本發明涉及一種帶有激光加熱的3D打印機，屬于增材制造領域。
背景技術：
3D打印技術近來得到人們廣泛認知和快速發展，其中粉末選區激光燒結技術是目前發展最快、最具活力的成型技術，目前粉末選區激光燒結技術可供打印的材料有PS粉、尼龍、樹脂砂、各種金屬粉、陶瓷粉、各種包覆復合粉等等。在加工過程中，為了減少加工過程中熱應力和熱變形，減少或消除開裂，為了使制件獲得所需的組織和性能，需要對所鋪粉末進行加熱，通常加熱方式有：通過工作臺面上方加熱裝置加熱，通過基板加熱，但加熱溫度一般均較低，在200℃內，我們在先前專利CN105880591A中介紹了一種用激光預熱金屬粉末的方法及裝置可以加熱到很高，該種方法如采用單臺激光器單臺掃描振鏡，需掃描兩次，加工工藝時間要加長，如若采用兩臺激光器兩臺掃描振鏡，則設備成本增加很多，如若提高在不加長工藝時間的情況下實現激光加熱，提高生產效率，降低設備成本，對一些易開裂的新材料(如陶瓷材料)開發，將產生深遠影響。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種帶有激光加熱的3D打印機，該3D打印機在加工處可由激光實現逐層加熱，并且是同時加熱同時加工，以期大幅降低制件熱應力和熱變形，減少或消除開裂，降低粉末間氣體殘留，從而達到提高制件精度、表面質量和機械性能的目的。
本發明的上述目的是這樣實現的：提供一種帶有激光加熱的3D打印機，它包括機架1、成型缸2、供料系統13、鋪粉裝置11、落料裝置6、激光掃描系統、工作臺面上方加熱裝置18或基板加熱裝置4，其特征在于：所述的激光掃描系統中有兩激光束，一束為加工激光束a，一束為加熱激光束b，加工激光束a和加熱激光束b經合束鏡15匯合，一起射入掃描振鏡10入光孔，并均聚焦于工作臺粉表面，由掃描振鏡實現在制件截面處粉末加熱及燒結加工。
所述的加工激光束a聚焦于工作臺粉表面的激光光斑直徑細小，加熱激光束b聚焦于工作臺粉表面的激光光斑直徑粗大。
所述的加工激光束a由一臺激光器8a發射，加熱激光束b由另一臺激光器8b發射，兩激光器發射的激光均經各自擴束鏡擴束后射向合束鏡15，且射向合束鏡15的兩束激光光斑直徑大小不同。
所述的加工激光束a和加熱激光束b由同一臺激光器產生，該激光器發射的激光射入分光鏡16，分為兩束激光，其中一束激光經擴束鏡9a擴束后射向合束鏡15，另一束激光經反射鏡17a和反射鏡17b、擴束鏡9b擴束后也射向合束鏡15，兩束激光經合束鏡15匯合，并一起射入掃描振鏡10入光孔，其中射向合束鏡15的兩束激光光斑直徑大小不同。
所述的激光加熱溫度的調節控制是通過控制激光器輸出功率大小、通過控制加熱激光束聚焦在工作臺粉表面的激光光斑直徑大小、通過控制掃描振鏡掃描速度大小來實現的。
本發明的帶有激光加熱的3D打印機，具有如下有益的效果：
該帶有激光加熱的3D打印機，可實現逐層在激光加工處的局部高溫加熱，且是同時加熱同時加工，不但大幅降低制件熱應力和熱變形，消除開裂，降低粉末間氣體殘留，控制材料的組織結構和性能，也大幅提高生產效率，從而達到提高制件精度，提高制件表面質量，提高制件材料機械性能的目的。
下面結合附圖和實施例對本發明的帶有激光加熱的3D打印機作進一步說明。
附圖說明
圖1為帶有工作臺面上方加熱裝置和基板加熱的3D打印機實施例示意圖；
圖2為帶有兩臺激光器一臺掃描振鏡的3D打印機實施例光路示意圖；
圖3為帶有一臺激光器一臺掃描振鏡的3D打印機實施例光路示意圖；
其中：
1-機架； 2-成型缸； 3-成型缸活塞； 4-基板加熱裝置；
5-基板； 6-落料裝置； 7-加工制件； 8a-激光器a；
9a-擴束鏡a； 10-掃描振鏡； 8b-激光器b； 9b-擴束鏡b；
11-鋪粉裝置； 12-工作臺面； 13-供料裝置； 15-合束鏡；
16-分光鏡； 17a-反射鏡a； 17b-第二反射鏡b；
18-工作臺面上方加熱裝置； a-激光束a； b-激光束b；
具體實施方式
參照圖1所示，帶有工作臺面上方加熱裝置的3D打印機是現有加工PS粉、樹脂砂、尼龍等材料的3D打印機，帶有基板加熱的3D打印機是現有加工鋁合金、鈦合金等金屬粉末材料的3D打印機。
參照圖2所示，該實施例為兩臺激光器產生兩束激光，加工激光束a由一臺激光器8a發射，加熱激光束b由另一臺激光器8b發射，兩激光器發射的激光均經各自擴束鏡擴束后射向合束鏡15，經合束鏡15匯合，一起射入掃描振鏡10入光孔，這兩束激光在工作臺面聚焦為兩直徑不同光斑，加熱激光束聚焦光斑直徑較大，加工激光束聚焦光斑直徑細小，在掃描振鏡沿制件截面輪廓掃描填充加工的同時，聚焦的加熱激光也同時對加工處粉末材料進行加熱，加熱溫度的調節可通過調節控制兩臺激光器輸出功率、加熱激光束光斑直徑及掃描速度來實現。
參照圖3所示，該實施例為一臺激光器產生的激光，通過分光鏡16，分為兩束激光，其中一束激光經擴束鏡9a擴束后射向合束鏡15，另一束激光經反射鏡17a和反射鏡17b、擴束鏡9b擴束后也射向合束鏡15，兩束激光經合束鏡15匯合，并一起射入掃描振鏡10入光孔，兩束激光在工作臺面聚焦為兩直徑不同光斑，加熱激光束聚焦光斑直徑較大，加工激光束聚焦光斑直徑細小，在掃描振鏡沿制件截面輪廓掃描填充加工的同時，聚焦的加熱激光也同時對加工處粉末材料進行加熱，實現同時加熱同時加工。
以上所述的僅是本發明的優選實施例。應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理和核心思想的前提下，還可以作出若干變形和改進，也視為屬于本發明的保護范圍。