区之间的连接性加强，增加不同激光器烧结区相互连接的附着力，不易开裂，减少产品报废的问题。
以两个激光器为例，激光器包括第一激光器和第二激光器，所述第一激光器和第二激光器通过扫描在铺粉面上形成第一烧结区和第二烧结区，所述第一烧结区和第二烧结区之间设置有相互嵌套的搭接区，所述第一烧结区和第二烧结区串联排布，所述第一激光器用于烧结第一烧结区和搭接区，所述第二激光器用于烧结第二烧结区和搭接区。
每个激光器的有效烧结范围以中间为准，均超越中间线，进入对方区域的一半。
两个激活器的有效烧结范围，定义为双激光搭接区的最大可行区域Dmax。
双激光实际搭接区以中间为为准，跨中间线分布，分布距离为D，D＜Dmax。
进一步的，所述搭接区的嵌套方式为铰链式、握手式、榫卯式、燕尾式、变形太极式或其它。
优选的，所述搭接区的嵌套方式为变形太极式，图1中即为变形太极式嵌套方式。
进一步的，所述搭接区的相邻嵌套区域包括宽度为0.05～0.2mm的重叠区。用于避免部分区域激光烧结不全，同时增加其相互连接性。
所述多激光搭接方法包括如下步骤：
步骤S10，启动3D打印设备；
步骤S20，打开进气口和吸气口，通入惰性气体；
步骤S30，第一激光器和第二激光器对所铺的粉末的第一层进行扫描烧结,分别从其对应的非搭接区的吸气侧开始扫描，具体包括如下步骤：
步骤S31，第一激光器从内侧和吸气侧顶点位置开始扫描，扫描顺序为从内侧到窗口侧，由吸气侧到吹气侧，循环往复执行；
步骤S32，第二激光器从窗口侧和吸气侧顶点位置开始扫描，扫描顺序为从内侧向窗口侧，由吸气侧到吹气侧，循环往复执行；
步骤S33，当第一激光器和第二激光器扫描到搭接区时，第一激光器首先扫描靠近吸气侧的嵌套区域，直至扫描完毕；
步骤S34，然后由第二激光器扫描与其连接的嵌套区域，直至扫描完毕；
步骤S35，随后第一激光器和第二激光器按吸气侧到吹气侧的顺序，对嵌套区域依次进行扫描；
步骤S40，扫描下一层，控制搭接区的尺寸D变化，使相邻层之间的D数值相差2～10mm。
进一步的，步骤S40中，搭接区的嵌套区域沿横向和纵向交错平移分布，横向是指从吸气侧到吹气侧，纵向是指由内侧到窗口侧，每个方向每层交错0.2～10mm。同时每一层的扫描方向当前层比上一层旋转5～85度，这样可以避免相连多层重复出现扫描不良。通过循环重复直至零件打印完成。
实施本发明带来的有益效果是：
通过设置相互嵌套的搭接区，使搭接区之间的连接性加强，增加不同激光器烧结区相互连接的附着力，不易开裂，减少产品报废的问题。另外，重叠区，用于避免部分区域激光烧结不全，同时增加其相互连接性；每一层的扫描方向当前层比上一层旋转5～85度，用于以避免相连多层重复出现扫描不良。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种3D打印设备的多激光搭接方法，所述3D打印设备包括密封成型室，所述密封成型室包括铺粉平台和铺粉刮刀，所述铺粉刮刀用于将粉末铺设在铺粉平台上，所述密封成型室的上端设置有至少两个激光器，所述激光器通过扫描在铺粉面上形成至少两个烧结区，其特征在于，所述烧结区之间设置有相互嵌套的搭接区，所述铺粉平台的两侧分别设置有吹气口和吸气口，定义铺粉平台的左侧为吸气侧，定义铺粉平台的右侧为吹气侧，定义铺粉平台的上部为内侧，定义铺粉平台的下部为窗口侧，所述烧结区串联排布，所述激光器用于烧结与其对应的烧结区和搭接区。
2.根据权利要求1所述的3D打印设备的多激光搭接方法，其特征在于，所述搭接区的嵌套方式为铰链式、握手式、榫卯式、燕尾式或变形太极式。
3.根据权利要求2所述的3D打印设备的多激光搭接方法，其特征在于，所述搭接区的嵌套方式为变形太极式。
4.根据权利要求2所述的3D打印设备的多激光搭接方法，其特征在于，所述搭接区的相邻嵌套区域包括宽度为0.05～0.2mm的重叠区。
5.根据权利要求4所述的3D打印设备的多激光搭接方法，其特征在于，所述激光器包括第一激光器和第二激光器，所述多激光搭接方法包括如下步骤：
步骤S10，启动3D打印设备；
步骤S20，打开进气口和吸气口，通入惰性气体；
步骤S30，第一激光器和第二激光器对所铺的粉末的第一层进行扫描烧结,分别从其对应的非搭接区的吸气侧开始扫描，具体包括如下步骤：
步骤S31，第一激光器从内侧和吸气侧顶点位置开始扫描，扫描顺序为从内侧到窗口侧，由吸气侧到吹气侧，循环往复执行；
步骤S32，第二激光器从窗口侧和吸气侧顶点位置开始扫描，扫描顺序为从内侧向窗口侧，由吸气侧到吹气侧，循环往复执行；
步骤S33，当第一激光器和第二激光器扫描到搭接区时，第一激光器首先扫描靠近吸气侧的嵌套区域，直至扫描完毕；
步骤S34，然后由第二激光器扫描与其连接的嵌套区域，直至扫描完毕；
步骤S35，随后第一激光器和第二激光器按吸气侧到吹气侧的顺序，对嵌套区域依次进行扫描；
步骤S40，扫描下一层，控制搭接区的尺寸变化，使相邻层之间的数值相差2～10mm。
6.根据权利要求5所述的3D打印设备的多激光搭接方法，其特征在于，步骤S40中，搭接区的嵌套区域沿横向和纵向交错平移分布，每个方向每层交错0.2～10mm，同时每一层的扫描方向当前层比上一层旋转5～85度。
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