[发明专利]制造三维物体的方法

说明书

本发明的一种制造三维物体的方法，包括将一层粉末状的制造材料铺送在工作缸内的底板或者已经选择性熔合的层上，形成新的材料层；引导激光选择性地照射新的材料层上的熔合区域，所述熔合区域为待制造的三维物体在该层相对应的横截面区域，其中，引导激光在材料层上熔合形成三维物体时，还包括引导激光在材料层上熔合形成包围三维物体的封闭结构，其中封闭结构由三维物体在材料层相对应的横截面区域熔合的外轮廓，以及在不含有三维物体横截面区域的材料层上熔合的补充轮廓相互连接构成。本发明能减小分层制造的三维物体被氧化的概率，提高三维物体的质量。

技术领域

本发明涉及一种三维物体的制造方法。

背景技术

利用激光选择性地熔合多个粉末层是制造三维物体的一种方法。具体为，粉末铺送器将新的一层粉末均匀的铺送在工作缸的上表面形成加工平面，预热装置对铺送好的粉末层实施预热并到达设定的温度时，激光束开始选择性地对粉末层进行扫描，扫描位置为待制造的三维物体在该层相对应的横截面区域，该区域所对应的粉末材料在与激光束作用后温度迅速升高，瞬间熔化并在冷却后固化连接，扫描完成后工作缸下降对应的粉末层层厚，继续在工作缸上表面铺送一层新的粉末，根据三维物体在新的粉末层相对应的横截面区域实施激光扫描，通过逐层的叠加扫描固化，直至完成三维物体所有对应粉末层的固化。

通过激光选择性地熔合粉末层来制造三维物体过程中，粉末材料通常要经过预热和激光照射等反复加热，极易被加工室里的氧气所氧化，在使用一些聚合物类材料如聚酰胺粉末时，容易因为氧化而引起材料的变黄，影响三维物体的质量。因此通常激光熔合工艺中会通入保护气体来减少氧气与材料的反应，即使这样，氧气仍然是无法完全排除的，尤其对于一些高温材料的熔合，氧化变黄现象仍然普遍存在。另外一个需要考虑三维物体不被氧化的过程在于，激光加工完毕后，三维物体仍需要在工作缸体内放置一段时间，等缸体冷却至少2小时以上再将三维物体取出，因为如果加工完毕后，立即将缸体内的三维物体取出，由于加工的三维物体的高温，也容易与空气接触而被氧化。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种通过激光对粉末层进行逐层制造从而获得三维物体的方法，能减小分层制造的三维物体被氧化的概率，提高三维物体的质量。

本发明的一种分层制造三维物体的方法，包括将一层粉末状的制造材料铺送在工作缸内的底板或者已经选择性熔合的层上，形成新的材料层；引导激光选择性地照射新的材料层上的熔合区域，所述熔合区域为待制造的三维物体在该层相对应的横截面区域，

其中，引导激光在材料层上熔合形成三维物体时，还包括引导激光在材料层上熔合形成包围三维物体的封闭结构，其中封闭结构由三维物体在材料层相对应的横截面区域熔合的外轮廓，以及在不含有三维物体横截面区域的材料层上熔合的补充轮廓相互连接构成。

通过激光熔合完成三维物体后，比如制造聚酰胺材料的三维物体，在至少2个小时内不能马上将三维物体从工作缸体内取出，而是仍将其置于缸体内缓慢冷却，因为在这段时间内，缸体内的三维物体包括粉末都维持在一个很高的温度，如果快速取出将容易导致氧化，使得三维物体质量下降，颜色变黄。值得注意的是，工作缸里的三维物体可以是一个或者多个。

如果将三维物体包裹在一个封闭的“匣子”内制造，由于匣子的阻挡，三维物体与空气隔绝，制造完成后三维物体连同匣子可立刻从缸体内取出进行冷却，而不用担心三维物体被氧化。在制造三维物体的同时，制造一个包裹三维物体的封闭结构，类似于三维物体的“壳”，意外的解决了这一问题，由于壳的空气隔绝效果，三维物体可在制造完成后立刻从工作缸内取出进行冷却，大大提升了工作缸的使用效率，进而提高了设备的使用效率。

封闭结构由外轮廓以及补充轮廓彼此连接而形成的，其中外轮廓是在包含三维物体在材料层对应的横截面区域上，通过激光熔合形成包围横截面区域的框架，补充轮廓是在不包含三维物体横截面区域的材料层上，通过激光熔合形成框架或者平面，通过外轮廓和补充轮廓层层叠加，最终形成连续的封闭结构。