一種用于LPBF成形的1拖N光路系統及3D打印機的制作方法

本發明涉及增材制造，具體涉及一種用于lpbf成形的1拖n光路系統及3d打印機。

背景技術：

1、激光粉末床熔融(laser?powder?bed?fusion，lpbf)技術是激光增材制造(additive?manufacturing，am)技術的重要分支。基于分層制造、層層累加的成形原理，lpbf技術可以利用軟件將零件三維模型分層切片，通過激光器發出激光束，激光束經過光路系統導向打印平面，激光束逐層選擇性地熔合粉末顆粒，直接獲得高性能、高致密度的金屬零件。

2、目前，為了實現高效率、大幅面目的，目前主要采用多套光路系統同時進行打印工作，每套光路系統均配備一臺光纖激光器，每套光路系統在成形過程中在各自分區同時工作，各個分區拼接形成完整的打印圖案，使打印設備的成形尺寸和成形效率成倍增加。

3、雖然采用多套光路系統同時進行打印大大增加了打印效率，但在使用時也存在一些問題：首先，在激光粉末床熔融增材制造的光路系統中，每一套光路系統均需要配置一個激光器來進行打印工作，使得整體的成本較高；并且，由于每套光路系統均需要配置一臺激光器，單套光路系統的常用需求遠到不了單臺激光器的滿功率，造成激光器功率的浪費。

技術實現思路

1、針對上述缺陷，本發明所要解決的技術問題在于提供一種用于lpbf成形的1拖n光路系統及3d打印機，該光路系統能夠將一個激光器的激光光束分配給至少兩套光路系統使用。

2、本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

3、第一方面，本發明提供一種用于lpbf成形的1拖n光路系統，包括:

4、第一活動鏡座，所述第一活動鏡座上設有第一光孔；

5、第一分光鏡，所述第一分光鏡設置在第一光孔內，所述第一分光鏡被配置為能夠將投射其上的激光光束分為反射光束和透射光束，所述透射光束與第一激光需求端對應；

6、第一直線驅動單元，所述第一直線驅動單元被配置為能夠帶動第一活動鏡座直線運動；

7、第一反射鏡，所述第一反射鏡被配置為能夠將所述反射光束反射至第二激光需求端。

8、通過采用上述方案，使用時，激光器發出激光光束，激光光束投射至第一分光鏡上之后，激光光束被分為透射光束和反射光束。其中，透射光束投射至第一激光需求端，反射光束反射至第一反射鏡，第一反射鏡將反射光束反射至第二激光需求端。當第二激光需求端不需要激光光束時，通過第一直線驅動單元帶動第一活動鏡座直線運動，使得第一分光鏡離開激光光束的路徑，即可使得激光光束僅到達第一激光需求端。通過直線驅動單元能夠方便切換激光器為一臺或兩臺打印設備提供激光光束，使用的靈活性高。由于一個激光器的激光光束能夠供給給兩個甚至更多激光需求端，可以選擇使用高功率的激光器，相較于為每臺打印設備配置一個較低功率的激光器，整體成本更低。

9、作為優選，所述第一活動鏡座上還設有第二光孔，所述第二光孔與第一光孔沿第一活動鏡座的運動方向分布，所述第二光孔內設有第二反射鏡，當所述第二反射鏡位于所述激光光束的路徑上時，能夠將所述激光光束反射至所述第一反射鏡。通過第二反射鏡可以將激光光束全部反射至第一反射鏡，使得激光光束全部供給給第二激光需求端。通過第一直線驅動單元驅動第一活動鏡座移動能夠方便切換第二反射鏡到激光光束的路徑上，從而方便切換激光光束僅供給第二激光需求端、僅供給第一激光需求端或同時供給第一激光需求端和第二激光需求端。

10、作為優選，所述第一活動鏡座上還設有第三光孔，所述第三光孔和第二光孔沿著第一活動鏡座的運動方向分布，當所述第三光孔位于所述激光光束的路徑上時，所述第三光孔能夠供所述激光光束通過。通過第一直線驅動單元帶動第一活動鏡座能夠方便將第三光孔移動至激光光束的路徑上，激光光束能夠通過第三光孔直接到達第一激光需求端。

11、作為優選，還包括至少一個第二活動鏡座，以及與所述第二活動鏡座對應設置的第二直線驅動單元，所述第二活動鏡座上設有第一通孔，所述第一通孔內設有第二分光鏡，所述第二分光鏡位于所述反射光束的路徑上，所述第二分光鏡被配置為能夠將所述反射光束分為兩束光束，其中一束反射至第三激光需求端，另一束透過所述第二分光鏡，所述第二直線驅動單元被配置為能夠帶動對應的第二活動鏡座直線運動。當需要將激光光束同時供給給第二激光需求端和第三激光需求端時，通過第二直線驅動單元帶動第二活動鏡座直線運動，從而使得第二分光鏡位于反射光束的路徑上，反射光束被分為兩束光束，其中一束被反射到第三激光需求端，另一束透過第二分光鏡后被第一反射鏡反射到第二激光需求端上。

12、作為優選，所述第二活動鏡座沿所述反射光束的路徑設有兩個以上。通過設置兩個以上的第二活動鏡座，以及與第二活動鏡座對應的第二分光鏡和第二直線驅動單元，能夠將一個激光器的激光光束供給給n套光路系統使用。有效降低了激光器的數量，并且，減少了激光器及與激光器相接的設備的，大大節省了安裝空間。

13、作為優選，所述第二活動鏡座上還設有第二通孔，所述第二通孔與第一通孔沿第二活動鏡座的運動方向分布，所述第二通孔內設有第三反射鏡，當所述第三反射鏡位于所述反射光束的路徑上時，所述第三反射鏡能夠將所述反射光束反射至所述第三激光需求端。當激光光束不需要供給給第二激光需求端時，通過將第三反射鏡移動至反射光束的路徑上，第三反射鏡將反射光束全部反射到第三激光需求端。

14、作為優選，所述第二活動鏡座上還設有第三通孔，所述第三通孔和第二通孔沿第二活動鏡座的運動方向分布，當所述第三通孔位于所述反射光束的路徑上時，所述第三通孔能夠供所述反射光束通過。當激光光束不需要供給給第三激光需求端時，通過第二直線驅動單元帶動第二活動鏡座移動，使得第三通孔移動至反射光束的路徑上，反射光束直接通過第三通孔到達第一反射鏡。

15、作為優選，還包括殼體，所述第一活動鏡座、第二活動鏡座和第一反射鏡均設置在殼體內，所述殼體上設有分別供光束到達第一激光需求端、第二激光需求端和第三激光需求端的若干第一過光孔，以及供所述激光光束通過的第二過光孔。通過殼體將激光光束封閉一個密閉的空間內，從而防止外部的環境干擾。

16、作為優選，所述殼體包括橫向設置的第一筒體，所述第一筒體上連通有第二筒體和第三筒體，所述第二筒體和第三筒體均與第一筒體垂直設置，所述第一活動鏡座滑動連接在第二筒體內，所述第三筒體與第二活動鏡座對應設置，所述第二活動鏡座滑動連接在對應的第三筒體內，所述第一過光孔和第二過光孔均設在第一筒體上。

17、第二方面，本發明還提供一種3d打印機，包括上述的一種用于lpbf成形的1拖n光路系統。

18、綜上所述，本發明提供的一種用于lpbf成形的1拖n光路系統至少具有以下有益效果：

19、1、能夠靈活切換一個激光器為一臺或多套光路系統供給激光光束。

20、2、減少了激光器，以及與激光器連接的配套設備的數量，降低了成本。

21、3、減少了多臺激光器所需的安裝空間。

技術特征：

1.一種用于lpbf成形的1拖n光路系統，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的一種用于lpbf成形的1拖n光路系統，其特征在于，所述第一活動鏡座(1)上還設有第二光孔(10)，所述第二光孔(10)與第一光孔(2)沿第一活動鏡座(1)的運動方向分布，所述第二光孔(10)內設有第二反射鏡(20)，當所述第二反射鏡(20)位于所述激光光束(4)的路徑上時，能夠將所述激光光束(4)反射至所述第一反射鏡(9)。

3.根據權利要求2所述的一種用于lpbf成形的1拖n光路系統，其特征在于，所述第一活動鏡座(1)上還設有第三光孔(11)，所述第三光孔(11)和第二光孔(10)沿著第一活動鏡座(1)的運動方向分布，當所述第三光孔(11)位于所述激光光束(4)的路徑上時，所述第三光孔(11)能夠供所述激光光束(4)通過。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的一種用于lpbf成形的1拖n光路系統，其特征在于，還包括至少一個第二活動鏡座(12)，以及與所述第二活動鏡座(12)對應設置的第二直線驅動單元，所述第二活動鏡座(12)上設有第一通孔(13)，所述第一通孔(13)內設有第二分光鏡(14)，所述第二分光鏡(14)位于所述反射光束(5)的路徑上，所述第二分光鏡(14)被配置為能夠將所述反射光束(5)分為兩束光束，其中一束反射至第三激光需求端，另一束透過所述第二分光鏡(14)，所述第二直線驅動單元被配置為能夠帶動對應的第二活動鏡座(12)直線運動。

5.根據權利要求4所述的一種用于lpbf成形的1拖n光路系統，其特征在于，所述第二活動鏡座(12)沿所述反射光束(5)的路徑設有兩個以上。

6.根據權利要求4所述的一種用于lpbf成形的1拖n光路系統，其特征在于，所述第二活動鏡座(12)上還設有第二通孔(15)，所述第二通孔(15)與第一通孔(13)沿第二活動鏡座(12)的運動方向分布，所述第二通孔(15)內設有第三反射鏡(16)，當所述第三反射鏡(16)位于所述反射光束(5)的路徑上時，所述第三反射鏡(16)能夠將所述反射光束(5)反射至所述第三激光需求端。

7.根據權利要求6所述的一種用于lpbf成形的1拖n光路系統，其特征在于，所述第二活動鏡座(12)上還設有第三通孔(17)，所述第三通孔(17)和第二通孔(15)沿第二活動鏡座(12)的運動方向分布，當所述第三通孔(17)位于所述反射光束(5)的路徑上時，所述第三通孔(17)能夠供所述反射光束(5)通過。

8.根據權利要求4所述的一種用于lpbf成形的1拖n光路系統，其特征在于，還包括殼體(7)，所述第一活動鏡座(1)、第二活動鏡座(12)和第一反射鏡(9)均設置在殼體(7)內，所述殼體(7)上設有分別供光束到達第一激光需求端、第二激光需求端和第三激光需求端的若干第一過光孔(706)，以及供所述激光光束(4)通過的第二過光孔(707)。

9.根據權利要求8所述的一種用于lpbf成形的1拖n光路系統，其特征在于，所述殼體(7)包括橫向設置的第一筒體(701)，所述第一筒體(701)上連通有第二筒體(702)和第三筒體(703)，所述第二筒體(702)和第三筒體(703)均與第一筒體(701)垂直設置，所述第一活動鏡座(1)滑動連接在第二筒體(702)內，所述第三筒體(703)與第二活動鏡座(12)對應設置，所述第二活動鏡座(12)滑動連接在對應的第三筒體(703)內，所述第一過光孔(706)和第二過光孔(707)均設在第一筒體(701)上。

10.一種3d打印機，其特征在于，包括如權利要求1-9中任一項所述的一種用于lpbf成形的1拖n光路系統。

技術總結
本發明涉及增材制造技術領域，具體涉及一種用于LPBF成形的1拖N光路系統及3D打印機。該光路系統包括第一活動鏡座、第一分光鏡、第一直線驅動單元和第一反射鏡。其中，第一活動鏡座上設有第一光孔，第一分光鏡設置在第一光孔內；第一分光鏡被配置為能夠將投射其上的激光光束分為反射光束和透射光束；第一直線驅動單元能夠帶動第一活動鏡座直線運動。使用時，激光光束投射至第一分光鏡上之后，透射光束投射至第一激光需求端，反射光束反射至第一反射鏡，第一反射鏡將反射光束反射至第二激光需求端。一個激光器的激光光束能夠供給給兩個激光需求端，可以使用高功率的激光器，相較于為每臺打印設備配置一個較低功率的激光器，整體成本更低。

技術研發人員：夏貞波,姚李濤
受保護的技術使用者：杭州德迪智能制造有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13