專利名稱：復(fù)雜腔體多孔零件激光直接制造技術(shù)
復(fù)雜腔體多孔零件激光直接制造技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種零件成形制造方法，具體地說(shuō)，是涉及復(fù)雜腔體多孔零件用激光直接制造的一種方法。
背景技術(shù)：
復(fù)雜腔體多孔結(jié)構(gòu)在自然界和人們生產(chǎn)、生活中經(jīng)常見(jiàn)到。它既能夠輸送流體 (包括液體和氣體等)，又能夠?qū)α黧w起過(guò)濾作用，限制通過(guò)孔隙的粒子直徑大小，有選擇地讓流體中的粒子進(jìn)出復(fù)雜腔體多孔結(jié)構(gòu)。例如，人體的骨骼內(nèi)部是復(fù)雜的空腔，由骨松質(zhì)和骨密質(zhì)組成，帶有很多個(gè)復(fù)雜的孔隙，這種結(jié)構(gòu)既能輸送營(yíng)養(yǎng)，又能排泄廢物。
目前全世界人口老齡化，疾病和意外傷害劇增，尤其是骨損傷事故，隨著世界汽車保有量的快速增長(zhǎng)、車禍總量的增加而不斷增多。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高， 人們對(duì)自身醫(yī)療康復(fù)日益重視，對(duì)生物醫(yī)學(xué)植入物將有很大需求，因而結(jié)構(gòu)與功能仿生的個(gè)性化植入物的制造，事關(guān)我國(guó)國(guó)計(jì)民生。
傳統(tǒng)方法制造的人工骨及其類似結(jié)構(gòu)，大都缺少有效的孔隙，甚至沒(méi)有空隙，其使用效果十分有限。在仿生制造領(lǐng)域，已經(jīng)有人嘗試多種方法制造人工骨骼，但是，都存在一些問(wèn)題，例如孔隙的大小、孔與孔之間的連通、孔的數(shù)量等方面出現(xiàn)問(wèn)題，即使勉強(qiáng)形成了復(fù)雜腔體多孔結(jié)構(gòu)，其性能也大打折扣。在機(jī)械制造領(lǐng)域，如果采用傳統(tǒng)的成形制造方法， 不能成形封閉腔體結(jié)構(gòu)；若采用某種新的成形工藝方法，或者可能無(wú)法形成復(fù)雜孔隙，或者可能無(wú)法去除封閉空腔中的殘留物。
所以，迄今為止，還沒(méi)有一種能夠成形制造復(fù)雜腔體多孔零件的成熟的工藝方法。
本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題，提出了一種用激光直接制造復(fù)雜腔體多孔零件的方法發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是把描述三維復(fù)雜腔體多孔零件的計(jì)算機(jī)模型文件中的特定的體數(shù)據(jù)，通過(guò)三維模型的分層切片成特定的面數(shù)據(jù)，得到描述相應(yīng)分層面的二維模型文件，并根據(jù)面上數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布規(guī)劃激光掃描路徑，用激光束先后熔化粉末和絲材，直接成形制造復(fù)雜腔體多孔零件。
本發(fā)明用軟件中的一個(gè)體元素點(diǎn)代表復(fù)雜腔體多孔零件上的一個(gè)三維空間點(diǎn)，用體元素點(diǎn)在三維空間的立體分布表征三維復(fù)雜腔體多孔結(jié)構(gòu)，從而得到描述復(fù)雜腔體多孔零件的計(jì)算機(jī)文件。根據(jù)系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)，有的三維模型文件進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化后分層切片，有的直接分層切片，得到多個(gè)表征復(fù)雜腔體多孔零件層片的二維文件。二維文件中面元素點(diǎn)所在的區(qū)域即表示零件對(duì)應(yīng)層的結(jié)構(gòu)，因而以二維文件中的面元素點(diǎn)作為激光照射點(diǎn)，根據(jù)其分布規(guī)律來(lái)規(guī)劃對(duì)應(yīng)零件層的激光掃描路徑；根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)置激光熔化粉末和熔化絲材的起止部位。激光成型機(jī)根據(jù)得到的計(jì)算機(jī)控制指令，先用激光束熔化粉末，成形帶有多個(gè)復(fù)雜細(xì)小孔隙的腔體結(jié)構(gòu)的主體；倒出殘留的粉末后，用激光束熔化絲材，成形腔體結(jié)構(gòu)的頂部。
本發(fā)明的有益效果是，成形制造的零件孔間連通，孔隙大小、數(shù)量可控，可倒出腔體內(nèi)殘留物，而且可以在不同部位得到不同材質(zhì)，獲得梯度功能。


無(wú)附圖。
具體實(shí)施方式
首先用逆向工程方法或計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)獲得描述復(fù)雜腔體多孔零件的計(jì)算機(jī)文件，然后對(duì)該文件進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化后分層切片或直接分層切片得到多個(gè)二維文件， 再用專用軟件讀取這些二維文件，并規(guī)劃激光掃描路徑、設(shè)置熔化粉末和熔化絲材的起止節(jié)點(diǎn)，最后計(jì)算機(jī)根據(jù)得到的數(shù)據(jù)生成指令，控制激光成形裝備，先熔化粉末成形零件結(jié)構(gòu)主體，倒出殘留的粉末后，熔化絲材，封閉腔體結(jié)構(gòu)，得到復(fù)雜腔體多孔零件。
權(quán)利要求
1.一種零件成形制造方法，用激光直接制造出復(fù)雜腔體多孔零件，其特征是把描述三維復(fù)雜腔體多孔零件的計(jì)算機(jī)模型文件中的特定的體數(shù)據(jù)，通過(guò)三維模型的分層切片成特定的面數(shù)據(jù)，得到描述相應(yīng)分層面的二維模型文件，并根據(jù)面上數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布規(guī)劃激光掃描路徑，用激光束先后熔化粉末和絲材，直接成形制造復(fù)雜腔體多孔零件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成形制造方法，其特征還有計(jì)算機(jī)文件中的一個(gè)體元素點(diǎn)代表復(fù)雜腔體多孔零件上的一個(gè)三維空間點(diǎn)，體元素點(diǎn)在三維空間的立體分布表征零件的三維空間結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成形制造方法，其特征還有描述復(fù)雜腔體多孔零件分層結(jié)構(gòu)的二維文件由三維文件分層切片得到，以二維圖像文件中的面元素點(diǎn)作為激光照射點(diǎn)， 根據(jù)其分布規(guī)律來(lái)規(guī)劃對(duì)應(yīng)零件層的激光掃描路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成形制造方法，其特征還有先用激光束熔化粉末，成形帶有多個(gè)復(fù)雜細(xì)小孔隙的腔體結(jié)構(gòu)的主體；然后用激光束熔化絲材，成形腔體結(jié)構(gòu)的頂部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種零件成形制造方法，具體涉及復(fù)雜腔體多孔零件用激光直接制造的一種方法。傳統(tǒng)的工藝方法不能有效地得到復(fù)雜腔體多孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明把描述三維復(fù)雜腔體多孔零件的計(jì)算機(jī)模型文件中的特定的體數(shù)據(jù)，通過(guò)三維模型的分層切片成特定的面數(shù)據(jù)，得到描述相應(yīng)分層面的二維模型文件，并根據(jù)面上數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布規(guī)劃激光掃描路徑，用激光束先后熔化粉末和絲材，直接成形制造復(fù)雜腔體多孔零件。應(yīng)用本發(fā)明成形制造的零件，孔間連通，孔隙大小、數(shù)量可控，可倒出腔體內(nèi)殘留物，而且可以在不同部位得到不同材質(zhì)，獲得梯度功能。
文檔編號(hào)B23K26/36GK102554474SQ20121005473
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者劉繼常 申請(qǐng)人:劉繼常