[发明专利]一种蓝光红外双波长同轴复合激光增材制造装置与方法

权利要求书

1.一种蓝光红外双波长同轴复合激光增材制造装置，包括计算机系统(1)、成型腔(11)和激光器；其特征在于：

所述激光器包括：红外激光器(2)、蓝光激光器(3)、红外光准直镜(4)、蓝光准直器(5)、红外光动态聚焦镜(6)、蓝光动态聚焦镜(7)、蓝光反射器(8)、合束器(9)、扫描振镜(10)；

所述红外激光器(2)、红外光准直镜(4)、红外光动态聚焦镜(6)、合束器(9)和扫描振镜(10)依次光路连接；

所述蓝光激光器(3)、蓝光准直器(5)、蓝光动态聚焦镜(7)、蓝光反射器(8)、合束器(9)和扫描振镜(10)依次光路连接。

2.根据权利要求1所述蓝光红外双波长同轴复合激光增材制造装置，其特征在于：所述合束器(9)为二向色镜，其一面镀有蓝光全反射膜，另一面镀有红外光透过膜；

红外激光光束透过合束器(9)，由扫描振镜(10)折射后，作用于成型腔的成型区域；

蓝光激光光束，由蓝光反射器(8)折射至合束器(9)，再由合束器(9)折射入扫描振镜(10)，最后由扫描振镜(10)再次折射后，作用于成型腔的成型区域。

3.根据权利要求2所述蓝光红外双波长同轴复合激光增材制造装置，其特征在于：通过调节合束器(9)和蓝光反射器(8)的反射角度，使红外激光光束和蓝光激光光束，平行入射至扫描振镜(10)。

4.根据权利要求3所述蓝光红外双波长同轴复合激光增材制造装置，其特征在于：

所述蓝光准直器(5)与蓝光动态聚焦镜(7)的入射光路方向为同轴连接，蓝光反射器(8)与蓝光动态聚焦镜(7)通过螺纹连接；所述合束器(9)在发射光路方向与红外光动态聚焦镜(6)和红外光准直镜(4)同轴连接；

所述合束器(9)和蓝光反射器(8)，平行安装于成型腔(11)上表面。

5.根据权利要求4所述蓝光红外双波长同轴复合激光增材制造装置，其特征在于：所述蓝光反射器(8)为45°蓝光反射器。

6.根据权利要求5所述蓝光红外双波长同轴复合激光增材制造装置，其特征在于：

所述成型腔(11)内包括：铺粉车(111)、直线导轨(112)、供粉缸(113)、成型缸(114)、粉料回收瓶(115)、成型腔壳体(116)；

所述直线导轨(112)安装于成型腔侧壁上，通过电机传动带动铺粉车(111)在成型平面上做直线运动，将供粉缸(113)的粉末材料平铺至成型缸(114)的成型平面上；

所述粉料回收瓶(115)位于成型缸(114)一侧；

所述成型缸(114)、供粉缸(113)的上升与下降由计算机系统(1)控制。

7.一种蓝光红外双波长同轴复合激光增材制造方法，其特征在于采用权利要求1-6中任一项所述装置实现，其包括如下步骤：

由计算机系统(1)控制激光器的出光与否，完成单激光器出光或双激光器同时出光；

所述单激光器，此处是指红外激光器(2)或者蓝光激光器(3)；

双激光器，此处是指红外激光器(2)和蓝光激光器(3)；

激光器发出的激光，分别经红外光准直镜(4)、蓝光准直器(5)扩束整形后，计算机系统(1)根据不同波长激光焦点位置，分别调节红外光动态聚焦镜(6)和蓝光动态聚焦镜(7)的位置，使激光焦点处于不离焦或离焦状态；并通过调节激光延时参数，使红外激光光束和蓝光激光光束同时工作时，它们的扫描中心位置相同，保持同步扫描。

8.一种蓝光红外双波长同轴复合激光增材制造方法，其特征在于采用权利要求1-6中任一项所述装置实现，其包括高反材料激光增材制造步骤，具体如下：

在进行高反材料激光增材制造过程中，蓝光激光经扩束整形后，经蓝光动态聚焦镜(7)聚焦成小光斑激光，并使焦点落于成型面上，由扫描振镜(10)按照既定路径完成高反材料熔化成型作业；与此同时，红外激光经扩束整形后，红外光动态聚焦镜(6)根据相应的调整指令，在成型平面获得正/负离焦的大光斑光束，对粉末材料进行预热；成型过程中，蓝激光和红外激光焦点落于同一位置处，保持同步扫描。

9.一种蓝光红外双波长同轴复合激光增材制造方法，其特征在于采用权利要求1-6中任一项所述装置实现，其包括提高激光增材制造成型精度步骤，具体如下：

在提高激光增材制造成型精度的过程中，首先由计算机系统(1)控制红外激光器(2)输出红外激光，关闭蓝光激光器(3)；

红外激光经扩束整形后，红外光动态聚焦镜(6)聚焦使焦点落于成型面上，而后由扫描振镜(10)控制完成零件内部实体扫描成型作业；

随后，关闭红外激光器(2)；

开启蓝光激光器(3)输出蓝激光，经扩束整形后，蓝光动态聚焦镜(7)聚焦使焦点落于成型面上；经扫描振镜(10)控制，完成零件外轮廓的扫描工作。