基于飞秒激光复合技术的实时监控快速成型设备和方法
专利汇可以提供基于飞秒激光复合技术的实时监控快速成型设备和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种基于飞秒激光复合技术的实时监控快速成型设备及方法，包括 真空 室（100）、 工作台 （101）、进料装置（109）、多 波长 光纤 激光器 （120）、实时监测系统（110）和控制中心，工作台（101）、进料装置（109）、多波长光纤激光器（120）、实时监测系统（110）均设于真空室（100）内，多波长光纤激光器（120）和实时监测系统（110）还与真空室（100）外的控制中心 信号 连接。本发明为制造高强度、高成品率、复杂结构的零件提供了一种新的快速成型设备和快速成型方法，尤其适用于对 精度 和一致性要求更高的各类 传感器 。，下面是基于飞秒激光复合技术的实时监控快速成型设备和方法专利的具体信息内容。
1.基于飞秒激光复合技术的实时监控快速成型设备，其特征在于，包括：
真空室（100）、工作台（101）、进料装置（109）、多波长光纤激光器（120）、实时监测系统（110）和控制中心，工作台（101）、进料装置（109）、多波长光纤激光器（120）、实时监测系统（110）均设于真空室（100）内，多波长光纤激光器（120）和实时监测系统（110）还与真空室（100）外的控制中心信号连接；其中：
工作台（101）内设冷却液流通管道（111），进料装置（109）用来向工作台（101）供给原材料；多波长光纤激光器（120）用来提供纳秒激光、皮秒激光和飞秒激光；实时监控系统（110）用来对成型产品的尺寸、晶相结构、表面形貌、成分中的至少一项进行实时监控和分析。
2.如权利要求1所述的基于飞秒激光复合技术的实时监控快速成型设备，其特征在于：
所述的冷却液流通管道（111）内流通有水或液氮。
3.如权利要求1所述的基于飞秒激光复合技术的实时监控快速成型设备，其特征在于：
所述的多波长光纤激光器（120）包括控制器、纳秒激光探头（106）、皮秒激光探头（107）和飞秒激光探头（108），纳秒激光探头（106）、皮秒激光探头（107）和飞秒激光探头（108）均与控制器相连。
4.如权利要求1所述的基于飞秒激光复合技术的实时监控快速成型设备，其特征在于：
所述的实时监控系统（110）包括控制驱动系统和检测仪器，检测仪器与控制驱动系统相连，所述的检测仪器包括尺寸检测仪器、晶相结构检测仪器、表面形貌检测仪器、成分检测仪器中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的基于飞秒激光复合技术的实时监控快速成型设备，其特征在于：
所述的检测仪器包括扫描电镜（113）、X射线衍射仪（114）、红外摄像仪（115）和质谱仪（116）中的一种或多种。
6.基于飞秒激光复合技术的实时监控快速成型方法，其特征在于：
采用权利要求1所述的实时监控快速成型设备对产品逐层进行快速成型，各层的成型步骤如下：
（1）通过进料装置（109）将原材料传送并铺设于工作台（101）上，进行预热；
（2）根据当前层的精度要求确定原始激光，通过多波长光纤激光器（120）提供原始激光对原材料进行扫描烧结熔化及固化；原始激光的选择原则是：对精度要求高的当前层选用脉冲较短的激光，对精度要求低的当前层则选用脉冲较长的激光；基于上述选择原则并结合经验、试验验证在纳秒激光、皮秒激光和飞秒激光中确定制作当前层所采用的原始激光；
（3）采用实时监测系统（110）实时检测和分析已成型当前层的尺寸、晶相结构、表面形貌、成分中的一项或多项，并将分析结果反馈至控制中心；
（4）将控制中心接收的分析结果与预设目标比对，若分析结果达到预设目标，则结束并制作下一层；否则，执行步骤（5）；
（5）使用精加工激光对已成型当前层的特定区域进行精加工，然后执行步骤（3）；所述的特定区域指分析结果未达到预设目标的区域，所述的精加工激光选择原则为：（a）为皮秒激光或飞秒激光；同时，（b）其加工精度高于原始激光源脉冲。
7.如权利要求6所述的基于飞秒激光复合技术的实时监控快速成型方法，其特征在于：
所述的原材料为金属、聚合物、陶瓷或复合材料。
8.如权利要求6所述的基于飞秒激光复合技术的实时监控快速成型方法，其特征在于：
所述的原材料形式为金属线条、金属粉末、陶瓷粉末、陶瓷浆料或聚合物凝胶。
基于飞秒激光复合技术的实时监控快速成型设备和方法
技术领域
背景技术
器可以应用于大规模生产线。皮秒（10 秒）激光足以避免能量发生热扩散并达到这些消融临界过程所需要的峰值能量密度，可以提供较高的平均功率(10 W)和良好的光束质量（M2 < 1.5），可以在有效工作距离内聚焦成一个10μm或更小的光点，皮秒激光频率可高达-15
100kHz。飞秒激光是一种超短脉冲激光，脉冲持续时间只有几个飞秒（10 秒），但却具有非常高的瞬时功率，可达到百万亿瓦。对于飞秒激光加工，在每一个激光脉冲与物质相互作用的持续期内，避免了热扩散的存在，在根本上消除了类似于长脉冲加工过程中的熔融区，热影响区，冲击波等多种效应对周围材料造成的影响和热损伤，将加工过程所涉及的空间范围大大缩小，从而提高准确程度，其光束直径可以聚焦到1μm以内，其精度可达100nm以内，最高可以达到0.1nm。
发明内容
真空室（100）、工作台（101）、进料装置（109）、多波长光纤激光器（120）、实时监测系统（110）和控制中心，工作台（101）、进料装置（109）、多波长光纤激光器（120）、实时监测系统（110）均设于真空室（100）内，多波长光纤激光器（120）和实时监测系统（110）还与真空室（100）外的控制中心信号连接；其中：
工作台（101）内设冷却液流通管道（111），进料装置（109）用来向工作台（101）供给原材料；多波长光纤激光器（120）用来提供纳秒激光、皮秒激光和飞秒激光；实时监控系统（110）用来对成型产品的尺寸、晶相结构、表面形貌、成分中的至少一项进行实时监控和分析。
（2）根据当前层的精度要求确定原始激光，通过多波长光纤激光器（120）提供原始激光对原材料进行扫描烧结熔化及固化；原始激光的选择原则是：对精度要求高的当前层选用脉冲较短的激光，对精度要求低的当前层则选用脉冲较长的激光；基于上述选择原则并结合经验、试验验证在纳秒激光、皮秒激光和飞秒激光中确定制作当前层所采用的原始激光；
（3）采用实时监测系统（110）实时检测和分析已成型当前层的尺寸、晶相结构、表面形貌、成分中的一项或多项，并将分析结果反馈至控制中心；
（4）将控制中心接收的分析结果与预设目标比对，若分析结果达到预设目标，则结束并制作下一层；否则，执行步骤（5）；
（5）使用精加工激光对已成型当前层的特定区域进行精加工，然后执行步骤（3）；所述的特定区域指分析结果未达到预设目标的区域，所述的精加工激光选择原则为：（a）为皮秒激光或飞秒激光；同时，（b）其加工精度高于原始激光源脉冲。
图2为本发明方法具体的流程图。
具体实施方式
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