[实用新型]一种单颗粒纳米金属粒子定向输运的激光成型设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光烧结成型设备，尤其涉及一种单颗粒纳米金属粒子定向输运的激光成型设备。

背景技术

3D打印技术是一种非常流行的制造技术，有广泛的工业应用前景。与传统切除加工技术不同，3D打印是一种利用熔融金属、粉末或高分子聚合物等具有粘接性的材料，利用逐层堆叠原理来构造模型的技术。

常用3D打印方法用粘接剂将粉末层粘接起来形成薄层；从喷头内喷出熔融塑料，塑料凝固后粘接形成薄层；或者采用光敏材料通过光固化等方法逐层堆叠成型。通过3D打印，原理上可以制造出几乎任何形状的模型。

然而，加工精度是限制3D打印技术被进一步应用的瓶颈。激光粉末烧结成型近年来受到研究者们的关注。通过提高激光光斑的尺寸，能够提高成型精度。可以近似认为激光光斑尺寸就是其成型的最高精度。然而，随着微纳精密制造的发展，现有激光烧结成型设备的成型精度依然不能满足精密元件，如精密生物支架、航天航空精密仪器和光电元件等的要求。例如，生物支架成型精度一般要在200um到10nm，从而在表面形成微纳结构，以满足微观上细胞粘附、分化、增值等要求，。基于此，能否进一步提高3D打印的成型精度成为其能否被应用于使用要求更高的领域的关键。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、成型精度高的单颗粒纳米金属粒子定向输运的激光成型设备，不仅操控简便易行，而且可以模块化。

本发明通过下述技术方案实现：

一种单颗粒纳米金属粒子定向输运的激光成型设备，包括混合进样系统1、空气动力学透镜2、共焦激光器组3和工作台4；工作台4为活动平台，能在X、Y或Z轴方向运动。

所述混合进样系统1连接空气动力学透镜2，空气动力学透镜2位于工作台4上方；

所述共焦激光器组3位于空气动力学透镜2与工作台4之间。

所述混合进样系统1包括依次连接的进样机构、用于形成气溶胶流的混合腔1-5、缓冲腔1-6；

所述进样机构分为两个出口并联的支路，该两个支路中均包括依次连接的气源1-1和流量控制阀1-2；

该两个支路，其中一个支路的流量控制阀1-2与混合腔1-5之间设置粉末储存腔1-4，在另外一个支路的流量控制阀1-2与混合腔1-5之间设置流量计1-3；

所述进样机构两个支路的出口并联后连接混合腔1-5，混合腔1-5再通过管路连接缓冲腔1-6。

所述缓冲腔1-6设置在空气动力学透镜2的上端部。

所述空气动力学透镜2包括柱形腔体2-1和设置在柱形腔体2-1下端部的喷嘴2-3；

在柱形腔体2-1内设置透镜组2-2，该透镜组2-2由多个相互间隔、沿柱形腔体2-1轴向排列并固定在柱形腔体2-1内的透镜构成；柱形腔体2-1与水平面垂直。

所述透镜组2-2的每个透镜上均开有圆孔，各圆孔的轴线与喷嘴2-3的轴 线同轴。

所述缓冲腔1-6腔体的内侧壁由上至下逐渐收缩；或者缓冲腔1-6的内侧壁与内底壁之间弧形的圆滑过渡。

每个透镜上的圆孔的孔径各不相同或者相同。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

通过混合进样系统1、空气动力学透镜2和共焦激光器组3的具体结构组合，改变了原有激光烧结成型设备提高精度的思路。

若在现有技术条件下，欲进一步提高激光光斑直径，则会遇有技术难度高、成本高等制约。而本设备通过加入空气动力学透镜结构及混合进样系统1等其他改进，即能将粉末精度显著的得以提高(至纳米级)，解除了激光光斑尺寸的限制。

与现有纳米级加工设备相比，本设备可粒子单向输运，熔滴熔覆位置可控。

本设备技术手段简便易行，设备可模块化设计、生产，具有积极的技术效果和良好的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明单颗粒纳米金属粒子定向输运的激光成型设备结构示意图。

图2图1透镜组结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例

如图1、2所示。本发明单颗粒纳米金属粒子定向输运的激光成型设备，包括混合进样系统1、空气动力学透镜2、共焦激光器组3和工作台4；

该工作台4为可活动的平台，在X、Y或Z轴方向运动，即在X、Y同 一水平面上运动，可获得具有纳米级线宽的二维图样；在Z轴方向运动，图样逐层堆叠，可获得纳米级精度的三维模型。