專利名稱：復雜腔體多孔零件激光直接制造技術(shù)
復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，是涉及復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起過濾作用，限制通過孔隙的粒子直徑大小，有選擇地讓流體中的粒子進出復雜腔體多孔結(jié)構(gòu)。例如，人體的骨骼內(nèi)部是復雜的空腔，由骨松質(zhì)和骨密質(zhì)組成，帶有很多個復雜的孔隙，這種結(jié)構(gòu)既能輸送營養(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、車禍總量的增加而不斷增多。隨著國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平提高， 人們對自身醫(yī)療康復日益重視，對生物醫(yī)學植入物將有很大需求，因而結(jié)構(gòu)與功能仿生的個性化植入物的制造，事關(guān)我國國計民生。
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)問題，即使勉強形成了復雜腔體多孔結(jié)構(gòu)，其性能也大打折扣。在機械制造領(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，或者可能無法形成復雜孔隙，或者可能無法去除封閉空腔中的殘留物。
所以，迄今為止，還沒有一種能夠成形制造復雜腔體多孔零件的成熟的工藝方法。
本發(fā)明就是針對上述問題，提出了一種用激光直接制造復雜腔體多孔零件的方法發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是把描述三維復雜腔體多孔零件的計算機模型文件中的特定的體數(shù)據(jù)，通過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，直接成形制造復雜腔體多孔零件。
本發(fā)明用軟件中的一個體元素點代表復雜腔體多孔零件上的一個三維空間點，用體元素點在三維空間的立體分布表征三維復雜腔體多孔結(jié)構(gòu)，從而得到描述復雜腔體多孔零件的計算機文件。根據(jù)系統(tǒng)軟件的特點，有的三維模型文件進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化后分層切片，有的直接分層切片，得到多個表征復雜腔體多孔零件層片的二維文件。二維文件中面元素點所在的區(qū)域即表示零件對應(yīng)層的結(jié)構(gòu)，因而以二維文件中的面元素點作為激光照射點，根據(jù)其分布規(guī)律來規(guī)劃對應(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，設(shè)置激光熔化粉末和熔化絲材的起止部位。激光成型機根據(jù)得到的計算機控制指令，先用激光束熔化粉末，成形帶有多個復雜細小孔隙的腔體結(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。


無附圖。
具體實施方式
首先用逆向工程方法或計算機輔助設(shè)計技術(shù)獲得描述復雜腔體多孔零件的計算機文件，然后對該文件進行數(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，最后計算機根據(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雜腔體多孔零件，其特征是把描述三維復雜腔體多孔零件的計算機模型文件中的特定的體數(shù)據(jù)，通過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，其特征還有計算機文件中的一個體元素點代表復雜腔體多孔零件上的一個三維空間點，體元素點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作為激光照射點， 根據(jù)其分布規(guī)律來規(guī)劃對應(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，成形帶有多個復雜細小孔隙的腔體結(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雜腔體多孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明把描述三維復雜腔體多孔零件的計算機模型文件中的特定的體數(shù)據(jù)，通過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B23K26/36GK102554474SQ20121005473
公開日2012年7月11日 申請日期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 申請人:劉繼常