[发明专利]双波长/双体制激光3D打印技术

说明书

本发明涉及一种双波长/双体制激光3D打印技术，适用于两类不同材质的激光打印，通过设置两种不同激光波长的打印时序或激光打印头相对工件的位置，就可方便实现两种不同材质的相互交叉、多层覆盖或其他复杂形状的立体打印。利用两个激光打印头在实际操作过程中，通过改变两个激光打印头相对工件的位置或距离，或改变两个激光器的输出时序，或改变被打印材质承载平台相对激光打印头的角度，实现对两种不同打印材质的排列方式、包覆交叉，及半封闭工件内复杂结构的打印。运用两种激光波长进行3D打印，实现对硬组织和软组织的复合打印，满足不同应用需求。

技术领域

本发明涉及一种双波长/双体制激光3D打印技术，适用于两类不同材质的激光打印，通过设置两种不同激光波长的打印时序或激光打印头相对工件的位置，就可方便实现两种不同材质的相互交叉、多层覆盖或其他复杂形状的立体打印。

背景技术

随着激光3D打印技术的迅速发展，现已成为基础医学、临床医学与精密制造中常用的一种硬组织关节/器官/部件的重要制造手段，如人类骨骼缺损部位的修复或置换、口腔牙齿种植、心血管微型支架，及精密机械制造中的微型部件加工等。但随着应用方向的日益多样化与精细化，也对激光3D打印技术提出了更高的要求，如有时需要同时打印几种不同的材质、制造相互交错或嵌套材质的结构，及具有不同软硬度的多样化材质，等等。

据市场调研可知，目前国内3D激光打印技术的90％依赖于国外，销售产品的90％也是进口产品，特别是针对盆骨、人工关节、牙科等部件的临床应用激光打印设备，国内产品尚有诸多空白。现有的国内外口腔3D激光打印设备采用的激光波长多为355nm或405nm，分别用于光敏树脂类材料或金属类材料的打印，每台设备通常只采用一支激光波长。但随着人们对种植牙耐用性与舒适度的不断追求，有时需要在牙齿3D打印过程中掺杂一些不同的材质、或不同部分采用不同材质，或实现不同材质相互嵌套等。在此情况下，显然希望能够提供多波长激光的灵活输出，令加热、冷却、灌注、脱模等步骤一气呵成，具备针对复杂形状的精细打印能力。本发明双波长/双体制激光3D打印技术就是针对此需求提出的。

发明内容

本发明涉及一种双波长/双体制激光3D打印技术，适用于两类不同材质的激光打印，通过设置两种不同激光波长打印头的打印时序或激光打印头相对工件的位置，就可方便实现两种不同材质的相互交叉、多层覆盖或其他复杂形状的立体打印。例如，本发明提出的双波长 /双体制激光3D打印技术所涉及的是355nm脉冲紫外激光器和405nm连续激光器，其中， 355nm脉冲紫外激光器主要用于金属类硬材料的打印，405nm连续激光器主要用于树脂类等材料的打印，两个激光器打印头的工作参数，及两个激光打印头相对工件的方向或位置均可独立改变，以此实现对两种不同材质的同时并行或分时串行激光3D打印。两个激光打印头在实际操作过程中，可通过改变两个激光打印头相对工件的位置或距离，或改变两个激光器的输出时序，或改变被打印材质承载平台相对激光打印头的角度，实现对两种不同打印材质的排列方式、包覆交叉，及半封闭工件内复杂结构的打印。在实施上述操作时，需被打印材质的送料装置与之协同配合。其中的405nm连续激光器在使用时，为提高其处理复杂结构的激光打印灵活性，可在激光打印头中加装一路激光输出光缆，及与之配套的打印材质送料管，实现狭小空间或非直视空间的复杂结构打印。当使用405nm连续激光器时，为提高激光打印参数随打印材质状态变化的自适应调整能力，还可增加一路光纤温度传感器，该温度传感器的光纤探头与激光输出光缆的输出端并联，以实时获取被打印材质周边的温度分布情况，据此精确调整激光器的输出参数。

双波长/双体制激光3D打印技术的优点主要体现在以下几方面：

1、一台3D激光打印机同时具备两种不同激光波长，脉冲、连续两种不同体制激光的输出能力，较现有的单一波长/体制的激光打印技术来说，更容易实现对多种不同类型复合材料的快速激光打印成型。

2、给405nm连续激光输出头增加了一种光纤光缆输出方式，及实时温度光纤监测手段，更方便实现对复杂结构内部的激光打印，及通过温度变化精准控制激光器输出参数，提高激光打印质量。