一種用於提高粉床熔融成型增材製造效率和精度的方法與流程
2023-06-20 12:41:36 1
本發明涉及增材製造技術領域，具體涉及一種用於提高基於粉床熔融成型增材製造技術成型效率和精度的方法。
背景技術：
增材製造技術（Additive Manufacturing，簡稱AM）是集數位化設計與製造技術、材料技術、信息技術等於一體的先進位造技術。AM採用分層製造、疊加成型的零件成型方式。採用AM製作零部件時，先用計算機輔助設計（Computer Aided Design，簡稱CAD）等製作零部件的數位化模型，然後將得到的數位化模型進行分層切片處理，最後根據分層切片信息逐層製造併疊加成型。AM工藝數位化程度高，可用於成型的材料廣泛並能成型具有複雜結構的產品，在航空航天、電子工業、汽車工業和生物醫學等領域都有廣泛的應用。
基於粉床熔融成型的增材製造技術包括選擇性雷射燒結（Selective Laser Sintering，簡稱SLS）、選擇性雷射熔化（Selective Laser Melting，簡稱SLM）和電子束選區熔化（Selective Electron Beam Melting，簡稱SEBM）等。成型產品時根據CAD模型及分層切片數據，採用雷射束或電子束等高能束進行選擇性燒結或熔融相關區域併疊加成型。在基於粉床熔融成型的增材製造技術中，通常使用輪廓掃描與填充掃描相結合的方式對產品的截面實施選擇性燒結或熔融成型。製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域間的填充掃描等通常採用相同的雷射或電子束能量、光斑直徑等工藝參數。當採用的熱源能量和光斑直徑較大時成型效率較高但成型精度較差，還可能存在過燒等缺陷；當採用的熱源能量和光斑直徑較小時，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。進一步優化和完善基於粉床熔融成型的增材製造工藝，使成型效率和成型精度都能有較高保證，對相關技術的應用和推廣具有重要意義。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種用於提高SLS、SLM和SEBM等基於粉床熔融成型增材製造技術成型效率和精度的方法。
為了達到上述目的，本發明採用的技術方案如下：
在SLS、SLM和SEBM等基於粉床熔融成型增材製造技術成型設備上設計兩套或以上能夠提供具有不同能量和光斑大小等參數的用於熔融粉床的雷射或電子束等熱源。或是在基於粉床熔融成型增材製造技術成型設備上僅設計一套用於熔融粉床的雷射或電子束等熱源，但該熱源系統能夠在同一工藝過程中，如在列印某一產品的某一層時，能夠提供至少兩種具有不同能量和光斑大小等參數的雷射束或電子束等用於熔融粉床的熱源。
上述設備在成型某產品時，至少可以提供兩種具有不同能量和光斑大小等參數的雷射束或電子束等用於熔融粉床的熱源。
在成型某產品的具體一層時，用能量和光斑直徑較小的雷射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雷射或電子束等熱源對該層進行填充掃描。
在成型某產品的具體一層，該層具有最小尺寸小於具有較大光斑直徑熱源的光斑直徑的小區域時，採用能量和光斑直徑較小的雷射或電子束等熱源掃描該區域。
成型某一產品時，表面一層或幾層採用能量和光斑直徑較小的雷射或電子束等熱源進行掃描。
附圖說明
圖1 是本發明採用能量和光斑直徑較小的雷射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雷射或電子束等熱源對該層進行填充掃描的示意圖。
圖2 是在成型某產品的具體一層，該層具有最小尺寸小於具有較大光斑直徑熱源的光斑直徑的小區域時，採用能量和光斑直徑較小的雷射或電子束等熱源掃描該區域的示意圖。
圖3是成型某產品時，表面一層或幾層採用能量和光斑直徑較小的熱源進行掃描的示意圖。
具體實施方式
在SLS、SLM和SEBM等基於粉床熔融成型增材製造技術成型設備上設計兩套或以上能夠提供具有不同能量和光斑大小等參數的用於熔融粉床的雷射或電子束等熱源。或是在基於粉床熔融成型增材製造技術成型設備上僅設計一套用於熔融粉床的雷射或電子束等熱源，但該熱源系統能夠在同一工藝過程中，如在列印某一產品的某一層時，能夠提供至少兩種具有不同能量和光斑大小等參數的雷射束或電子束等用於熔融粉床的熱源。
上述設備在成型某產品時，至少可以提供兩種具有不同能量和光斑大小等參數的雷射束或電子束等用於熔融粉床的熱源。
實施例1
在成型某產品的具體一層時，用能量和光斑直徑較小的雷射或電子束等熱源進行輪廓掃描，用能量和光斑直徑較大的雷射或電子束等熱源對該層進行填充掃描，如圖1所示。
實施例2
在成型某產品的具體一層，該層某區域具有的最小尺寸小於具有較大光斑直徑熱源的光斑直徑，採用能量和光斑直徑較小的雷射或電子束等熱源對該區域進行掃描，如圖2所示。
實施例3
在成型某產品時，靠近上表面的兩層粉床全部採用能量和光斑直徑較小的雷射或電子束等熱源進行掃描，如圖3所示。