激光打印方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种激光打印方法及系统。当位于打印基层上方的待打印的预打印层在打印基层上的投影超出打印基层的边缘时，利用激光沿着第一预设方向照射位于第一打印区域的粉体，以使第一打印区域的粉体固化连接于打印基层的上表面，并形成第一打印层。利用激光沿着第二预设方向照射位于第二打印区域的粉体，以使第二打印区域的粉体固化连接于第一打印层的侧表面，且第二打印区域的粉体自靠近第一打印区域的一侧向远离第一打印区域的一侧逐渐固化，并形成第二打印层。本发明专利技术提供的激光打印方法及系统，有效解决了3D打印模型的成型过程中，预打印层在打印成型的过程中会由于缺少支撑而容易引发固化物塌陷、曲翘变形和下表黏粉的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
激光打印方法及系统


[0001]本专利技术涉及增材制造
，特别是涉及一种激光打印方法及系统。

技术介绍

[0002]激光粉末床融合制造技术是增材制造的重要技术类型之一。激光粉末床融合制造技术遵循逐层成型原理，即通过成型缸与可升降的打印基板构成成型腔，通过定量供粉、铺粉组件向成型腔开口铺设厚度均匀的金属粉末薄层，进而通过功率激光扫描照射、加热金属粉末薄层指定区域，使之热熔、进而冷却固化成型，该操作步序随打印基板逐层下降反复进行，所得片状金属固化物逐层累积，即可生成金属3D打印模型。
[0003]激光粉末床融合制造技术的铺粉过程依赖于机械推力与重力作用，且激光粉末床融合制造技术的逐层累积成型方向为反重力方向，3D打印模型的成型过程中，将位于下方的已经固化成型的打印层定义为打印基层，当位于打印基层上方的待打印的预打印层在打印基层上的投影超出打印基层的边缘时，预打印层在打印基层上的投影超出打印基层的边缘的区域在打印成型的过程中会由于缺少支撑而容易引发固化物塌陷、曲翘变形和下表黏粉等问题。现有解决方案是在零件本体上，根据逐层累积方向，在预打印层的下方增加额外的支撑结构，以替代打印基层的散热、支撑和固化约束作用。但是，上述方法不仅提高了复杂金属零件的成型难度，而且会带来粉末材料、打印用时、后处理工时的极大浪费。还有的现有技术通过提高扫描速度、降低扫描间距的方法，改善固化物下表黏粉现象，但对曲翘变形无明显作用。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，有必要提供一种激光打印方法及系统，以解决3D打印模型的成型过程中，当位于打印基层上方的待打印的预打印层在打印基层上的投影超出打印基层的边缘时，预打印层在打印基层上的投影超出打印基层的边缘的区域在打印成型的过程中会由于缺少支撑而容易引发固化物塌陷、曲翘变形和下表黏粉的问题。
[0005]本专利技术提供一种激光打印方法，利用激光照射粉体形成打印层，通过从下往上逐层打印的方式得到3D打印模型，将位于下方的已经固化成型的打印层定义为打印基层。当位于打印基层上方的待打印的预打印层在打印基层上的投影超出打印基层的边缘时，将预打印层未超出打印基层边缘的部分定义为第一打印区域，将预打印层超出打印基层边缘的部分定义为第二打印区域。利用激光沿着第一预设方向照射位于第一打印区域的粉体，以使第一打印区域的粉体固化连接于打印基层的上表面，并形成第一打印层。利用激光沿着第二预设方向照射位于第二打印区域的粉体，以使第二打印区域的粉体固化连接于第一打印层的侧表面，且第二打印区域的粉体自靠近第一打印区域的一侧向远离第一打印区域的一侧逐渐固化，并形成第二打印层。
[0006]于本专利技术的一实施例中，第一预设方向与水平面呈第一预设角度a，60
°
≤a≤90
°
。如此设置，有利于提高激光对第一打印区域的粉体的打印效率，便于第一打印区域的粉体
固化连接于打印基层的上表面。
[0007]于本专利技术的一实施例中，第二预设方向与水平面呈第二预设角度b，0
°
<b≤30
°
。如此设置，有利于提高激光对第二打印区域的粉体的打印效率，便于第二打印区域的粉体固化连接于第一打印层的侧表面。
[0008]本专利技术还提供一种激光打印系统，采用以上任意一个实施例所述的激光打印方法，该激光打印系统包括：供粉组件、打印组件、铺粉组件和激光发射装置。供粉组件用于提供粉体。打印组件用于承载待打印的粉体。铺粉组件设于打印组件的上方，用于将供粉组件提供的粉体铺设于打印组件。激光发射装置能够沿着第一预设方向或者沿着第二预设方向发射激光，以使粉体固化成型。
[0009]于本专利技术的一实施例中，激光发射装置包括第一激光发射组件和第二激光发射组件。第一激光发射组件设于打印组件的上方，第一激光发射组件能够沿着第一预设方向发射激光。第二激光发射组件设于第一激光发射组件的一侧，第二激光发射组件能够沿着第二预设方向发射激光。如此设置，有利于激光打印系统快速调整打印方向。
[0010]于本专利技术的一实施例中，第一激光发射组件包括：第一激光器、准直器、变焦器和扫描振镜。第一激光器用于发射激光。准直器通过第一光纤连接第一激光器，准直镜用于将第一激光器发射的激光调节为平行光束，且准直器能够调节平行光束的直径。变焦器设于准直器远离第一光纤的一端，变焦器用于将平行光束调节为聚焦光束，且变焦器能够调节聚焦光束的焦距。扫描振镜设于变焦器远离准直器的一端，扫描振镜用于调节聚焦光束的照射位置。如此设置，有利于提高第一激光发射组件的打印效率。
[0011]于本专利技术的一实施例中，第二激光发射组件包括：第二激光器、聚焦镜和水平移动模组。第二激光器用于发射激光。聚焦镜通过第二光纤连接第二激光器，聚焦镜用于将第二激光器发射的激光调节为聚焦激光。水平移动模组连接聚焦镜，水平移动模组能够带动聚焦镜在水平面内移动。如此设置，有利于提高第二激光发射组件的移动效率。
[0012]于本专利技术的一实施例中，水平移动模组包括滑块、第一滑轨和第二滑轨，第一滑轨和第二滑轨垂直设置，聚焦镜连接于滑块，滑块可滑动地连接于第一滑轨，第一滑轨可滑动地连接于第二滑轨。
[0013]于本专利技术的一实施例中，第二激光发射组件还包括水平旋转台，水平旋转台可转动地设于水平移动模组，且水平旋转台连接聚焦镜，以带动聚焦镜转动。如此设置，有利于提高第二打印区域内粉体的固化效率。
[0014]于本专利技术的一实施例中，打印组件包括打印板和壳体，壳体设有密封腔，打印板设于密封腔内，且打印板用于承载待打印的粉体。激光打印系统还包括氛围组件，氛围组件分别通过进气管道和出气管道连通密封腔，氛围组件通过进气管道向密封腔内输入惰性气体，并使密封腔内的原有气体通过出气管道回流至氛围单元。如此设置，有利于防止打印过程中的金属粉末发生氧化，从而提高激光打印系统的打印成功率。
[0015]本专利技术提供的激光打印方法及系统，由于第一打印区域的粉体以打印基层上表面为支撑面进行固化成型，打印基层的上表面的结构密度相对于粉体的结构密度更大，且打印基层的上表面的结构稳定性相对于粉体的结构稳定性更强，因而，打印基层的上表面能够有效支撑第一打印区域的粉体进行固化成型，因此，第一打印区域的粉体被打印成第一打印层时，第一打印层不会发生因为缺少支撑而导致第一打印层发生塌陷、曲翘变形和黏
粉等问题。由于第二打印区域的粉体以第一打印层的侧表面为支撑面进行固化成型，第一打印层的侧表面的结构密度相对于粉体的结构密度更大，且第一打印层的侧表面的结构稳定性相对于粉体的结构稳定性更强，因而，第一打印层的侧表面能够有效支撑第二打印区域的粉体进行固化成型，因此，第二打印区域的粉体被打印成第二打印层时，第二打印层不会发生因为缺少支撑而导致第二打印层发生塌陷、曲翘变形和黏粉等问题。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一实施例的激光打印系统的结构示意图；
[0017]图2为本专利技术一实施例的打印基层和预打印层的示意图；
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光打印方法，利用激光照射粉体(301)形成打印层，通过从下往上逐层打印的方式得到3D打印模型，其特征在于，将位于下方的已经固化成型的打印层定义为打印基层(100)，当位于所述打印基层(100)上方的待打印的预打印层(200)在所述打印基层(100)上的投影超出所述打印基层(100)的边缘时，将所述预打印层(200)未超出所述打印基层(100)边缘的部分定义为第一打印区域(210)，将所述预打印层(200)超出所述打印基层(100)边缘的部分定义为第二打印区域(220)，利用激光沿着第一预设方向照射位于所述第一打印区域(210)的粉体(301)，以使所述第一打印区域(210)的粉体(301)固化连接于所述打印基层(100)的上表面，并形成第一打印层(211)，利用激光沿着第二预设方向照射位于所述第二打印区域(220)的粉体(301)，以使所述第二打印区域(220)的粉体(301)固化连接于所述第一打印层(211)的侧表面，且所述第二打印区域(220)的粉体(301)自靠近第一打印区域(210)的一侧向远离所述第一打印区域(210)的一侧逐渐固化，并形成第二打印层(221)。2.根据权利要求1所述的激光打印方法，其特征在于，所述第一预设方向与水平面呈第一预设角度a，60
°
≤a≤90
°
。3.根据权利要求1所述的激光打印方法，其特征在于，所述第二预设方向与水平面呈第二预设角度b，0
°
<b≤30
°
。4.一种激光打印系统，其特征在于，采用如权利要求1
‑
3任意一项所述的激光打印方法，该激光打印系统包括：供粉组件(300)，用于提供粉体(301)；打印组件(400)，用于承载待打印的粉体(301)；铺粉组件(500)，设于所述打印组件(400)的上方，用于将所述供粉组件(300)提供的粉体(301)铺设于所述打印组件(400)；以及激光发射装置(600)，能够沿着所述第一预设方向或者沿着所述第二预设方向发射激光，以使粉体(301)固化成型。5.根据权利要求4所述的激光打印系统，其特征在于，所述激光发射装置(600)包括第一激光发射组件(610)和第二激光发射组件(620)，所述第一激光发射组件(610)设于所述打印组件(400)的上方，所述第一激光发射组件(610)能够沿着第一预设方向发射激光；所述第二激光发射组件(620)设于所述第一激光发射组件(610)的一侧，所述第二激光发射组件(620)能够沿着第二预设方向发射激光。...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞红祥，刘浪，
申请(专利权)人：杭州正向增材制造技术有限公司，
类型：发明
国别省市：