[发明专利]蓝光3D打印机以及系统

说明书

本申请涉及蓝光3D打印机以及系统，其中蓝光3D打印机包括具有多个蓝光激光器单管的激光器阵列、具有多个光纤的光纤阵列、以及扫描部分。每个光纤具有输入端和输出端，多个光纤的输出端构成光纤输出端阵列。扫描部分包括光纤输出端阵列和消像差成像装置，扫描部分能够进行水平移动以覆盖打印范围。每个蓝光激光器单管发出的光束从光纤的输入端耦合进入一个光纤，该光束从光纤输出端阵列的出光面输出，再由消像差成像装置成像在粉末材料的表面上。粉末材料至少包括金属粉末。本申请的蓝光3D打印机以及系统采用可成像的阵列输出，具有更快的打印速度，并且采用蓝光激光器，具有更好的加工质量。

技术领域

本申请涉及3D打印领域，具体涉及蓝光3D打印机以及系统。

背景技术

现在，选择性激光熔化、选择性激光烧结是重要的3D打印技术，可用于金属材料的3D打印。图1是现有技术的使用了振镜的激光传输路径的示意图。如图1所示，目前常用的金属3D打印技术工作原理是将粉末材料平铺在成型平面上，通过振镜控制激光束，照射到需要打印的区域上。在被激光照射后，粉末材料熔化并烧结在一起。在一层粉末材料烧结成型后，再向其上铺一层粉末材料，继续烧结更上一层的一个截面。这样逐层烧结直到完成所有的层，即可实现物品的3D打印。

但是，在现有技术中，通过振镜控制光束所照射的位置，必须在需要打印的区域中逐点扫描，打印速度很低。例如在专利CN106003714中，记载了一种3D打印用的多振镜标定方法，如其说明书0002段落所述那样，在3D打印过程中，通过振镜将激光照射到加工面的不同位置。而扫描时间直接影响了3D打印设备的加工效率，振镜扫描速度不能无限制地加快。另外，为了实现高效的振镜控制，还需要复杂的控制装置和方法。例如，在专利CN105014961中，如其说明书0005段落所述那样，需要设置XY轴运动平台，振镜安装在XY轴运动平台上，XY运动平台用于带动振镜在XY平面内移动。这样，会增加系统的复杂度、以及制造成本。

另外，现有的金属3D打印技术采用的光源大多在近红外波段，其波长范围为900~1200nm，如1064nm，而许多常用的金属材料并不能充分吸收该波段下的激光。例如在专利CN107983956中，公开了一种3D打印用粉料，如其说明书0002段落所述那样，现有许多材料因在常温状态下对激光吸收率低，需要输入很大的激光能量才能机械打印，甚至有的材料因在常温状态下对激光反射率太高而无法应用于3D打印中。具体地说，图2是表示3种金属对不同波长的激光的吸收率的曲线图，如图2所示，例如不锈钢、铜、铝等材料对1064nm波段的吸收率并不太高，能量利用效率较低，并且如果用近红外波段的激光使该金属熔化，则会产生气孔、飞溅，影响打印物品的质量。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本申请提供一种蓝光3D打印机以及系统，其能够提高金属3D打印的速度、提高能量利用效率，并且通过减少激光融化金属时产生的气孔、飞溅，能够改善打印物品的质量。

根据本申请的一个方面，提供了一种蓝光3D打印机，用于对金属进行3D打印，包括具有多个蓝光激光器单管的激光器阵列、具有多个光纤的光纤阵列、以及扫描部分，每个所述光纤具有输入端和输出端，所述多个光纤的输出端构成光纤输出端阵列，所述扫描部分包括所述光纤输出端阵列和消像差成像装置，所述扫描部分能够进行水平移动以覆盖打印范围，所述每个蓝光激光器单管发出的光束从所述光纤的输入端耦合进入一个所述光纤，所述光束从光纤输出端阵列的出光面输出，再由所述消像差成像装置成像在粉末材料的表面上；所述粉末材料至少包括金属粉末。

在一些实施例中，所述光纤输出端阵列是一维阵列、或二维阵列。

在一些实施例中，所述蓝光激光器单管是半导体激光器。

在一些实施例中，所述蓝光激光器单管功率在3W至40W之间。

在一些实施例中，所述蓝光激光器单管的波长范围为300nm至1.5μm。

在一些实施例中，还包括与所述扫描部分电连接的电动机，所述电动机用于驱动所述扫描部分进行水平移动。