一种激光选区熔化双材料成型装置的制作方法

本技术涉及激光增材制造，具体是一种激光选区熔化双材料成型装置。

背景技术：

1、增材制造技术是一种集成了cad/cam技术、材料科学与工程、控制工程技术等技术的先进制造技术，突破了传统减材制造和塑性制造方法中刀具、夹具等约束，能在较短的时间内直接制造出产品的模型甚至成品。与传统制造技术相比，增材制造技术具有无模具、周期短、不受零件结构和材料限制等一系列优点，在航天航空、汽车、电子、医疗、军工等领域得到了广泛应用。金属材料的增材制造技术作为增材制造体系中最具前沿和最具难度的技术，是先进制造技术的重要发展方向。其中激光增材制造技术中最具代表性的技术为以粉床铺粉为技术特征的激光选区熔化技术(slm)。

2、目前激光选区熔化技术在单材料打印领域取得了显著的进展，然而该技术仍然存在一些局限性，限制了其在一些特定应用中的广泛应用。单材料打印在某些情况下无法满足对复杂产品结构和性能的多样化需求。例如在一些工程应用中，要求材料具有不同的物理和化学性质，以实现特定部件的优异性能，而当前的单材料打印难以实现这种要求，而双材料打印技术有望克服单材料打印的局限性，提供更大的设计自由度和更广泛的材料选择范围。通过同时使用两种具有不同性质的材料，可以实现更复杂的产品结构，提高制造的灵活性和适应性。双材料打印技术中往往存在两种粉末混合的问题，即在不同材料之间发生交叉污染或混合。这种混粉现象可能导致打印部件的性能下降，并增加了后期粉末回收的难度。因此不同材料的粉末在打印过程中需要能够被独立存储和处理，从而提高材料利用率，减少废料的产生。

3、例如中国专利cn116174749a公开的一种多材料3d打印装置及打印方法，该装置包括由上至下依次设置的激光源壳体、成型室壳体及装置底部壳体；所述激光源壳体内设置激光源转换装置；所述成型室壳体内多材料粉末转换装置和铺粉装置；所述装置底部壳体内设置粉末筛选装置、粉末收集装置、成型仓、驱动仓。实现多种粉末原料转换实时供应，降低送粉系统复杂度；筛选粉末中飞溅颗粒，收集粉末可实时再利用，减少粉末原料投入；根据材料吸光率转换不同激光源，保证材料完全熔融，提高打印多材料零件质量。虽然该设备也是用于多材料3d打印的，但是该设备无法实现交替铺设两种不同粉末的方式实现同幅面双材料打印。

4、例如中国专利cn206415603u公开的一种多材料激光选区熔化成型装置，它包括第一、第二供粉系统；每个供粉系统均包括粉料缸、铺粉导轨和铺粉臂；第一铺粉臂与第二铺粉臂相互交替工作，用于将与其对应的粉料缸内的粉末平铺在成型缸的工件成型区域。本装置采用独立的供粉系统，可以根据成型零件的属性要求，选择不用的成型材料进行激光选区熔化成型，两个系统同时受到控制系统的控制而独立运行，实现在同一成型缸成型多种材料零件的目的，具有铺粉速度快、成型效率高等优点。该针对每一供粉系统个配备了粉末回收室，可以将对应供粉系统运行中多余的粉末回收起来重新利用，避免了因不同粉末之间混合而造成粉末的污染和浪费。虽然该设备能低不同的成形材料进行激光选取融化，但是该设备是两个系统独立运行的，结构相对复杂，无法实现交替铺设两种不同粉末的方式实现同幅面双材料打印。

5、再例如中国专利cn 104550953公开的一种双缸式桌面型激光选区熔化成型设备及方法，包括密封成型室、光学传输系统、铺粉装置、成型缸、粉料缸，成型缸和粉料缸上方设置有成型平台，在成型平台上方设置移动平台，成型平台作为移动平台的导向轨道，使移动平台在其上左右移动；移动平台上设置铺粉装置和取粉系统；该取粉系统包括取粉基台、取粉筒，取粉筒设置在取粉基台的上方。针对贵重金属直接成型系统的关键是粉末的回收与清理，因此，本设备设计了易于整体取出的取粉结构，成型缸/粉料缸内的角落不会残留粉末，从而减少了成型过程中的材料浪费，可用于珠宝首饰行业的贵重金属如金、银、铂等的个性化零件的直接成型。该设备为常用的激光选取融化成形设备，无法实现铺设两种不同粉末的方式实现同幅面双材料打印，并通过清粉设备对不同粉末进行独立回收，并且无法实现避免不同粉末间的混合污染问题。

技术实现思路

1、发明目的：为了解决现有技术的不足,本实用新型提供了一种激光选区熔化双材料成型装置，通过铺粉设备交替铺设两种不同粉末的方式实现同幅面双材料打印，并通过清粉设备对不同粉末进行独立回收，如此可实现双材料打印并避免不同粉末间的混合污染问题。

2、技术方案：为了实现以上目的，本实用新型所述的一种激光选区熔化双材料成型装置，它包括：成型室，安装在成型室外部的激光成型部件，循环过滤系统，气氛控制系统和控制系统，以及安装在成型室内部的供粉系统，加工平台机构和粉末收集室；

3、所述的激光成型部件位于成型室的顶部，循环过滤系统的入风口和气氛控制系统的出风口分别位于成型室的内壁，循环过滤系统用于将打印时所产生的烟尘与打印区域分离，保证打印区域不受烟尘的影响，气氛控制系统用于保证零件成形环境，所述的控制系统位于成型室的一侧；

4、所述的供粉系统包括固设在成型室侧壁的铺粉导轨和垂直安装在铺粉导轨上并在铺粉导轨上往复直线移动的落粉铺粉清粉一体化装置，所述的落粉铺粉清粉一体化装置上设有与控制系统相连的两个粉料盒；

5、所述的加工平台机构包括基板和带动基板作高度调整的成型缸；

6、所述的粉末收集室包括安装在基板两侧的第一粉末收集室和第二粉末收集室，分别对应回收使用清粉刷清扫出的两种不同的粉末。

7、作为本实用新型的进一步优选，所述的落粉铺粉清粉一体化装置包括依次紧固在一起的第一铺粉刮刀、第一粉料盒、清粉刷、第二粉料盒和第二铺粉刮刀，第一粉料盒和第二粉料盒内分别装有相同或不同的金属粉末，第一粉料盒和第二粉料盒的底部分别装有第一粉料盒控制开关和第二粉料盒控制开关。

8、作为本实用新型的进一步优选，所述的第一铺粉刮刀和第二铺粉刮刀用于将粉料盒中落下的粉末铺平于基板上。

9、作为本实用新型的进一步优选，所述控制系统用于控制供粉系统的铺粉运动，供粉系统中粉料盒的开启关闭，清粉刷的上升下降，激光成型部件的发射、关停激光，以及成型缸的上升下降。

10、作为本实用新型的进一步优选，述的落粉铺粉清粉一体化装置上设有与控制系统相连的驱动电机。

11、作为本实用新型的进一步优选，所述的成型缸为液压缸或气动缸。

12、作为本实用新型的进一步优选，所述的激光成型部件和基板的安装位置相对，激光成型部件用于发射激光照射到基板上将设定区域内的粉末进行固化。

13、作为本实用新型的进一步优选，所述的气氛控制系统向成型室内输入浓度99.999％的氩气，成型室压力0.1mpa。

14、作为本实用新型的进一步优选，所述的清粉刷包括安装在其内部的电机和丝杆装置以及安装在其端部的刷头，所述的刷头与丝杆装置固连，由于电机带动丝杆装置将回转运动转变成直线移动为现有基础，在现有技术中应用广泛，此处不对此处结构作重复说明。

15、作为本实用新型的进一步优选，由电机驱动内部丝杆装置带动刷头实现上下升降，清粉刷安装在第一粉料盒和第二粉料盒中间，用于将基板上粉末清扫至粉末收集室中，当使用其清扫粉末时由电机驱动下降使清粉刷下端低于水平面一粉层厚度，完成清扫粉末后由电机驱动上升至原位。

16、有益效果：本实用新型所述的一种激光选区熔化双材料成型装置，与现有技术相比，具有以下优点：

17、1、通过设计了两个粉料盒用以盛放不同的粉末，可以根据成型零件的具体需求，选用不同的金属粉末一体成型双材料零件；

18、2、通过将两个盛放不同粉末的粉料盒、两个铺粉刮刀、一个清粉刷集成到了落粉铺粉清粉一体化装置中，不仅减少了设备的占地面积，而且避免了两个供粉系统运行时出现碰撞与干涉问题；

19、3、通过往复运动的方式实现同幅面不同材料的成型，简化了操作流程，大幅提高了生产效率；

20、4、在成型过程中将两种粉末分开收集，避免了不同材料的混合污染，提高粉末的回收利用率。