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原文传递激光增材制造设备及其太赫兹波段光子晶体的加工方法

专利名称：	激光增材制造设备及其太赫兹波段光子晶体的加工方法
摘要：	本发明提供了一种激光增材制造设备及其太赫兹波段光子晶体的加工方法，包括打印机架，在所述打印机架内设有载物平台；在所述载物平台上开设有进料口，所述进料口与载物平台下方的储料箱相连通；在所述载物平台上安装有刮刀机构和打印平台，所述打印平台设置在载物平台的中间位置，打印平台安装在载物平台下方的成型机构内；在所述打印平台的上方设有激光扫描系统。本发明利用激光增材制造设备进行太赫兹波段光子晶体的加工无需添加任何支撑，无需进行真空冷冻干燥，后处理简单、成本低、强度高，有利于光子太赫兹波段光子晶体的大规模工业化生产。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉因泰莱激光科技有限公司
发明人：	蔡志祥;孙智龙;李洋;阮玲慧;王志勇;谢飞;谢密
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910050804.5
公开号：	CN109822712A
代理机构：	武汉蓝宝石专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	王振宇
分类号：	B28B1/00(2006.01);B;B28;B28B;B28B1
申请人地址：	430000 湖北省武汉市东湖新技术开发区大学园路20号2#大楼三层312室
主权项：	1.一种激光增材制造设备，包括打印机架(1)，其特征在于：在所述打印机架(1)内设有载物平台(2)；在所述载物平台(2)上开设有进料口(3)，所述进料口(3)与载物平台(2)下方的储料箱(4)相连通；在所述载物平台(2)上安装有刮刀机构(6)和打印平台(5)，所述打印平台(5)设置在载物平台(2)的中间位置，打印平台(5)安装在载物平台(2)下方的成型机构(7)内；在所述打印平台(4)的上方设有激光扫描系统(8)。 2.根据权利要求1所述的激光增材制造设备，其特征在于：所述刮刀机构(6)包括刮刀(6.1)、直线导轨(6.2)和水平运动组件；所述直线导轨(6.2)安装在载物平台(2)上，且设置在打印平台(5)的两侧；所述水平运动组件驱动刮刀(6.1)在直线导轨(6.2)上做直线往复运动。 3.根据权利要求2所述的激光增材制造设备，其特征在于：所述水平运动组件包括伺服电机(6.3)，所述伺服电机(6.3)通过轮轴(6.4)与同步轮(6.5)连接，所述同步轮(6.5)通过同步带(6.6)与刮刀(6.1)相连接。 4.根据权利要求1所述的激光增材制造设备，其特征在于：成型机构(7)包括成型缸筒(7.1)、滚珠丝杆(7.2)、升降伺服电机(7.3)和联轴器(7.4)；所述打印平台(5)安装在成型缸筒(7.1)内，滚珠丝杆(7.2)的一端与打印平台(5)相连，另一端与联轴器(7.4)相连；升降伺服电机(7.3)的输出轴通过联轴器(7.4)与滚珠丝杆(7.2)的底部相连接。 5.根据权利要求1所述的激光增材制造设备，其特征在于：所述激光扫描系统(8)包括激光扫描仪(8.1)、旋转支架(8.2)和操作平台(8.3)；所述激光扫描仪(8.1)设置在所述打印平台(5)的正上方，所述旋转支架(8.2)与激光扫描仪(8.1)相连接，所述旋转支架(8.2)固定安装在操作平台(8.3)上。 6.根据权利要求1所述的激光增材制造设备，其特征在于：还包括循环回收系统(9)，在所述载物平台(2)上还设有前收料口(10)和后收料口(11)，所述前收料口(10)和后收料口(11)均与循环回收系统(9)相连通；所述循环回收系统(9)包括设置在前收料口(10)和后收料口(11)下方的材料回收箱(9.1)，材料回收箱(9.1)通过过滤组件与储料箱(4)相连。 7.一种太赫兹波段光子晶体的加工方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、制备陶瓷浆料： a、利用陶瓷粉末、分散剂和表面改性剂制备出表面功能化的级配氧化铝陶瓷粉末； b、利用低分子量丙烯酸树脂、活性稀释剂、光引发剂和助剂制备出光固化树脂预混液； c、将级配氧化铝陶瓷粉末和光固化树脂预混液进行混合搅拌，得到黏度小于5Pa·s的光固化陶瓷浆料； S2、三维模型导入：将在三维建模软件中设计的三维光子晶体模型导入增材制造设备； S3、设定激光增材制造设备的运行参数：设定激光增材制造设备的运行参数，所述运行参数包括激光扫描工艺参数、设备运动参数及切片层厚等，根据设定的运行参数，初始化激光增材制造设备的控制系统； S4、将陶瓷浆料输送至打印平台：对陶瓷浆料进行均匀混合和密封搅拌，通过泵送系统将搅拌后的陶瓷材料浆料从储料箱中输送至打印平台； S5、铺平陶瓷浆料：控制刮刀进行水平往返运动，对打印平台上的陶瓷浆料进行水平刮平，并使多余的陶瓷浆料流入循环回收系统的材料回收箱中； S6、聚合交联反应：激光扫描系统根据设置的激光脉冲宽度、功率密度和光束焦斑，对打印平台上的陶瓷浆料进行激光扫描，使陶瓷浆料发生聚合交联固化反应； S7、控制切片层厚；打印平台的升降根据设置的加工速度、升降台提升速度、打印层厚和打印速度，控制打印平台下降； S8、完成成型坯体：重复步骤S4至S7，直到完成所有分层切片的打印，得到成型坯体； S9、成型坯体的清洗和脱脂：从打印平台取下成型坯体，通过清洗溶液对成型坯体进行清洗，将清洗后的成型胚体放入脱脂炉中进行脱脂，除去成型坯体中的高分子材料定型胚体； S10、烧结完成光子晶体的制作：将脱脂后的定型胚体放入高温烧结炉中烧结，烧结完成后将炉体冷却至室温取出三维光子晶体。 8.根据权利要求7所述的太赫兹波段光子晶体的加工方法，其特征在于：在所述步骤S1中，制备陶瓷浆料的具体过程为： 1)取氧化铝40g、无水乙醇200ml和有机硅酸酯0.4g混合搅拌10h，经过过滤、干燥后制备出表面功能化的级配氧化铝陶瓷粉末； 2)取低分子量丙烯酸树脂100ml、丙烯酸丁酯120ml、苯甲酰甲酸甲酯20ml和聚二甲基硅氧烷10ml混合制备出光固化树脂预混液。 3)将上述级配氧化铝陶瓷粉末和光固化树脂预混液进行混合搅拌，得到光固化陶瓷浆料。 9.根据权利要求7所述的太赫兹波段光子晶体的加工方法，其特征在于：在所述S3中，激光增材制造设备的运行参数具体如下：打印平台的加工速度10～50mm/s、成型机构的升降速度0.5～3mm/s；打印层厚0.02～0.1mm、打印速度200～500层/h；激光脉冲宽度19～27ns、光束焦斑0.02～0.05mm。 10.根据权利要求7所述的太赫兹波段光子晶体的加工方法，其特征在于：所述步骤S9中，清洗后的成型胚体放入脱脂炉中通入惰性气体，将温度调至500～600℃，达到最高温度时，保温1小时左右后将炉体冷却至室温。
所属类别：	发明专利