一種用于提高粉床熔融成型增材制造效率和精度的方法與流程

本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于提高基于粉床熔融成型增材制造技術(shù)成型效率和精度的方法。

背景技術(shù)：

增材制造技術(shù)（Additive Manufacturing，簡(jiǎn)稱AM）是集數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、材料技術(shù)、信息技術(shù)等于一體的先進(jìn)制造技術(shù)。AM采用分層制造、疊加成型的零件成型方式。采用AM制作零部件時(shí)，先用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，簡(jiǎn)稱CAD）等制作零部件的數(shù)字化模型，然后將得到的數(shù)字化模型進(jìn)行分層切片處理，最后根據(jù)分層切片信息逐層制造并疊加成型。AM工藝數(shù)字化程度高，可用于成型的材料廣泛并能成型具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，在航空航天、電子工業(yè)、汽車工業(yè)和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

基于粉床熔融成型的增材制造技術(shù)包括選擇性激光燒結(jié)（Selective Laser Sintering，簡(jiǎn)稱SLS）、選擇性激光熔化（Selective Laser Melting，簡(jiǎn)稱SLM）和電子束選區(qū)熔化（Selective Electron Beam Melting，簡(jiǎn)稱SEBM）等。成型產(chǎn)品時(shí)根據(jù)CAD模型及分層切片數(shù)據(jù)，采用激光束或電子束等高能束進(jìn)行選擇性燒結(jié)或熔融相關(guān)區(qū)域并疊加成型。在基于粉床熔融成型的增材制造技術(shù)中，通常使用輪廓掃描與填充掃描相結(jié)合的方式對(duì)產(chǎn)品的截面實(shí)施選擇性燒結(jié)或熔融成型。制作過程中輪廓掃描和填充掃描以及不同輪廓間的掃描和不同區(qū)域間的填充掃描等通常采用相同的激光或電子束能量、光斑直徑等工藝參數(shù)。當(dāng)采用的熱源能量和光斑直徑較大時(shí)成型效率較高但成型精度較差，還可能存在過燒等缺陷；當(dāng)采用的熱源能量和光斑直徑較小時(shí)，成型精度較高但成型效率較低，此外還可能存在燒不足等缺陷。進(jìn)一步優(yōu)化和完善基于粉床熔融成型的增材制造工藝，使成型效率和成型精度都能有較高保證，對(duì)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用和推廣具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于提高SLS、SLM和SEBM等基于粉床熔融成型增材制造技術(shù)成型效率和精度的方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

在SLS、SLM和SEBM等基于粉床熔融成型增材制造技術(shù)成型設(shè)備上設(shè)計(jì)兩套或以上能夠提供具有不同能量和光斑大小等參數(shù)的用于熔融粉床的激光或電子束等熱源?；蚴窃诨诜鄞踩廴诔尚驮霾闹圃旒夹g(shù)成型設(shè)備上僅設(shè)計(jì)一套用于熔融粉床的激光或電子束等熱源，但該熱源系統(tǒng)能夠在同一工藝過程中，如在打印某一產(chǎn)品的某一層時(shí)，能夠提供至少兩種具有不同能量和光斑大小等參數(shù)的激光束或電子束等用于熔融粉床的熱源。

上述設(shè)備在成型某產(chǎn)品時(shí)，至少可以提供兩種具有不同能量和光斑大小等參數(shù)的激光束或電子束等用于熔融粉床的熱源。

在成型某產(chǎn)品的具體一層時(shí)，用能量和光斑直徑較小的激光或電子束等熱源掃描該層的輪廓，用能量和光斑直徑較大的激光或電子束等熱源對(duì)該層進(jìn)行填充掃描。

在成型某產(chǎn)品的具體一層，該層具有最小尺寸小于具有較大光斑直徑熱源的光斑直徑的小區(qū)域時(shí)，采用能量和光斑直徑較小的激光或電子束等熱源掃描該區(qū)域。

成型某一產(chǎn)品時(shí)，表面一層或幾層采用能量和光斑直徑較小的激光或電子束等熱源進(jìn)行掃描。

附圖說(shuō)明

圖1 是本發(fā)明采用能量和光斑直徑較小的激光或電子束等熱源掃描該層的輪廓而用能量和光斑直徑較大的激光或電子束等熱源對(duì)該層進(jìn)行填充掃描的示意圖。

圖2 是在成型某產(chǎn)品的具體一層，該層具有最小尺寸小于具有較大光斑直徑熱源的光斑直徑的小區(qū)域時(shí)，采用能量和光斑直徑較小的激光或電子束等熱源掃描該區(qū)域的示意圖。

圖3是成型某產(chǎn)品時(shí)，表面一層或幾層采用能量和光斑直徑較小的熱源進(jìn)行掃描的示意圖。

具體實(shí)施方式

在SLS、SLM和SEBM等基于粉床熔融成型增材制造技術(shù)成型設(shè)備上設(shè)計(jì)兩套或以上能夠提供具有不同能量和光斑大小等參數(shù)的用于熔融粉床的激光或電子束等熱源?；蚴窃诨诜鄞踩廴诔尚驮霾闹圃旒夹g(shù)成型設(shè)備上僅設(shè)計(jì)一套用于熔融粉床的激光或電子束等熱源，但該熱源系統(tǒng)能夠在同一工藝過程中，如在打印某一產(chǎn)品的某一層時(shí)，能夠提供至少兩種具有不同能量和光斑大小等參數(shù)的激光束或電子束等用于熔融粉床的熱源。

上述設(shè)備在成型某產(chǎn)品時(shí)，至少可以提供兩種具有不同能量和光斑大小等參數(shù)的激光束或電子束等用于熔融粉床的熱源。

實(shí)施例1

在成型某產(chǎn)品的具體一層時(shí)，用能量和光斑直徑較小的激光或電子束等熱源進(jìn)行輪廓掃描，用能量和光斑直徑較大的激光或電子束等熱源對(duì)該層進(jìn)行填充掃描，如圖1所示。

實(shí)施例2

在成型某產(chǎn)品的具體一層，該層某區(qū)域具有的最小尺寸小于具有較大光斑直徑熱源的光斑直徑，采用能量和光斑直徑較小的激光或電子束等熱源對(duì)該區(qū)域進(jìn)行掃描，如圖2所示。

實(shí)施例3

在成型某產(chǎn)品時(shí)，靠近上表面的兩層粉床全部采用能量和光斑直徑較小的激光或電子束等熱源進(jìn)行掃描，如圖3所示。