【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及3d激光打印，尤其涉及一种多激光区域增材-检测-减材复合制造方法。
技术介绍
1、多激光粉末床熔融技术是一种通过使用多个高能量密度的精细激光束同时作用于粉末床表面，将金属粉末逐层熔化并固化的增材制造方法。与单激光束相比，这种技术通过多束激光的协同工作，加速了材料沉积和固化过程，从而提高了制造效率和构件质量。此外，多激光粉末床熔融技术由于其独特制造特性，为设计人员在制造结构复杂构件时提供了最大的自由度，已被应用于航空航天、生物医药、汽车等行业。
2、尽管多激光粉末床熔融技术具有上述优点，但是要有效减少激光束粉末床熔融技术制造构件的缺陷以及提高制造效率，还需要做更多的工作。激光束作为热源，与缺陷的形成和打印效率密切相关。光束内的能量分布模式对材料的熔化/凝固和致密构件的形成至关重要。因此，合适的光束能量分布模式对减少缺陷和提高打印效率起着决定性作用。
3、目前，商用粉末床熔融设备大多采用高斯光束输出激光器。然而，高斯光束的性质决定在材料加工过程中产生的温度梯度较大，这可能会导致打印层面存在球化、驼峰、未熔融等微缺陷。
技术实现思路
1、为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出一种多激光区域增材-检测-减材复合制造方法。
2、本专利技术提出的一种多激光区域增材-检测-减材复合制造方法，包括：
3、s1、建立待成型件的三维模型，并为三维模型添加必要的支撑结构体模型；
4、s2、设置激光打印工艺参数，并对三维模型
5、s3、将切片程序导入多激光粉末床熔融成型软件中，生成打印程序；
6、s4、将打印程序导入多激光区域增材-检测-减材复合装置中；
7、s5、多激光区域增材-检测-减材复合装置根据切片程序在其成型基板上打印出待成型件的实体；
8、s6、当打印结束后，将成型基板从多激光区域增材-检测-减材复合装置中取出，并将待成型件的实体从成型基板切除，得到待成型件的实体。
9、优选地，激光打印工艺参数包括：平顶光束聚焦直径、高斯光束聚焦直径、激光加工功率、扫描速率、路径间距、粉末层厚、边界轮廓数、内外轮廓距离、光斑补偿、边界距离、扫描策略及分区策略；
10、其中，平顶光束聚焦直径为200～300μm，高斯光束聚焦直径为60～120μm；平顶光束激光功率为2000～3000w，高斯光束激光功率为50～1000w；平顶光束扫描速度为600～2000mm/s；高斯光束扫描速度为200～1800mm/s；平顶光束路径间距为0.15～0.25mm，高斯光束路径间距为0.05～0.10mm；粉末层厚度为0.02～0.12mm；边界轮廓数0～2；内外轮廓距离为0.06～0.12mm，光斑补偿为0.04～0.06mm；边界距离为-0.1～0.1mm；扫描策略为单向扫描策略、往返扫描策略、螺旋形扫描策略及轮廓扫描策略；分区策略为不分区、条形分区、岛屿分区及蜂窝式分区。
11、优选地，多激光区域增材-检测-减材复合装置包括：成型机构、激光发射机构、缺陷检测机构和激光打印调控机构；增材激光发射机构用于生成高斯光束或平顶光束；减材机构发射机构用于生成飞秒激光；激光打印调控机构用于将生成的高斯光束或平顶光束聚焦到成型机构的成型基板上进行打印或将生成的飞秒激光聚焦到成型机构的成型基板上进行缺陷去除，缺陷检测机构用于检测成型机构的成型基板上完成打印的当前层是否存在缺陷；控制机构用于根据切片程序控制成型机构、激光发射机构、缺陷检测机构和激光打印调控机构进行协调动作，完成待成型件的打印和缺陷的去除。
12、优选地，在s5、多激光区域增材-检测-减材复合装置根据切片程序打印出待成型件，具体包括：
13、s51、控制机构控制成型机构在其成型基板上铺设预定厚度的粉体层；
14、s52、当粉体层铺设完成后，控制机构控制增材激光发射机构生成高斯光束，然后控制激光打印调控机构将高斯光束聚焦到成型机构的成型基板上的粉体层进行待成型件的轮廓的打印；
15、s53、当待成型件的轮廓的打印完成后，控制机构控制增材激光发射机构生成平顶光束，然后控制激光打印调控机构将平顶光束聚焦到成型机构的成型基板上对待成型件的轮廓内部区域进行填充；
16、s54、当待成型件的轮廓内部区域的填充完成后，控制机构控制增材激光发射机构生成高斯光束，然后控制激光打印调控机构将高斯光束聚焦到成型机构的成型基板上对待成型件的轮廓的死角区域进行填充，完成当前层的打印；
17、s55、当前层的打印完成后，控制机构控制缺陷检测机构获取完成打印的当前层的图像；根据获取的图像与预设的缺陷检测数据库判断完成打印的当前层是否存在缺陷；其中，预设的缺陷检测数据库中包括不同类型及尺寸的缺陷以及对应的飞秒激光减材工艺参数；
18、s56、若是，则控制机构根据缺陷和对应的飞秒激光减材工艺参数生成缺陷消除方案，并根据缺陷消除方案控制减材机构发射机构生成飞秒激光，并控制激光打印调控机构将飞秒激光聚焦到成型机构的成型基板上对当前层的缺陷进行减材去除；
19、s57、当前层的缺陷去除完成后，循环上述s51-s56，直至待成型件加工完成。
20、优选地，飞秒激光工艺参数包括激光功率、飞秒激光束聚焦直径、频率、扫描速度、搭接间距及扫描路径；其中，飞秒激光功率为5～20w，飞秒激光聚焦直径为15～30μm，频率为80～120khz，扫描速度为50～200mm/s，搭接间距为0.015～0.025mm，扫描路径为之字型、网格型和回转型；
21、其中，对于厚度＞7μm且水平最大横截面积＞2500μm2的缺陷，所采用的扫描路径为网格型扫描路径；对于厚度＞7μm且水平最大横截面积＜2500μm2的缺陷，所采用的扫描路径为回转型扫描路径，其余则采用之字型扫描路径。
22、优选地，激光打印调控机构包括光束偏转组件和打印组件；其中，打印组件包括至少两个高斯光束场镜、至少一个平顶光束场镜和至少一个飞秒激光场镜；光束偏转组件包括与高斯光束场镜一一对应的第一光束偏转器件、与平顶光束场镜一一对应的第二光束偏转器件以及与飞秒激光场镜一一对应地的第三光束偏转器件。
23、优选地，高斯光束场镜的数量为4个，平顶光束场镜的数量为2个和飞秒激光场镜的数量为2个。
24、优选地，激光打印工艺参数包括：平顶光束聚焦直径为240μm，平顶光束激光功率为2200w，平顶光束路径间距为0.26mm，平顶光束扫描速度为1200mm/s，铺粉厚度60μm；高斯光束聚焦直径为80μm，高斯光束激光功率为300w，高斯光束路径间距为0.1mm，高斯光束扫描速度为1000mm/s，铺粉厚度50μm；扫描策略为往返扫描策略；轮廓内部填充采用67°旋转、条形分区、往返扫描策略；轮廓采用单道扫描策略。
25、本专利技术中，所提出本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多激光区域增材-检测-减材复合制造方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多激光区域增材-检测-减材复合制造方法，其特征在于，激光打印工艺参数包括：平顶光束聚焦直径、高斯光束聚焦直径、激光加工功率、扫描速率、路径间距、粉末层厚、边界轮廓数、内外轮廓距离、光斑补偿、边界距离、扫描策略及分区策略；
3.根据权利要求1所述的多激光区域增材-检测-减材复合制造方法，其特征在于，多激光区域增材-检测-减材复合装置包括：成型机构、激光发射机构、缺陷检测机构和激光打印调控机构；增材激光发射机构用于生成高斯光束或平顶光束；减材机构发射机构用于生成飞秒激光；激光打印调控机构用于将生成的高斯光束或平顶光束聚焦到成型机构的成型基板上进行打印或将生成的飞秒激光聚焦到成型机构的成型基板上进行缺陷去除，缺陷检测机构用于检测成型机构的成型基板上完成打印的当前层是否存在缺陷；控制机构用于根据切片程序控制成型机构、激光发射机构、缺陷检测机构和激光打印调控机构进行协调动作，完成待成型件的打印和缺陷的去除。
4.根据权利要求3所述的多激光区域增材-检测-减材复合制
5.根据权利要求4所述的多激光区域增材-检测-减材复合制造方法，其特征在于，飞秒激光工艺参数包括激光功率、飞秒激光束聚焦直径、频率、扫描速度、搭接间距及扫描路径；其中，飞秒激光功率为5～20w，飞秒激光聚焦直径为15～30μm，频率为80～120KHz，扫描速度为50～200mm/s，搭接间距为0.015～0.025mm，扫描路径为之字型、网格型和回转型；
6.根据权利要求3所述的多激光区域增材-检测-减材复合制造方法，其特征在于，激光打印调控机构包括光束偏转组件和打印组件；其中，打印组件包括至少两个高斯光束场镜、至少一个平顶光束场镜和至少一个飞秒激光场镜；光束偏转组件包括与高斯光束场镜一一对应的第一光束偏转器件、与平顶光束场镜一一对应的第二光束偏转器件以及与飞秒激光场镜一一对应地的第三光束偏转器件。
7.根据权利要求6所述的多激光区域增材-检测-减材复合制造方法，其特征在于，高斯光束场镜的数量为4个，平顶光束场镜的数量为2个和飞秒激光场镜的数量为2个。
8.根据权利要求7所述的多激光区域增材-检测-减材复合制造方法，其特征在于，激光打印工艺参数包括：平顶光束聚焦直径为240μm，平顶光束激光功率为2200W，平顶光束路径间距为0.26mm，平顶光束扫描速度为1200mm/s，铺粉厚度60μm；高斯光束聚焦直径为80μm，高斯光束激光功率为300W，高斯光束路径间距为0.1mm，高斯光束扫描速度为1000mm/s，铺粉厚度60μm；扫描策略为往返扫描策略；轮廓内部填充采用67°旋转、条形分区、往返扫描策略；轮廓采用单道扫描策略。
...【技术特征摘要】
1.一种多激光区域增材-检测-减材复合制造方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多激光区域增材-检测-减材复合制造方法，其特征在于，激光打印工艺参数包括：平顶光束聚焦直径、高斯光束聚焦直径、激光加工功率、扫描速率、路径间距、粉末层厚、边界轮廓数、内外轮廓距离、光斑补偿、边界距离、扫描策略及分区策略；
3.根据权利要求1所述的多激光区域增材-检测-减材复合制造方法，其特征在于，多激光区域增材-检测-减材复合装置包括：成型机构、激光发射机构、缺陷检测机构和激光打印调控机构；增材激光发射机构用于生成高斯光束或平顶光束；减材机构发射机构用于生成飞秒激光；激光打印调控机构用于将生成的高斯光束或平顶光束聚焦到成型机构的成型基板上进行打印或将生成的飞秒激光聚焦到成型机构的成型基板上进行缺陷去除，缺陷检测机构用于检测成型机构的成型基板上完成打印的当前层是否存在缺陷；控制机构用于根据切片程序控制成型机构、激光发射机构、缺陷检测机构和激光打印调控机构进行协调动作，完成待成型件的打印和缺陷的去除。
4.根据权利要求3所述的多激光区域增材-检测-减材复合制造方法，其特征在于，在s5、多激光区域增材-检测-减材复合装置根据切片程序打印出待成型件，具体包括：
5.根据权利要求4所述的多激光区域增材-检测-减材复合制造方法，其特征在于，飞秒激光工艺参数包括激光功率、飞秒激光束聚焦直径、频率、扫描速度...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡杰，连承璐，鲁金忠，徐祥，罗开玉，郭维，孙中刚，马广义，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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