本發明涉及3D打印技術領域，特別是涉及一種用于激光選區熔化的激光掃描方法。

背景技術：

增材制造(Additive Manufacturing，AM)技術是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術，相對于傳統的材料去除-切削加工技術，是一種"自下而上"的制造方法，其亦稱為"快速原型制造(Rapid Prototyping)"、"三維打印(3D Printing)"或"實體自由制造(Solid Free-form Fabrication)"。

激光選區熔化(Selective Laser Melting,SLM)直接制造技術亦稱金屬3D打印技術，是增材制造的前沿技術。在加工前，首先通過專業數據處理軟件將零件的CAD模型進行切片離散以及添加必要的支撐結構形成STL模型，然后規劃掃描路徑，處理后的數據將包含能夠控制激光束移動的輪廓信息。然后將此數據導入成型設備，計算機逐層調入輪廓信息，控制掃描振鏡進行偏轉，實現激光光斑選擇性地熔化金屬粉末，與前一層材料粘結為一體，而未被激光照射的區域內粉末仍呈松散狀，可以循環使用。

在激光選區熔化加工過程中，其加工質量受激光光斑尺寸、掃描速度、掃描間距、掃描路徑、激光器發出激光能量等因素影響。在加工過程中，當金屬粉末材料受激光輻射熔化時，由于冷卻的時間順序不同會造成零件非均勻收縮，會產生較大的殘余應力，這種應力嚴重時就會導致已成型層的翹曲變形，嚴重時會產生裂紋。還有激光束的掃描方式決定著加工層面上的溫度場分布，因此決定了翹曲變形的程度和殘余應力的大小。

在激光選區熔化加工過程中，目前采用的填充掃描方式主要可以分為平行線掃描、輪廓等距線掃描、平行線與輪廓等距線混合式掃描、還有分區的三角形網格掃描以及島嶼式掃描。采用混合式掃描時，界面輪廓的邊界按輪廓等距線掃描，內部按平行線掃描。平行線掃描只需快速成型機一個軸運動，掃描速度快，而且掃描算法簡單，所以程序也較簡單，容易實現；三角形網格掃描在分區的過程中，會產生尖點，增大了計算機處理的難度和激光加工的難度。隨著激光選區熔化技術的應用范圍不斷擴大，對零件的精度等評價標準以及性能提出了更高的要求。因此，如何創設一種新的用于激光選區熔化的激光掃描方法，對于提高激光選區熔化所制造出工件的質量具有重要意義。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種用于激光選區熔化的激光掃描方法，使其可有效的控制零件加工過程中應力產生方向，進而讓不同區域內產生的應力彼此抵消，達到消除應力的目的，從而克服現有掃描方法存在的不足。

為解決上述技術問題，本發明提供一種用于激光選區熔化的激光掃描方法，所述方法包括如下步驟：

(1)獲取所需制備工件的一層截面輪廓文件并識別，在所述輪廓文件區域內按照蜂窩狀排列方式進行分區；

(2)先對所述蜂窩狀排列分區中的一個六邊形進行掃描填充，再以所述六邊形為中心依次按照同心圓的形式完成各環型區域的掃描填充，在所述各環型區域的掃描填充過程中，按照順時針或逆時針的方式依次完成各個六邊形的填充，且相鄰各環型區域中的六邊形依次填充方向相反；

(3)以步驟(2)完成所述輪廓文件區域內的所有蜂窩狀排列分區的掃描填充，最后完成所述輪廓文件區域的邊框掃描。

作為本發明的一種改進，所述步驟(2)中每個六邊形區域的激光掃描路徑為直線雙向掃描方式。

進一步改進，所述每個六邊形區域的激光掃描中每條相鄰填充線之間的距離為0～0.3mm。

進一步改進，所述蜂窩狀排列分區中每個六邊形均為正六邊形。

進一步改進，所述正六邊形的邊長為1～10mm。

進一步改進，所述輪廓文件區域的邊框掃描采用輪廓等距線掃描方式。

采用這樣的設計后，本發明至少具有以下優點：

本發明用于激光選區熔化的蜂窩狀掃描方法，通過將輪廓文件采用蜂窩狀排列方式分區，并通過環形方式依次掃描填充，且相鄰各環型區域之間的六邊形依次填充方向正好相反，使該環形區域的應力分布呈環狀，且該環形應力彼此抵消，達到消除應力的目的，避免成型零件的翹曲變形。

本發明用于激光選區熔化的蜂窩狀掃描方法還保證了零件具有高的精度和強度。

附圖說明

上述僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，以下結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明。

圖1是本發明中輪廓文件區域內蜂窩狀排列分區示意圖；

圖2是本發明中蜂窩狀分區的掃描路徑示意圖。

具體實施方式

本發明用于激光選區熔化的激光掃描方法，包括如下步驟：

(1)首先用計算機專業數據處理軟件將所需制備工件切成若干層截面輪廓文件，獲得每一層的輪廓文件；并通過計算機專業軟件識別，在該識別的輪廓文件區域內按照蜂窩狀排列方式進行分區，如附圖1所示。

較優實施例為該蜂窩狀排列分區中每個六邊形均為正六邊形，且該正六邊形的邊長為1～10mm。

(2)先對該蜂窩狀排列分區中的一個六邊形進行掃描填充，再以該六邊形為中心依次按照同心圓的形式完成各環型區域的掃描填充，在該各環型區域掃描填充過程中，按照順時針或逆時針的方式依次完成各個六邊形的掃描填充，且相鄰各環型區域之間的六邊形依次填充方向相反。

參照附圖2所示，以中間六邊形為基準進行填充，該六邊形內的激光掃描路徑采用直線雙向掃描方式，即S型。其中，每一條相鄰填充線之間的距離從0～0.3mm調節。如從中心六邊形的a邊為起點，b邊終點，進行S型掃描，完成該中心六邊形的掃描填充后，進行其周圍6個六邊形的填充，如以c邊為起點，d邊為終點，進行S型掃描后繼續以e邊為起點，f邊為終點，依次按照順時針方向完成該第一個環形區域中6個六邊形的掃描填充，接著依次按照逆時針方向完成第二個環形區域中12個六邊形的掃描填充，這樣該環形區域的應力分布呈環狀，且更加均勻，避免成型零件的翹曲變形。

(3)以上述步驟完成該輪廓文件區域內的所有分區填充，最后完成該輪廓文件區域的邊框掃描，該輪廓文件區域的邊框掃描采用輪廓等距線掃描方式，即完成該層輪廓文件的掃描填充。

本發明用于激光選區熔化的蜂窩狀掃描方法，可有效的控制零件加工過程中應力產生方向，進而讓不同區域內產生的應力彼此抵消，達到消除應力的目的。同時，保證了零件具有高的精度和強度。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，本領域技術人員利用上述揭示的技術內容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發明的保護范圍內。