本發(fā)明涉及3d打印技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法。

背景技術(shù)：

增材制造(additivemanufacturing，am)技術(shù)是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的材料去除-切削加工技術(shù)，是一種"自下而上"的制造方法，近二十年來，am技術(shù)取得了快速的發(fā)展。

激光選區(qū)熔化(selectivelasermelting,slm)直接制造技術(shù)亦稱金屬3d打印技術(shù)，是增材制造的前沿技術(shù)。在加工前，首先通過專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件將零件的cad模型進行切片離散以及添加必要的支撐結(jié)構(gòu)形成stl模型，然后規(guī)劃掃描路徑，處理后的數(shù)據(jù)將包含能夠控制激光束移動的輪廓信息。然后將此數(shù)據(jù)導入成型設備，計算機逐層調(diào)入輪廓信息，控制掃描振鏡進行偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)激光光斑選擇性地熔化金屬粉末，與前一層材料粘結(jié)為一體，而未被激光照射的區(qū)域內(nèi)粉末仍呈松散狀，可以循環(huán)使用。

在激光選區(qū)熔化加工過程中，其加工質(zhì)量受激光光斑尺寸、掃描速度、掃描間距、掃描路徑、激光器發(fā)出激光能量等因素影響。在加工過程中，當金屬粉末材料受激光輻射熔化時，由于冷卻的時間順序不同會造成零件非均勻收縮，會產(chǎn)生較大的殘余應力，這種應力嚴重時就會導致已成型層的翹曲變形，嚴重時會產(chǎn)生裂紋。還有激光束的掃描方式?jīng)Q定著加工層面上的溫度場分布，因此決定了翹曲變形的程度和殘余應力的大小。

在激光選區(qū)熔化加工過程中，目前采用的填充掃描方式主要可以分為平行線掃描、輪廓等距線掃描、平行線與輪廓等距線混合式掃描、還有分區(qū)的三角形網(wǎng)格掃描以及島嶼式掃描。采用混合式掃描時，界面輪廓的邊界按輪廓等距線掃描，內(nèi)部按平行線掃描。平行線掃描只需快速成型機一個軸運動，掃描速度快，而且掃描算法簡單，所以程序也較簡單，容易實現(xiàn)；三角形網(wǎng)格掃描在分區(qū)的過程中，會產(chǎn)生尖點，增大了計算機處理的難度和激光加工的難度。隨著激光選區(qū)熔化技術(shù)的應用范圍不斷擴大，對零件的精度等評價標準以及性能提出了更高的要求。因此，如何創(chuàng)設一種新的用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法，對于提高激光選區(qū)熔化所制造出工件的質(zhì)量具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法，使其降低分區(qū)邊界搭接處應力集中的概率，明顯降低內(nèi)應力的集中，并使內(nèi)應力分布更加均勻，從而克服現(xiàn)有掃描方法存在的不足。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法，所述方法包括如下步驟：

(1)獲取所需制備工件的一層截面輪廓文件并識別，在所述輪廓文件區(qū)域內(nèi)以同一種多邊形形狀均勻排列方式進行分區(qū)；

(2)以每個多邊形為基礎(chǔ)，生成所述每個多邊形的外切圓，刪除所述多邊形的直線線條；

(3)對步驟(2)生成的所述每個多邊形的外切圓分區(qū)進行掃描填充。

作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟(1)中同一種多邊形形狀為正六邊形、正四邊形或等邊三角形。

進一步改進，所述步驟(3)中每個多邊形的外切圓分區(qū)的激光掃描路徑為直線雙向掃描方式。

進一步改進，所述直線雙向掃描方式中每條相鄰填充線之間的距離為0～0.3mm。

進一步改進，所述直線雙向掃描方式中每條填充線的可調(diào)角度為0～180°。

進一步改進，所述正六邊形的邊長為1～10mm。

進一步改進，所述步驟(3)中對所述每個多邊形的外切圓分區(qū)進行掃描填充的具體方法為：先對一個多邊形的外切圓分區(qū)進行掃描填充，再以該多邊形的外切圓分區(qū)為中心依次按照同心圓的形式完成各環(huán)型區(qū)域的掃描填充，在所述各環(huán)型區(qū)域掃描填充過程中，按照順時針或逆時針的方式依次完成各個多邊形外切圓的掃描填充，且相鄰各環(huán)型區(qū)域之間的多邊形外切圓分區(qū)依次填充方向相反。

進一步改進，所述方法還包括：在完成步驟(3)對所有多邊形的外切圓分區(qū)進行的掃描填充后，完成所述輪廓文件區(qū)域的邊框掃描。

進一步改進，所述輪廓文件區(qū)域的邊框掃描采用輪廓等距線掃描方式。

采用這樣的設計后，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法，通過對多邊形設置外切圓，再對外切圓分區(qū)進行掃描填充，由于該方法能夠?qū)Ψ謪^(qū)的邊界進行一次重熔，極大地降低了分區(qū)邊界搭接處應力集中的概率，能夠明顯的降低內(nèi)應力的集中，并使內(nèi)應力分布更加均勻，避免成型零件的翹曲變形。

本發(fā)明用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法還可以有效的控制零件加工過程中應力產(chǎn)生方向，繼而讓不同外切圓區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的應力彼此抵消，達到消除應力的目的。并且還保證了零件具有高的精度和強度。

附圖說明

上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

圖1是本發(fā)明加強型激光掃描方法中步驟(1)輪廓文件區(qū)域內(nèi)蜂窩狀排列分區(qū)示意圖；

圖2是本發(fā)明加強型激光掃描方法中步驟(2)各個正六邊形生成外切圓的示意圖；

圖3是本發(fā)明加強型激光掃描方法中步驟(2)各個正六邊形外切圓分區(qū)的示意圖；

圖4是本發(fā)明加強型激光掃描方法中步驟(3)各個正六邊形外切圓的掃描路徑示意圖。

具體實施方式

參照附圖1至4所示，本實施例用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法，包括如下步驟：

(1)首先用計算機專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件將所需制備工件切成若干層截面輪廓文件，獲得每一層的輪廓文件；并通過計算機專業(yè)軟件識別，在該識別的輪廓文件區(qū)域內(nèi)按照蜂窩狀排列方式進行分區(qū)，如附圖1所示。

較優(yōu)實施例為該蜂窩狀排列分區(qū)中每個六邊形均為正六邊形，且該正六邊形的邊長為1～10mm。

(2)以每個六邊形為基礎(chǔ)，生成每個六邊形的外切圓，并刪除每個多邊形的直線線條，得到多個邊界相交的外切圓，如附圖2和3所示；

(3)對步驟(2)生成的每個多邊形的外切圓分區(qū)進行掃描填充。

較優(yōu)實施例為，上述每個六邊形外切圓區(qū)域的激光掃描路徑為直線雙向掃描方式，該直線雙向掃描方式中每條相鄰填充線之間的距離為0～0.3mm，且每條填充線的可調(diào)角度為0～180°。

更優(yōu)實施例為，先對該六邊形外切圓區(qū)域中的一個六邊形外切圓進行掃描填充，再以該六邊形外切圓為中心依次按照同心圓的形式完成各環(huán)型區(qū)域的掃描填充，在該各環(huán)型區(qū)域掃描填充過程中，按照順時針或逆時針的方式依次完成各個六邊形外切圓的掃描填充，且相鄰各環(huán)型區(qū)域之間的六邊形外切圓依次填充方向相反。這樣該環(huán)形區(qū)域的應力分布呈環(huán)狀，且更加均勻，避免成型零件的翹曲變形。

(4)對步驟(3)中所有多邊形的外切圓分區(qū)進行掃描填充后，完成該輪廓文件區(qū)域的邊框掃描，即完成該層輪廓文件的掃描填充。該輪廓文件區(qū)域的邊框掃描采用輪廓等距線掃描方式。

當然，上述實施例中蜂窩狀排列方式也可以為三角形、四邊形等同一多邊形形狀均勻排列分區(qū)方式，較優(yōu)采用等邊多邊形，然后均以每個多邊形為基礎(chǔ)進行外切圓的設置，形成邊界相交的外切圓分區(qū)。

本發(fā)明用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法，通過對多邊形設置外切圓，再對外切圓分區(qū)進行掃描填充，因為該方法能夠?qū)γ總€外切圓分區(qū)的邊界進行一次重熔，極大地降低了分區(qū)邊界搭接處應力集中的概率，能夠明顯的降低內(nèi)應力的集中，并使內(nèi)應力分布更加均勻，避免成型零件的翹曲變形。

本發(fā)明用于激光選區(qū)熔化的加強型激光掃描方法還可有效的控制零件加工過程中應力產(chǎn)生方向，進而讓不同區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的應力彼此抵消，達到消除應力的目的。同時，保證了零件具有高的精度和強度。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。