[发明专利]一种选区激光熔化分区搭接优化扫描方法及系统

说明书

本发明公开了一种选区激光熔化分区搭接优化扫描方法及系统，属于选区激光熔化技术领域，该方法实时分析当前层扫描后的温度分布，从中采集分区搭接区域的异常温度值；若异常温度值偏低，则增加下一层此处搭接长度；若异常温度值偏高，则首先分析该温度偏高分区搭接区域的宽度，对于分区搭接区域在预设第一阈值内的，减小下一层此处扫描激光功率，而对于分区搭接区域在预设第一阈值以上的，在减小激光功率的同时减小下一层此处的搭接长度；进一步结合反馈调节机制持续优化下一层分区搭接扫描参数。本发明基于温度反馈持续优化分区搭接扫描参数消除其异常温度，提高搭接质量，避免局部缺陷的产生。

技术领域

本发明属于选区激光熔化技术领域，更具体地，涉及一种选区激光熔化分区搭接优化扫描方法及系统。

背景技术

在选区激光熔化技术(Selective Laser Melting，SLM)中，首先对零件模型进行分层切片后，采用合适的扫描路径规划策略，依据分层切片轮廓计算其填充路径。而激光就沿着预设的填充路径进行扫描，使对应区域的金属粉末快速熔化，进而凝固成形。通过逐层扫描成形的方式不断叠加，就可以实现三维实体零件的制造。该技术具有成形效率高、材料利用率高、不受零件形状限制等显著优势，特别适合于生产复杂零件。

在采用选区激光熔化技术制造复杂零件时，往往需要对零件进行分区处理，以避免扫描线过长导致的残余应力集中以及粉末欠熔化等问题。采用分区扫描策略时，是将零件当前层的切片轮廓划分为多个小的分区，按照特定的顺序依次扫描各个分区内的填充路径，从而完成整个轮廓内的填充扫描。为了保证各个分区间连接紧密，避免孔隙等现象的出现，分区之间往往需要一定的重叠搭接区域。但由于搭接区域会同时被相邻分区的填充扫描线扫描加热，该区域的温度分布将于与其余部位产生较大差异，这将导致搭接区域更容易出现缺陷，且力学性能下降。

专利CN109047759A公开了一种提高层间强度和减少翘曲变形的激光扫描方法，其中指出了类似的问题，提出每个分区间至少要有一部分的扫描路径与相邻的分区的一部分的扫描路径首尾相接，从而增强分区之间的互连性，进而提高成形强度。但该方法只是提出这一问题，并没有给出具体该如何进行首尾相接以达到最优效果。专利CN113385690A提出了基于金属面曝光选区激光熔化技术的扫描路径设计方法，该方法指出分区之间的搭接比例应为10％-20％，从而保障分区之间的结合强度，但也没有详细论述如何去调节这个比例。专利CN114012107A提出了一种3D打印设备的多激光搭接方法，该方法提出了分区之间不同的搭接方式，如铰链式、握手式、榫卯式、燕尾式或变形太极式等，并指出相邻分区之间应该存在0.05～ 0.2mm的搭接区域。上述方法均提出了分区之间应当存在一定的搭接区域，并给出了各自的搭接方案，但这些方案都需要操作人员依据自身经验去判断，并提前进行设置。但在选区激光熔化过程中，由于制造过程的复杂性，分区之间的搭接质量往往是和当前层扫描情况以及轮廓形状密切相关的，靠人工判断进行提前设置的这种模糊且非柔性方式无法保证整个成形过程中的搭接质量。

因此，如何提升搭接质量以避免局部缺陷的产生，成为本领域的技术难题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种选区激光熔化分区搭接优化扫描方法及系统，其目的在于，根据当前层扫描后获取的分区搭接区域的异常温度值的偏差情况，实时柔性调整下一层分区搭接区域的搭接长度及激光功率，从而消除分区搭接区域的异常温度，提升搭接质量，避免局部缺陷的产生，由此解决现有选区激光熔化成形中分区搭接方式靠人工判断及提前刚性设置，导致搭接质量不高的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了以下技术方案：

一种选区激光熔化分区搭接优化扫描方法，包括如下步骤：

(S1)从当前层扫描后的温度分布中采集当前层中分区搭接区域的异常温度值；所述异常温度值是在预设基准温度范围以外的温度值，若所述异常温度值低于所述预设基准温度范围中的最小值，则所述异常温度值偏低，否则偏高；