Устройство для послойного лазерного спекания изделий из сферических порошковых материалов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСЛОЙНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЕКАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СФЕРИЧЕСКИХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики им. Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Чивель Юрий Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики им. Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для послойного лазерного спекания изделий из сферических порошковых материалов, содержащее рабочую камеру, лазер, оптически связанный с системой сканирования и фокусировки луча, рабочий бункер, заполненный порошком, поршень рабочего бункера, установленный с возможностью перемещения в вертикальном направлении, вибратор, датчик уровня порошка, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено решетчатой платформой для крепления спекаемого изделия с возможностью ее независимого перемещения в вертикальном направлении, причем диаметр поршня, на котором закреплена платформа, меньше горизонтальных габаритов изделия.(56) 1. Баев С.Г., Бессмельцев В.П., Крылов В.М. и др. Разработка прототипа рабочей станции для изготовления трехмерных моделей методами послойного лазерного спекания и/или абляции // Оптическая техника. -1. - С. 15-17. 2. Патент на полезную модель 1757, 2004. 40532007.12.30 Данная полезная модель относится к области лазерной обработки материалов и может быть использована при спекании изделий из сферических порошков различных материалов лазерным излучением и в лазерной стереолитографии с применением порошковых материалов. Известно устройство для послойного лазерного спекания изделий из порошковых материалов 1, содержащее рабочую камеру, лазер, оптически связанный с фокусирующей системой, систему сканирования луча, рабочий бункер, систему порошковой засыпки. Недостатком данного устройства является то, что невозможно установить в рабочий бункер монолитный каркас и путем селективного напекания слоев получить композиционное изделие. Наиболее близким по технической сущности к заявляемой модели является представленное в 2 устройство для послойного спекания изделий из порошковых материалов, содержащее рабочую камеру, лазер с системой сканирования и фокусировки луча, рабочий бункер, заполненный порошком, технологическую платформу, компенсатор уровня, вибратор, датчик уровня порошка. Недостатком данного устройства является то, что нанесение слоев порошка осуществляется с периферии технологической платформы вибрацией, что создает значительные трудности для равномерного распределения порошка по платформе при большом ее диаметре и малой толщине спекаемого слоя. Задачей является разработка устройства для послойного спекания изделий из сферических порошковых материалов с помощью лазерного излучения, обеспечивающего селективное нанесение порошковых объемных покрытий на компактные изделия и создание композиционных изделий при высоком качестве изделия и высоком КПД процесса спекания. Для решения поставленной задачи предлагается устройство для послойного лазерного спекания изделий из сферических порошковых материалов, содержащее рабочую камеру,лазер, оптически связанный с системой сканирования и фокусировки луча, рабочий бункер, заполненный порошком, поршень рабочего бункера, установленный с возможностью перемещения в вертикальном направлении, вибратор, датчик уровня порошка. Новым, по мнению автора, является то, что устройство дополнительно снабжено решетчатой платформой для крепления изделия с возможностью ее независимого перемещения в вертикальном направлении, причем диаметр поршня, на котором закреплена платформа, меньше горизонтальных габаритов изделия. Сущность полезной модели поясняется схемой (фигура). Устройство содержит рабочую камеру 3, лазер 1, систему сканирования и фокусировки луча 2, датчик уровня порошка 4, рабочий бункер 5, заполненный порошком 6, платформу 9 с закрепленным на ней спекаемым изделием 7, поршень, перемещающий слой порошка 8, вибратор 11, поршень, перемещающий платформу 10, приводы вертикального перемещения 12, 13. Устройство работает следующим образом. На платформу 9, находящуюся в верхнем исходном положении, крепят каркас изделия 7 и заполняют рабочий бункер 5 до заданного уровня порошком 6 при некотором среднем положении поршня 8. Вибратором 11 выравнивают поверхность порошка и, перемещая поршень 8, при контроле датчиком уровня 4, устанавливают исходный уровень порошка вблизи фокальной плоскости объектива системы сканирования и фокусировки 2. Посредством привода 13 погружают каркас изделия в порошок на заданную глубину, равную толщине спекаемого слоя. Перемещая поршень 8 приводом 12 и выравнивая вибратором 11 поверхность порошка, восстанавливают исходное положение уровня порошка с помощью датчика уровня 4. По программе сканируют лазерным лучом поверхность и производят спекание слоя порошка заданной конфигура 2 40532007.12.30 ции. Затем с помощью привода 13 погружают каркас изделия еще на одну толщину спекаемого слоя порошка и повторяют рабочий цикл. Последовательно наращивая слой за слоем, производят спекание изделия. Сферические порошки обладают прекрасной текучестью и ведут себя подобно жидкости. Так как платформа прозрачна для порошка и ее размеры незначительно превышают размеры исходного сечения изделия, а размеры поршня 9 меньше горизонтальных размеров этого сечения, то после погружения каркаса на глубину спекаемого слоя восстановление исходного уровня и выравнивание поверхности порошка перемещением и вибрацией поршня 8 осуществляются быстро и качественно. Существенным преимуществом заявляемого устройства является практическое постоянство массы порошка в рабочем бункере и, таким образом, неизменность нагрузки вибратора. Таким образом, заявляемое устройство для послойного лазерного спекания изделий из сферических порошковых материалов обеспечивает селективное нанесение порошковых объемных покрытий на компактные изделия и создание композиционных изделий при высоком качестве изделия и высоком КПД процесса спекания. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3