裝置包括一控制單元、一支架，以及多個激光二極管并設(shè)置在支架上，使出射的激光束擁有梯度功率排列的光斑。光斑中一個區(qū)域的激光功率密度最大，作為主燒結(jié)區(qū)，在其至少一側(cè)鄰接功率密度逐漸減小的輔助燒結(jié)區(qū)域，從而使燒結(jié)部位和周圍的粉末之間形成了一個可預(yù)先確定的溫度梯度。具體可以通過以下情形來實現(xiàn)上述效果:
[0052]1、如圖2所示，多個LD4在支架上呈梯度排列，且每個LD4的功率相同。
[0053]2、如圖3所示，多個LD4在支架上呈均勻排列，且劃分為功率成梯度分布的多個單元組；在本實施例中，均勻分布的LD4分成4組，并且按照功率從大到小的順序分別為41、42、43及44，這里本行業(yè)技術(shù)人員也可以按照具體的燒結(jié)樣品進(jìn)行其他排列及分組，這里不作具體的限制。
[0054]3、如圖4所示,多個LD4的位置可調(diào)，具體可以通過支架5上設(shè)有活動件,此活動件可以為螺旋件或推拉件等，這里不作具體的限制，并通過活動件用以調(diào)節(jié)每個LD4或每組LD4到支架底部的距離。
[0055]4、設(shè)置與多個LD —一對應(yīng)的透鏡，通過調(diào)節(jié)透鏡的位置，使得光斑處于透鏡的聚焦或離焦區(qū)域來控制。
[0056]以上情形均可通過控制單元來進(jìn)行控制，具體控制的形式可以為統(tǒng)一控制、分組控制或單獨(dú)控制，這里不作具體的限制。處于成本的考慮本發(fā)明優(yōu)先選用藍(lán)光LD，也可根據(jù)需要選擇其他顏色的激光二極管作為激光源。
[0057]在燒結(jié)時，被燒結(jié)粉末平鋪在一個平面上(粉末床)，激光光斑按預(yù)先設(shè)定好的功率、速度和路徑，在粉末表面之上逐行掃過，將被燒結(jié)粉末快速加熱到可相互熔合的溫度，得到粉末燒結(jié)層。在粉末燒結(jié)層之上繼續(xù)疊加一層新的粉末，激光束繼續(xù)按照程序掃描燒結(jié)，粉末層可反復(fù)疊加燒結(jié)熔合，最后得到所需尺寸的燒結(jié)體。
[0058]另外，根據(jù)上述公開的激光裝置，本發(fā)明還公開了一種激光燒結(jié)裝置，并通過下述具體的實施例進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0059]實施例一:
[0060]在本實施例中，本激光燒結(jié)裝置包括:激光裝置、粉末層以及粉末床，激光裝置出射的激光在粉末層上形成功率密度呈梯度分布的光斑，其中，光斑中激光功率密度最大的區(qū)域，為主燒結(jié)區(qū)；主燒結(jié)區(qū)鄰接至少一個輔助燒結(jié)區(qū)，輔助燒結(jié)區(qū)的功率密度小于主燒結(jié)區(qū)，用以在粉末層的燒結(jié)部位與待燒結(jié)粉末區(qū)或者已燒結(jié)區(qū)之間形成預(yù)設(shè)的溫度梯度。其中，
[0061]輔助燒結(jié)區(qū)包括功率密度遞減的輔助燒結(jié)子區(qū)，主燒結(jié)區(qū)與輔助燒結(jié)區(qū)中功率密度最大的輔助燒結(jié)子區(qū)鄰接。
[0062]輔助燒結(jié)子區(qū)的面積隨功率密度的增大而減小，主燒結(jié)區(qū)的面積小于每一個輔助燒結(jié)子區(qū)的面積。
[0063]圖5所示為本實施例一的梯度光斑陣列，實際上是由多個激光光斑單元組合而成的一個光斑陣列，每一個方格表示一個激光光斑單元，所有激光光斑單元的排列在整體上可以視為一個完整的光斑。其中，第一輔助燒結(jié)子區(qū)71所占區(qū)域面積最大，由3個離焦光斑組成，光斑的功率密度相對最低，照射在粉末層上產(chǎn)生的溫度也相對最低；第二輔助燒結(jié)子區(qū)72所占區(qū)域面積僅次于前者，由4個離焦光斑組成，光斑的功率密度大于第一輔助燒結(jié)子區(qū)；第三輔助燒結(jié)子區(qū)73小于前二者且與主燒結(jié)區(qū)鄰接，由6個離焦光斑組成，光功率密度也更大，照射在粉末層上產(chǎn)生的溫度會更高；主燒結(jié)區(qū)6所占面積最小，由12個聚焦光斑組成，這個區(qū)域的功率密度最高，主要起到粉末燒結(jié)的作用。
[0064]圖6所示為本實施例一從左向右的行進(jìn)的梯度光斑8，最初照射到粉末層之上的光斑區(qū)域是第一輔助燒結(jié)子區(qū)71，粉末受到預(yù)熱，隨后是第二輔助燒結(jié)子區(qū)72照射到粉末之上，粉末進(jìn)一步加熱，第三輔助燒結(jié)子區(qū)73使粉末再進(jìn)一步加熱，當(dāng)燒結(jié)區(qū)6掃過時，粉末燒結(jié)。從右到左四個光斑區(qū)域?qū)Ψ勰┑募訜崮芰κ且来卧黾拥模恳黄还獍邟哌^的區(qū)域，其中的粉末都會被四個光斑區(qū)域依次掃過，這會使被燒結(jié)粉末在燒結(jié)過程中獲得一個梯度升溫的過程，不易因劇烈升溫及粉末間過大的溫度差而造成卷曲和成球。
[0065]本實施例中，梯度功率光斑陣列中的區(qū)域并不僅限于本實施例的描述，可以是4個區(qū)域，可以是2個，也可以是6個，或者是其他設(shè)計所需要的功率區(qū)域數(shù)量。每一個同等功率光斑區(qū)域中的光斑單元數(shù)量，也僅為舉例說明，其數(shù)量可根據(jù)實際所需進(jìn)行調(diào)整。每一個光斑單元的大小，并不局限于本實施例，可根據(jù)實際所需進(jìn)行設(shè)計。本實施例中的光斑梯度排列，為光學(xué)模塊形成聚焦或離焦區(qū)域來控制，這里也可以運(yùn)用本發(fā)明激光裝置的其他控制方法來控制，這里不作具體的限制。
[0066]實施例二:
[0067]在本實施例中，本激光燒結(jié)裝置包括:激光裝置、粉末層以及粉末床，激光裝置出射的激光在粉末層上形成功率密度呈梯度分布的光斑，其中，光斑中激光功率密度最大的區(qū)域，為主燒結(jié)區(qū)；主燒結(jié)區(qū)與兩個輔助燒結(jié)區(qū)鄰接，輔助燒結(jié)區(qū)的功率密度小于主燒結(jié)區(qū)，一個輔助燒結(jié)區(qū)用以在粉末層的燒結(jié)部位與待燒結(jié)粉末區(qū)之間形成溫度梯度進(jìn)行預(yù)熱，另一個輔助燒結(jié)區(qū)用于在燒結(jié)部位與已燒結(jié)區(qū)之間形成溫度梯度進(jìn)行緩慢冷卻。其中，
[0068]輔助燒結(jié)區(qū)包括功率密度遞減的輔助燒結(jié)子區(qū)，主燒結(jié)區(qū)與輔助燒結(jié)區(qū)中功率密度最大的輔助燒結(jié)子區(qū)鄰接。
[0069]輔助燒結(jié)子區(qū)的面積隨功率密度的增大而減小，主燒結(jié)區(qū)的面積小于每一個輔助燒結(jié)子區(qū)的面積。
[0070]圖7所示為本實施例二的梯度功率光斑陣列，實際上是由多個激光光斑單元組合而成的一個光斑陣列，每一個方格表示一個激光光斑單元，所有激光光斑單元的排列在整體上可以視為一個完整的光斑。其中，第一輔助燒結(jié)子區(qū)71所占區(qū)域面積最大，分列于整體光斑的靠外兩側(cè)，每側(cè)的區(qū)域由4個離焦光斑組成，光斑的功率密度相對最低，照射在粉末層上產(chǎn)生的溫度也相對最低；第二輔助燒結(jié)子區(qū)72所占區(qū)域面積小于第一輔助燒結(jié)子區(qū)，分列于整體光斑的靠內(nèi)部兩側(cè)，每側(cè)的區(qū)域由6個離焦光斑組成，光斑的功率密度要大于第一輔助燒結(jié)子區(qū)；主燒結(jié)區(qū)6位于整體光斑的中間，由18個聚焦光斑組成，光功率密度也更大，照射在粉末層上產(chǎn)生的溫度會更高，主要起到粉末燒結(jié)的作用。
[0071]圖8所示為本實施例一從左向右的行進(jìn)的梯度光斑8，在燒結(jié)過程中，最初照射到粉末層之上的是整體光斑右側(cè)的第一輔助燒結(jié)子區(qū)71，粉末受到預(yù)熱，隨后是整體光斑右側(cè)的第二輔助燒結(jié)子區(qū)72照射到粉末之上，粉末進(jìn)一步加熱，當(dāng)整體光斑中間的主燒結(jié)區(qū)6照射到粉末之上時，粉末燒結(jié)。粉末燒結(jié)后的降溫過程中，仍會受到整體光斑左側(cè)的第二輔助燒結(jié)子區(qū)72、第一輔助燒結(jié)子區(qū)71密度光斑區(qū)域的再次照射，從右到左5個光斑區(qū)域?qū)Ψ勰┑募訜崮芰κ窍纫来卧黾雍笠来螠p小的，每一片被光斑掃過的區(qū)域，其中的粉末都會被5個光斑區(qū)域依次掃過，這會使被燒結(jié)粉末在預(yù)熱-燒結(jié)過程，燒結(jié)-冷卻過程中都能夠獲得一個梯度溫度變化過程，不易因急劇升溫及急劇降溫而導(dǎo)致的粉末間過大的溫度差造成粉末燒結(jié)層的卷曲和成球。
[0072]由于光斑的第一輔助燒結(jié)子區(qū)71、第二輔助燒結(jié)子區(qū)72為兩側(cè)對稱分布，所以此類型的光斑的行進(jìn)方向可以選擇向左行進(jìn)或向右行進(jìn)。當(dāng)向右行進(jìn)時，各光斑區(qū)域的功能如前文所述，當(dāng)向左行進(jìn)時，整體光斑左側(cè)的第一輔助燒結(jié)子區(qū)71、第二輔助燒結(jié)子區(qū)72起預(yù)熱的作用，右側(cè)的第一輔助燒結(jié)子區(qū)71、第二輔助燒結(jié)子區(qū)72起減緩降溫的作用。這種設(shè)計可以讓激光的運(yùn)行路線設(shè)計更靈活。
[0073]本實施例中，梯度功率光斑陣列中的區(qū)域并不僅限于本實施例的描述，可以是5個區(qū)域，也可以是7個，或者是其他設(shè)計所需要的功率區(qū)域數(shù)量。每一個同等功率光斑區(qū)域中的光斑單元數(shù)量，也僅為舉例說明，其數(shù)量可根據(jù)實際所需進(jìn)行調(diào)整。每一個光斑單元的大小，并不局限于本實施例，可根據(jù)實際所需進(jìn)行設(shè)計。本實施例中的光斑梯度排列，為光學(xué)模塊形成聚焦或離焦區(qū)域來控制，這里也可以運(yùn)用本發(fā)明激光裝置的其他控制方法來控制，這里不作具體的限制。
[0074]實施例三:
[0075]在本實施例中，本激光燒結(jié)裝置包括:激光裝置、粉末層以及粉末床，激光裝置出射的激光在粉末層上形成功率密度呈梯度分布的光斑，其中，光斑中激光功率密度最大的區(qū)域，為主燒結(jié)區(qū)；主燒結(jié)區(qū)的周圍環(huán)設(shè)有輔助燒結(jié)區(qū)，輔助燒結(jié)區(qū)的功率密度小于主燒結(jié)區(qū)，用以在粉末層的燒結(jié)部位與待燒結(jié)粉末區(qū)或者已燒結(jié)區(qū)之間形成預(yù)設(shè)的溫度梯度。其中，
[0076]輔助燒結(jié)區(qū)包括功率密度遞減的輔助燒結(jié)子區(qū)，主燒結(jié)區(qū)與輔助燒結(jié)區(qū)中功率密度最大的輔助燒結(jié)子區(qū)鄰接。
[0077]輔助燒結(jié)子區(qū)的面積隨功率密度的增大而減小，主燒結(jié)區(qū)的面積小于每一個輔助燒結(jié)子區(qū)的面積。
[0078]圖9a所示為本實施例三的梯度功率光斑陣列，實際上是由多個激光光斑單元組合而成的一個光斑陣列所有激光光斑單元的排列在整體上可以視為一個完整的光斑。環(huán)設(shè)在整體光斑上下左右最外側(cè)的第一輔助燒結(jié)子區(qū)71所占區(qū)域面積最大，由10個正方形和長方形組成的離焦光斑組成，功率密度相對最低，照射在粉末層上產(chǎn)生的溫度也相對最低；整體光斑的中間位置還環(huán)設(shè)有