[发明专利]风场自适应调节的增材制造设备及其风场控制方法

说明书

一种风场自适应调节的增材制造设备及其风场控制方法，其中，风场自适应调节的增材制造设备包括工作腔、振镜系统、激光器、风机和控制单元，所述工作腔的两个相对侧壁上分别设有吸风口和吹风口，以使风机产生的风通过吹风口吹入工作腔，并通过吸风口吸走，所述控制单元用于接收并根据工作平面烧结产生的烟尘或飞溅物的最高点位置判断是否需要控制工作平面上升或下降，且当控制工作平面上升或下降时，调节振镜系统的烧结参数，以使扫描系统烧结工作稳定。本发明可在风场不能改变的前提下，保证工件的烧结质量，即满足工件性能需求；而且，本发明的风速固定，相比于通过增加风速保证扫描质量的现有技术来说，本申请节约了成本。

技术领域

本申请涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种风场自适应调节的增材制造设备及其风场控制方法。

背景技术

增材制造技术是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，由于其不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，因此应用范围非常广。选区激光熔融技术（Selective LaserMelting，简称SLM）是近年来发展迅速的增材制造技术之一，其以粉末材料为原料，采用激光对三维实体的截面进行逐层扫描完成原型制造，不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，应用范围广。选择性激光熔融工艺的基本过程是：送粉装置将一定量粉末送至工作平台面，铺粉装置将一层粉末材料平铺在成型缸底板或已成型零件的上表面，激光振镜系统控制激光以一个近似不变的光斑大小和光束能量按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作平台下降一个层的厚度，铺粉装置又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个原型制造。

在选区激光熔融设备中，工作腔需要充入惰性气体。目前，风场的出风口和吸风口一般是固定设置。而当设备打印不同的金属粉末，或者采用不同的扫描工艺等，工作平面烧结产生的烟尘及飞溅物（包括激光烧结粉末飞溅的大颗粒物质和火花）的高度不同，由于经出风口吹出的风在不同的高度下风速不一样，从而使得位于不同高度的烟尘及飞溅物对应不同的风速，这样则可能导致某些材料或者某些扫描工艺等烧结产生的烟尘及激光烧结粉末由于位于的高度风速较低而不能够很好地被风吹走，从而造成激光烧结粉末飞溅的大颗粒物质落在粉面上，进而影响下一层工件烧结的质量及性能。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种很好地吹走工作平面烧结产生的烟尘及飞溅物，从而保证工件烧结质量稳定的风场自适应调节的增材制造设备及其风场控制方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种风场自适应调节的增材制造设备，包括工作腔、振镜系统、激光器、风机和控制单元，所述工作腔的两个相对侧壁上分别设有吸风口和吹风口，以使风机产生的风通过吹风口吹入工作腔，并通过吸风口吸走，所述控制单元用于接收并根据工作平面烧结产生的烟尘或飞溅物的最高点位置判断是否需要控制工作平面上升或下降，且当控制工作平面上升或下降时，调节振镜系统的烧结参数，以使扫描系统烧结工作稳定。

作为本发明的进一步优选方案，所述吹风口和吸风口位于相同高度，且均为具有多个气孔的网状结构。

作为本发明的进一步优选方案，所述增材制造设备包括摄像仪，用于获取工作平面烧结产生的烟尘或飞溅物的最高点位置。

作为本发明的进一步优选方案，所述增材制造设备还包括循环过滤机构，用于与吸风口和风机相连通，以将通过吸风口吸进的带有烟尘和飞溅物的风经过循环过滤机构后输送到风机。

作为本发明的进一步优选方案，所述增材制造设备包括用于支撑工作平面的成型缸和活塞机构，以通过控制活塞机构的上升或下降驱动工作平面进行上升或下降运动。

本发明还提供了一种风场自适应调节的增材制造设备的风场控制方法，包括以下步骤：

步骤一、获取工作平面烧结产生的烟尘或飞溅物的最高点位置；