一种高速激光烧结的3D打印激光器及系统技术方案

本实用新型专利技术涉及激光烧结领域，具体涉及一种高速激光烧结的3D打印激光器。所述3D打印激光器包括激光光源、光束分路器、半导体光放大器阵列和扫描器，所述激光光源发射激光光束至光束分路器中，并分成多路激光光束并分别入射至半导体光放大器阵列的对应半导体光放大器中，再经过扫描器将每一激光光束入射至烧结表面的金属粉末材料，固化所述金属粉末材料。本实用新型专利技术还涉及3D打印激光系统。采用一个光源，输出光经过半导体光放大器阵列，可以得到波长完全一致的多路光束，可以同时进行多个聚焦点激光烧结，并实现对光源输出功率的放大，提高加工效率，并且实现一致性良好的激光烧结固化。

A 3D Printing Laser and System for High Speed Laser Sintering

The utility model relates to the field of laser sintering, in particular to a high-speed laser sintering 3D printing laser. The three-dimensional printing laser includes a laser source, a beam splitter, a semiconductor optical amplifier array and a scanner. The laser source emits a laser beam into a beam splitter, divides it into multiple laser beams and incident them into the corresponding semiconductor optical amplifier of the semiconductor optical amplifier array respectively, and then incident each laser beam to the metal powder on the sintered surface through a scanner. The material solidifies the metal powder material. The utility model also relates to a 3D printing laser system. By using a single light source, the output light passes through the semiconductor optical amplifier array, and the multi-channel laser beams with identical wavelength can be obtained. The multi-focus laser sintering can be carried out simultaneously, and the output power of the light source can be amplified, the processing efficiency can be improved, and the laser sintering solidification with good consistency can be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种高速激光烧结的3D打印激光器及系统
本技术涉及激光烧结领域，具体涉及一种高速激光烧结的3D打印激光器及系统。
技术介绍
在LS(激光烧结，LaserSintering)3D打印技术中，激光器发出的光束聚焦在烧节点，预先涂敷在烧节点的金属粉末材料在激光的照射下，完成逐点固化从而实现3D打印成型。具体参考图1，图1为激光烧结3D打印整个目标零件的一层的示意图，整个零件需要多层实现。光源110输出的激光，经过扫描镜120，逐点照射在颗粒1、颗粒2和颗粒3等等位置，每个颗粒形成3D打印的一个像素，在需要固化的颗粒点开启激光器，完成金属粉末材料的固化；激光扫面遍整个烧结表面后形成目标零件的一层，之后涂敷下一层的金属粉末材料，然后再逐点完成下一层的烧结。同时，为提高激光烧结3D打印的速度，采用多路光束同时工作。由于激光器的环境温度影响激光器的输出波长，而激光器的输出波长影响金属粉末材料的固化硬度和固化后的颗粒精度，即3D打印的精度；采用多个激光器生成多路光束一起工作时，会由于各个激光器温度环境的变化，引起打印后相邻颗粒精度不均匀的现象。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种高速激光烧结的3D打印激光器及系统，解决激光烧结3D打印的速度慢以及采用多个激光器生成多路光束会由于各个激光器温度环境的变化，引起打印后相邻颗粒精度不均匀的现象等问题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高速激光烧结的3D打印激光器，所述3D打印激光器包括激光光源、光束分路器、半导体光放大器阵列和扫描器，所述激光光源发射激光光束至光束分路器中，并分成多路激光光束并分别入射至半导体光放大器阵列的对应半导体光放大器中，再经过扫描器将每一激光光束入射至烧结表面的金属粉末材料，固化所述金属粉末材料。其中，较佳方案是：所述光束分路器包括一第一输入端和多个第一输出端，每一所述第一输出端与半导体光放大器阵列的对应半导体光放大器的第二输入端对齐，所述激光光源发射的激光光束通过第一输入端入射至光束分路器，并进行激光分束后从多个第一输出端分别输出，再入射至对应半导体光放大器的第二输入端。其中，较佳方案是：所述光束分路器包括部分镀膜玻璃组的反射面，将入射的激光光束在经过镀膜玻璃组的反射面进行光束分光。其中，较佳方案是：所述光束分路器为平面光波导分路器。其中，较佳方案是：所述3D打印激光器包括分别与所述半导体光放大器阵列的多个半导体光放大器连接的功率调节模块，所述功率调节模块分别调节每一半导体光放大器的输入电流。其中，较佳方案是：所述所述半导体光放大器阵列包括至少一控制芯片，每一所述控制芯片均至少设有一半导体光放大器，所述半导体光放大器阵列排布。其中，较佳方案是：所述扫描器包括反射镜和运动模块，所述运动模块根据加工指令控制反射镜的X轴和Y轴的运动。其中，较佳方案是：所述3D打印激光器适用于选择性激光熔化的金属激光烧结3D打印系统，或者适用于选择性激光烧结的金属激光烧结3D打印系统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高速激光烧结的3D打印激光系统，所述3D打印激光系统包括3D打印激光器和烧结表面，所述烧结表面包括预先涂敷在烧节点的金属粉末材料。其中，较佳方案是：所述3D打印激光系统还包括控制烧结表面垂直移动的升降机构，并根据加工进度实现烧结表面的升降。本技术的有益效果在于，与现有技术相比，本技术通过设计一种高速激光烧结的3D打印激光器及系统，采用一个光源，输出光经过半导体光放大器阵列，可以得到波长完全一致的多路光束，可以同时进行多个聚焦点激光烧结，并实现对光源输出功率的放大，提高加工效率，并且实现一致性良好的激光烧结固化；同时，由于激光光束均来自同一个光源，所以输入光的波长完全一致，这种一致性不受外界温度的影响。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：图1是现有3D打印激光器胡结构示意图；图2是本技术3D打印激光器的结构示意图。具体实施方式现结合附图，对本技术的较佳实施例作详细说明。如图2所示，本技术提供一种高速激光烧结的3D打印激光器的优选实施例。一种高速激光烧结的3D打印激光器，所述3D打印激光器包括激光光源210、光束分路器220、半导体光放大器阵列230和扫描器240，所述激光光源210发射激光光束至光束分路器220中，并分成多路激光光束并分别入射至半导体光放大器阵列230的对应半导体光放大器231中，再经过扫描器240将每一激光光束入射至烧结表面201的金属粉末材料，固化所述金属粉末材料。进一步地，提供一种高速激光烧结的3D打印激光系统，所述3D打印激光系统包括3D打印激光器和烧结表面201，所述烧结表面201包括预先涂敷在烧节点20的金属粉末材料。具体地，激光光源210发射激光光束，并依次经过光束分路器220、半导体光放大器阵列230和扫描器240，入射至烧结表面201的烧节点20，烧节点20上预先涂敷金属粉末材料，并在激光光束的作用下固化。以及，激光光源210发射的激光光束入射至光束分路器220后，平行射出多路激光光束，实现激光分光，当然，在光束分路器220与半导体光放大器阵列230之间可设置对应的光学镜片，如准直镜片，将分散的激光光束聚集后入射至对半导体光放大器阵列230的对应半导体光放大器231中。以及，激光光束经过半导体光放大器阵列230实现功率调整，优选提高激光光束的功率，便于烧结。以及，通过扫描器240准确将不同的激光光束入射至烧结表面201的烧节点20，当然，扫描器240与烧结表面201之间设置对应的光学镜片，如聚焦镜片，将激光光束聚焦至烧结表面201的烧节点20。在本实施例中，光束分路器220又称分光器，是光纤链路中重要的无源器件之一，是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件。所述光束分路器220包括一第一输入端和多个第一输出端，每一所述第一输出端与半导体光放大器阵列230的对应半导体光放大器231的第二输入端对齐，所述激光光源210发射的激光光束通过第一输入端入射至光束分路器220，并进行激光分束后从多个第一输出端分别输出，再入射至对应半导体光放大器231的第二输入端。以及，本实施例的光束分路器220提供两种方案。方案一、所述光束分路器220包括部分镀膜玻璃组的反射面，将入射的激光光束在经过镀膜玻璃组的反射面进行光束分光。方案二、所述光束分路器220为平面光波导分路器。平面光波导分路器采用半导体工艺(光刻、腐蚀、显影等技术)制作，光波导阵列位于芯片的上表面，分路功能集成在芯片上，也就是在一只芯片上实现1、1等分路；然后，在芯片两端分别耦合输入端以及输出端的多通道光纤阵列并进行封装。在本实施例中，半导体光放大器231是一种把发光器件，半导体激光器结构作为放大装置使用的器件因为具有能带结构所以其增益带宽比采用光纤放大器的宽。其中，半导体的发光可根据激发方式的不同分为光致发光、电致发光和阴极发光等。光致发光是指用半导体的光吸收作用来产生非平衡载流子,实际上是一种光向另一种光转换的过程。电致发光是指用电学方法将非平衡载流子直接注人到半导体中而产生发光,这常借助于PN结来完成。所述3D打印激光器包括分别与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速激光烧结的3D打印激光器，其特征在于：所述3D打印激光器包括激光光源、光束分路器、半导体光放大器阵列和扫描器，所述激光光源发射激光光束至光束分路器中，并分成多路激光光束并分别入射至半导体光放大器阵列的对应半导体光放大器中，再经过扫描器将每一激光光束入射至烧结表面的金属粉末材料，固化所述金属粉末材料。

【技术特征摘要】
1.一种高速激光烧结的3D打印激光器，其特征在于：所述3D打印激光器包括激光光源、光束分路器、半导体光放大器阵列和扫描器，所述激光光源发射激光光束至光束分路器中，并分成多路激光光束并分别入射至半导体光放大器阵列的对应半导体光放大器中，再经过扫描器将每一激光光束入射至烧结表面的金属粉末材料，固化所述金属粉末材料。2.根据权利要求1所述的3D打印激光器，其特征在于：所述光束分路器包括一第一输入端和多个第一输出端，每一所述第一输出端与半导体光放大器阵列的对应半导体光放大器的第二输入端对齐，所述激光光源发射的激光光束通过第一输入端入射至光束分路器，并进行激光分束后从多个第一输出端分别输出，再入射至对应半导体光放大器的第二输入端。3.根据权利要求2所述的3D打印激光器，其特征在于：所述光束分路器包括部分镀膜玻璃组的反射面，将入射的激光光束在经过镀膜玻璃组的反射面进行光束分光。4.根据权利要求2所述的3D打印激光器，其特征在于：所述光束分路器为平面光波导分路器。5.根据权利要求1所述的3D打印激光器，其特征在于：所述3D打印激光器包...

【专利技术属性】
技术研发人员：周利民，徐晨峰，卢秉恒，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：新型
国别省市：广东,44