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专利号: 2021109450121
申请人: 广西大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 铸造;粉末冶金
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于双光源光束整形的复合光束金属SLM打印系统的打印方法,其特征在于,根据打印需求切换高斯光束、平顶光束、环形光束、高斯光与平顶光复合光束或高斯光与环形光复合光束进行打印;

高斯光束打印包括如下步骤:

控制直线模组移开第一全反射镜、光束整形器、第四全反射镜和光束耦合器,关闭第二激光器光源;打开第一激光器光源,使第一高斯光发射单元射出的高斯光束通过打印单元聚焦光斑到工作平台上进行打印;

平顶光束打印包括如下步骤:

控制直线模组移开第一全反射镜、第四全反射镜和光束耦合器,关闭第二激光器的光源;打开第一激光器光源,使第一高斯光发射单元射出的高斯光束通过光束整形器整形为平顶光束后,整形后的平顶光束通过打印单元聚焦光斑到工作平台上进行打印;

环形光束打印包括如下步骤:

控制直线模组移开光束耦合器,关闭第二激光器的光源,打开第一激光器光源,使第一高斯光发射单元射出的高斯光束通过环形光束整形系统整形为环形光束后,整形后的环形光束通过打印单元聚焦光斑到工作平台上进行打印;

高斯光与平顶光复合光束打印包括如下步骤:

控制直线模组移开第一全反射镜和第四全反射镜,打开第一激光器和第二激光器光源,使第一高斯光发射单元射出的高斯光束通过光束整形器整形为平顶光束,整形后的平顶光束与第二高斯光发射单元射出的高斯光束经过光束耦合器耦合得到高斯光与平顶光复合光束,高斯光与平顶光复合光束通过打印单元聚焦光斑到工作平台上进行打印;

高斯光与环形光复合光束打印包括如下步骤:

打开第一激光器和第二激光器光源,使第一高斯光发射单元射出的高斯光束通过环形光整形系统整形为环形光束,整形后的环形光束与第二高斯光发射单元射出的高斯光束经过光束耦合器耦合得到高斯光与环形光复合光束,高斯光与环形光复合光束通过打印单元聚焦光斑到工作平台上进行打印;

实现所述打印方法的复合光束金属SLM打印系统包括光束整形器、光束耦合器、高斯光束金属SLM打印系统和环形光束整形系统和多个直线模组,所述光束整形器和光束耦合器分别依次设置在第一可变倍扩速镜和第五全反射镜之间,在光束耦合器的垂直方向上设有第二高斯光发射单元,第二高斯光发射单元包括第二激光器和沿着第二激光器射出高斯光束的传播方向上依次设置的第二准直器、第二半波片、第二偏振器和第二可变倍扩束镜,所述高斯光束金属SLM打印系统包括第一高斯光发射单元、打印单元和工作平台,所述第一高斯光发射单元包括第一激光器和沿着第一激光器射出高斯光束的传播方向上依次设置的第一准直器、第一半波片、第一偏振器和第一可变倍扩束镜,打印单元包括第五全反射镜、振镜系统和场镜,第五全反射镜设在第一高斯光发射单元射出的高斯光束传播方向上,振镜系统、场镜和工作平台分别由上至下依次设在第五全反射镜下方;

环形光束整形系统包括第一全反射镜、第一圆锥透镜、第二圆锥透镜、第二全反射镜、第三全反射镜和第四全反射镜,所述第一全反射镜设置在第一可变倍扩束镜和光束整形器之间,第一圆锥透镜、第二圆锥透镜和第二全反射镜分别依次设在经第一全反射镜改变传播高斯光束的路径上,第四全反射镜设在光束整形器和光束耦合器之间,第三全反射镜设在经第二全反射镜改变传播高斯光束的路径上,并对应第四全反射镜,所述第一全反射镜、光束整形器、第四全反射镜和光束耦合器均分别安装在每个直线模组的滑台上。

2.基于单光源光束整形的复合光束金属SLM打印系统,其特征在于,包括第一全反射镜、第一分束镜、环形光束整形系统、光束耦合器和高斯光束金属SLM打印系统,所述高斯光束金属SLM打印系统包括第一高斯光发射单元、打印单元和工作平台,所述第一高斯光发射单元包括第一激光器和沿着第一激光器射出高斯光束的传播方向上依次设置的第一准直器、第一半波片、第一偏振器和第一可变倍扩束镜,打印单元包括第五全反射镜、振镜系统和场镜,第五全反射镜设在第一高斯光发射单元射出的高斯光束传播方向上,振镜系统、场镜和工作平台分别由上至下依次设在第五全反射镜下方,所述第一全反射镜设在沿着第一高斯光发射单元射出的高斯光束的传播方向上,并对应第五全反射镜,第一分束镜和光束耦合器分别依次设在第一全反射镜和第五全反射镜之间,环形光束整形系统包括第一圆锥透镜、第二圆锥透镜、第二全反射镜和第四全反射镜,第一分束镜将高斯光束分为水平方向和竖直方向进行传播,第一圆锥透镜、第二圆锥透镜和第二全反射镜分别依次设在第一分束镜垂直方向传播的高斯光束上,第四全反射镜设在第二全反射镜的水平方向上,并对应光束耦合器。

3.根据权利要求2所述的基于单光源光束整形的复合光束金属SLM打印系统,其特征在于,还包括第二分束镜、光束整形器、第三全反射镜和多个直线模组,所述第二分束镜设置在第一分束镜和光束耦合器之间,第二分束镜将高斯光束分为水平方向和竖直方向进行传播,光束整形器对应设在第二分束镜垂直方向传播的高斯光束上,第三全反射镜设在第二全反射镜和第四全反射镜之间,并对应光束整形器,所述第一分束镜、第二分束镜、第三全反射镜和光束耦合器均分别安装在每个直线模组的滑台上。

4.采用权利要求2或3中任意所述的基于单光源光束整形的复合光束金属SLM打印系统的打印方法,其特征在于,根据打印需求切换高斯光束、高斯光与平顶光复合光束或高斯光与环形光复合光束进行打印;

高斯光束打印包括如下步骤:

通过直线模组移开第一分束镜、第二分束镜和光束耦合器,打开第一激光器光源,使第一高斯光发射单元射出的高斯光束依次通过第一全反射镜和打印单元聚焦光斑到工作平台进行打印;

高斯光与环形光复合光束打印包括如下步骤:

控制直线模组移开第二分束镜和第三全反射镜,打开第一激光器光源,使第一高斯光发射单元射出的高斯光束依次通过第一全反射镜和第一分束镜,第一分束镜将该高斯光束分为水平和竖直方向进行传播,竖直方向传播的高斯光束通过环形光束整形系统整形为环形光束,整形后的环形光束与水平方向传播的高斯光束通过光束耦合器耦合成高斯光与环形光复合光束,高斯光与环形光复合光束通过打印单元聚焦光斑到工作平台进行打印;

高斯光与平顶光复合光束打印包括如下步骤:

控制直线模组移开第一分束镜,打开第一激光器光源,使第一高斯光发射单元射出的高斯光束依次通过第一全反射镜和第二分束镜,第二分束镜将该高斯光束分为水平和竖直方向进行传播,竖直方向传播的高斯光束通过光束整形器整形为平顶光束,整形后的平顶光束依次经过第三全反射镜和第四全反射镜,与水平方向传播的高斯光束通过光束耦合器耦合成高斯光与平顶光复合光束,高斯光与平顶光复合光束通过打印单元聚焦光斑到工作平台进行打印。