(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光Ｉで選択性レーザ溶融成形を行って基板を得る工程ａ）と、
工程ａ）で得られた前記基板をパルスレーザ光であるレーザ光ＩＩでエッチングして凹溝構造を形成する工程ｂ）と、
前記凹溝構造の表面に対してレーザ研磨及び仕上げ加工を行い、壁面及び底面の平滑度を高める工程ｂ’）と、
工程ｂ’）で得られた前記凹溝構造をプレハブボードで被覆し、レーザ光Ｉで前記プレハブボードを溶接封入して、マイクロチャンネルを形成する工程ｃ）と、
工程ｃ）で得られたマイクロチャンネル構造上に選択性レーザ溶融成形を行い、マイクロチャンネル構造を有する成形材料を得る工程ｄ）と、
を含むことを特徴とするフルレーザー複合積層造形の方法。
【請求項２】
前記基板は金属材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記レーザ光Ｉは、連続波赤外レーザ又はパルス赤外レーザであり、
前記レーザ光ＩＩは固体パルスレーザ、半導体パルスレーザ、ガスパルスレーザのいずれかを含み、前記パルスレーザのパルス幅の範囲が１フェムト秒から１００ミリ秒であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記金属材料は、高温合金、ステンレス鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅合金の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記工程ｂ）で得られた凹溝構造のエッジは凹状縁を有し、前記凹状縁の深さが前記プレハブボードの厚さと一致し、
前記工程ｃ）において、工程ｂ）で得られた前記凹溝構造を、基板と同一材料のプレハブボードで被覆し、外部機構により位置決めを行い、プレハブボードに溶接圧力を印加し、さらにレーザ光Ｉで前記プレハブボードを溶接封入し、マイクロチャンネル構造を有する成形材料を得ることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記外部機構は、マイクロメカニカルアーム、運動ステージを含み、溶接圧力の印加方式は、機械式と、空気圧式と、電磁式とのいずれかを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の方法を用いたフルレーザー複合積層造形の装置であって、
前記装置は、レーザ部と、制御部と、成形部とを含み、
前記レーザ部が前記成形部に光路接続されており、前記制御部がそれぞれ前記レーザ部及び前記成形部に電気的接続されており、
前記レーザ部は第１のレーザ光源及びパルスレーザ光である第２のレーザ光源を含み、
前記成形部は溶接部を含み、前記溶接部は、前記制御部の制御により前記レーザ部と協働して積層造形を行う装置。
【請求項８】
前記第１のレーザ光源は、連続波赤外レーザ又はパルス赤外レーザを含み、
前記第２のレーザ光源は固体短パルスレーザ、半導体短パルスレーザ、ガス短パルスレーザを含み、前記短パルスレーザのパルス幅の範囲が１フェムト秒から１００ミリ秒であり、
前記第２のレーザ光源は、フェムト秒パルスレーザ、ピコ秒パルスレーザ、ナノ秒パルスレーザ、マイクロ秒パルスレーザ又はミリ秒パルスレーザを含む、ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記レーザ部は、第１の光変調システムと、第２の光変調システムとを含み、
前記第１の光変調システムが前記第１のレーザ光源の射出レーザ光路に位置し、前記第１の光変調システムが前記第１のレーザ光源から射出するレーザ光を変調し、
前記第２の光変調システムが前記第２のレーザ光源の射出レーザ光路に位置し、前記第２の光変調システムが前記第２のレーザ光源から射出するレーザ光を変調し、
前記レーザ部は第１の反射鏡を含み、
前記第１の反射鏡が同時に前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源の射出レーザ光路に位置し、前記第１の反射鏡が赤外光を透過させて可視光を反射し、
前記第１のレーザ光源が赤外レーザ光であり、前記第１のレーザ光源から射出するレーザ光が前記第１の光変調システムを通過した後、前記第１の反射鏡へ射出して透過した後に前記成形部に入射し、
前記第２のレーザ光源が可視のレーザ光であり、前記第２のレーザ光源から射出するレーザ光が前記第２の光変調システムを通過した後、前記第１の反射鏡により前記成形部へ反射され、
前記レーザ部は、第２の反射鏡を含み、
前記第２の反射鏡が前記第２のレーザ光源の射出レーザ光路に位置し、前記第２のレーザ光源から射出するレーザ光が前記第２の反射鏡により反射された後、前記第２の光変調システムへ射出する、ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記成形部は、成形チャンバ、スキャンガルバノミラー、粉末舗装システム、運動システムを含み、
前記溶接部は、メカニカルアーム及び圧力印加部を含み、前記メカニカルアームは、前記圧力印加部により圧力が印加される場合、前記レーザ部による溶接で積層造形を行い、
前記圧力印加部は、機械的圧力印加、空気圧圧力印加、電磁圧力印加のいずれかを含み、
前記成形チャンバは、不活性ガスを導入するための吸気口及び真空吸引用の排気口を備え、
前記スキャンガルバノミラーが前記成形チャンバの頂部に位置し、前記レーザ部から射出するレーザ光を反射してスキャンの方式で前記成形チャンバの底部へ射出し、
前記粉末舗装システム及び前記運動システムが前記成形チャンバの底部に位置し、
前記制御部は、コンピュータ、レーザ距離計、第３の反射鏡及び画像センサーを含み、
前記コンピュータがそれぞれ前記レーザ距離計及び前記画像センサーに電気的接続され、
前記第３の反射鏡が前記第１のレーザ光源の光線射出光路に位置し、前記第１のレーザ光源から射出する光線は、前記第３の反射鏡を透過して、前記レーザ距離計のレーザビームが前記第３の反射鏡により反射されたビームと同一光路であり、
前記第１のレーザ光源が１０６４ｎｍの連続波光ファイバーレーザであり、前記第２のレーザ光源が５３２ｎｍのピコ秒パルスレーザである、ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、材料のレーザ加工方法に関し、材料加工分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
選択性レーザ溶融技術（Ｓｅｌｅｃｔ  Ｌａｓｅｒ  Ｍｅｌｔｉｎｇ）は、複雑な構造体の成形を実現することができるが、成形精度が低く、表面平滑度が悪く、解像度が低く、通常、表面の平滑度を高めるには後加工が必要とされる。後加工は、一般的には２つの方式が選択され、１つは、積層造形において機械積層・切削を導入し、このような方法はマクロスケールの仕上げを改善することができるが、工具の信頼性及び耐久性が悪く、解像度が低く、特にマイクロチャンネルに対する加工能力が不十分である。もう１つは、超高速レーザ切削技術をレーザ積層造形に導入し、このような方法は複雑な内部キャビティ構造体のマイクロチャンネルの精密成形、加工を実現することができる。この２つの方式には、いずれもマイクロチャンネルの内部に粉体が残存し、チャンネル上壁面に粉末が粘着し、張り出し面に対する加工が困難である問題が存在し、成形したワークの最終使用効果が影響され、特に厳しい加工品質が要求される重要な航空宇宙部品の製造においては、当該方法は、高い平滑度、高い清浄度および高い精度の要求を満たすことは困難であり、さらに、これらの方法のいずれも張り出し面の加工を実現できず、技術の応用分野が制限される。
【発明の概要】
【０００３】
本出願の１つの態様によれば、フルレーザー複合積層造形の方法を提供し、選択性レーザ溶融（ＳＬＭ）に基づき、レーザー精密封入法を用いて、材料内部のマイクロチャンネル、特に張り出し面に対する成形問題を解決し、マイクロチャンネルに粉体が残存する問題を解決し、重要な航空宇宙部品の加工の高い精度、高い平滑度、高い清浄度への要求を満足する。当該フルレーザー複合積層造形の方法の積層・切削はいずれもレーザ光により実現される。当該方法では、選択性レーザ溶融成形によって基板を得た後、パルスレーザ光で前記基板の上に切削成形を行ってキャビティを形成し、さらに前記キャビティを封入して、内部キャビティ構造を有する成形材料を得る。
【０００４】
好ましくは、前記方法は、
レーザ光Ｉで選択性レーザ溶融を行って金属材料の基板を得る工程ａ）と、
工程ａ）で得られた前記基板をレーザ光ＩＩでエッチングして凹溝構造を形成し、前記レーザ光ＩＩはパルスレーザ光である工程ｂ）と、
工程ｂ）で得られた前記凹溝構造をプレハブボードで被覆し、レーザ光Ｉで前記プレハブボードを溶接封入して、マイクロチャンネルを形成する工程ｃ）と、
工程ｃ）で得られたマイクロチャンネル構造上に選択性レーザ溶融成形を行い、マイクロチャンネル構造を有する成形材料を得る工程ｄ）と、
を含む。
【０００５】
好ましくは、前記レーザ光Ｉは、連続波赤外レーザ又はパルス赤外レーザである。
【０００６】
好ましくは、前記レーザ光ＩＩは固体パルスレーザ、半導体パルスレーザ、ガスパルスレーザを含み、前記パルスレーザのパルス幅の範囲が１フェムト秒から１００ミリ秒である。
【０００７】
好ましくは、前記金属材料は、高温合金、ステンレス鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅合金を含む。前記高温合金は、ネッケル基高温合金、チタニウム基高温合金、タングステン合金、ニオブ合金のうちの少なくとも一種を含む。本出願において、前記ステンレス鋼とは、前記高温合金以外のステンレス鋼を指す。
【０００８】
好ましくは、前記工程ｂ）で得られた凹溝構造のエッジは凹状縁を有し、前記凹状縁の深さが前記プレハブボードの厚さと一致している。前記凹状縁の深さを前記プレハブボードの厚さと一致させることにより、封入するプレハブボード全体が成形後の基板に嵌め込まれ、封入後にその表面が平坦であることが保証される。
【０００９】
好ましくは、前記工程ｃ）において、工程ｂ）で得られた前記凹溝構造を、基板と同一材料のプレハブボードで被覆し、外部機構により位置決めを行い、プレハブボードに溶接圧力を印加し、さらにレーザ光Ｉで前記プレハブボードを溶接封入し、マイクロチャンネル構造を有する成形材料を得る。
【００１０】
さらに好ましくは、前記プレハブボードは、基板と同一材料の壁材料である。
【００１１】
さらに好ましくは、前記外部機構は、マイクロメカニカルアーム、運動ステージを含み、溶接圧力の印加方式は、機械式、空気圧式、電磁式を含む。
【００１２】
本出願のもう１つの態様によれば、フルレーザー複合積層造形の装置を提供し、選択性レーザ溶融（ＳＬＭ）に基づき、レレーザー精密封入法を用いて、張り出し面の成形問題を解決し、マイクロチャンネルに粉体が残存する問題を解決し、航空宇宙にとって肝心な部品の加工の高い精度、高い平滑度、高い清浄度への要求を満足する。当該フルレーザー複合積層造形の装置の積層造形及び切削製造はいずれもレーザにより実現される。当該フルレーザー複合積層造形の装置は、レーザ部、制御部及び成形部を含み、前記レーザ部が前記成形部に光路接続されており、前記制御部がそれぞれ前記レーザ部及び前記成形部に電気的接続されており、
前記レーザ部は第１のレーザ光源及び第２のレーザ光源を含み、
前記成形部は溶接部を含み、前記溶接部は、前記制御部の制御により前記レーザ部と協働して積層造形を行う。
【００１３】
好ましくは、前記第１のレーザ光源は、連続波赤外レーザ又はパルス赤外レーザを含む。１つの具体的な実施形態として、前記第１のレーザ光源は連続波赤外レーザである。
【００１４】
好ましくは、前記第２のレーザ光源は、固体短パルスレーザ、半導体短パルスレーザ、ガス短パルスレーザを含み、前記短パルスレーザのパルス幅の範囲が１フェムト秒から１００ミリ秒である。
【００１５】
好ましくは、前記第２のレーザ光源は、フェムト秒パルスレーザ、ピコ秒パルスレーザ、ナノ秒パルスレーザ、マイクロ秒パルスレーザ又はミリ秒パルスレーザを含む。
【００１６】
好ましくは、前記レーザ部は第１の光変調システム及び第２の光変調システムを含み、
前記第１の光変調システムが前記第１のレーザ光源の射出レーザ光路に位置し、前記第１の光変調システムが前記第１のレーザ光源から射出するレーザ光を変調し、
前記第２の光変調システムが前記第２のレーザ光源の射出レーザ光路に位置し、前記第２の光変調システムが前記第２のレーザ光源から射出するレーザ光を変調する。
【００１７】
さらに好ましくは、前記レーザ部は第１の反射鏡を含み、
前記第１の反射鏡が同時に前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源の射出レーザ光路に位置し、前記第１の反射鏡が赤外光を透過させて可視光を反射し、
前記第１のレーザ光源が赤外レーザ光であり、前記第１のレーザ光源から射出するレーザ光が前記第１の光変調システムを通過した後、前記第１の反射鏡へ射出して透過した後に前記成形部に入射し、
前記第２のレーザ光源が可視のレーザ光であり、前記第２のレーザ光源から射出するレーザ光が前記第２の光変調システムを通過した後、前記第１の反射鏡により前記成形部へ反射される。
【００１８】
前記第１のレーザ光源が前記第１の反射鏡を透過した後のビームは、前記第２のレーザ光源の前記第１の反射鏡により反射されたビームと同一光路にある。
【００１９】
さらに好ましくは、前記レーザ部は第２の反射鏡を含む。
【００２０】
前記第２の反射鏡が前記第２のレーザ光源の射出レーザ光路に位置し、前記第２のレーザ光源の射出レーザが前記第２の反射鏡により反射された後、前記第２の光変調システムへ射出する。
【００２１】
好ましくは、前記成形部は成形チャンバ、スキャンガルバノミラー、粉末舗装システム、運動システムを含み、
前記溶接部はメカニカルアーム及び圧力印加部を含み、前記メカニカルアームは、前記圧力印加部に圧力が印加されている場合、前記レーザ部を通過して溶接を行って積層造形を行い、
前記圧力印加部は機械的圧力印加、空気圧圧力印加、電磁圧力印加を含み、
前記成形チャンバは、不活性ガスを導入するための吸気口及び真空吸引用の排気口を備え、
前記スキャンガルバノミラーが前記成形チャンバの頂部に位置し、前記レーザ部から射出するレーザ光を反射してスキャンの方式で前記成形チャンバの底部へ射出し、
前記粉末舗装システム及び前記運動システムが前記成形チャンバの底部に位置している。
【００２２】
好ましくは、前記制御部は、コンピュータ、レーザ距離計、第３の反射鏡及び画像センサーを含み、
前記コンピュータがそれぞれ前記レーザ距離計及び前記画像センサーに電気的接続されており、
前記第３の反射鏡が前記第１のレーザ光源の射出光線の光路に位置し、前記第１のレーザ光源から射出する光線は、前記第３の反射鏡を透過して、前記レーザ距離計のレーザビームが前記第３の反射鏡により反射されたビームと同一光路である。
【００２３】
もう１つの具体的な実施形態として、前記第１のレーザ光源が１０６４ｎｍ連続波光ファイバーレーザを含み、前記第２のレーザ光源が５３２ｎｍピコ秒レーザ。
【００２４】
本出願は、下記の有益な効果を奏し得る。
【００２５】
本出願が提供するフルレーザー複合積層造形の方法及び装置は、選択性レーザ溶融、レーザ精密除去、レーザ精密封入を組み合わせて、張り出し面の成形の問題を解決し、マイクロチャンネルに粉体が残存する問題を解決し、重要な航空宇宙部品の加工の高い精度、高い平滑度、高い清浄度への要求を満足する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本出願の一実施形態のフルレーザー複合積層造形の装置の製造過程の模式図である。
【図２】本出願の一実施形態のフルレーザー複合積層造形の装置の製造フローチャートである。
【図３】本出願の一実施形態のフルレーザー複合積層造形の装置の模式図である。
【図４】本出願の一実施形態のフルレーザー複合積層造形の装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、実施例を参照しながら本出願を詳しく説明するが、本出願はこれらの実施例に限られない。
【００２８】
特に説明がない限り、本出願の実施例における原料及び部材はいずれも市販から購入される。
【００２９】
実施例１
以下、図面を参照しながら、本出願の好適な実施例を詳しく説明する。本出願のフルレーザー複合積層造形の装置の製造過程を図１に示す。
【００３０】
工程Ｓ１  選択性レーザ溶融（ＳＬＭ）：
赤外レーザを用いて複雑な構造体の３Ｄプリント成形を行う。
【００３１】
工程Ｓ２  レーザ微細除去加工：
超高速レーザ（フェムト秒、ピコ秒）を用い、工程Ｓ１の３Ｄプリント成形品の上に凹溝構造を加工し、前記凹溝構造の表面に対してレーザ研磨、仕上げ加工を行い、壁面及び底面の平滑度を高める。
【００３２】
工程Ｓ３  レーザ精密封入：
金属シートを工程Ｓ２で形成された前記凹溝構造の上方に放置し、赤外レーザを用いて前記金属シートと凹溝構造とが接触する位置を溶接して精密封入を行うことにより、金属シートと３Ｄプリント基板材料とを冶金結合させ、マイクロチャンネルを形成する。
【００３３】
工程Ｓ４  選択性レーザ溶融（ＳＬＭ）：
工程Ｓ３で封入された３Ｄプリント基板材料上に、赤外レーザを用いて加工が完成されるまで積層造形を引き続いて行う。
【００３４】
実施例２
以下、図面を参照しながら、本出願の好適な実施例を詳しく説明する。本出願のフルレーザー複合積層造形の装置の製造過程における一回のマイクロチャンネル加工流れを図２に示し、具体的には、粉末舗装システムが金属粉末の粉末舗装を完成した後、１０６４ｎｍ赤外連続波レーザで金属粉末のＳＬＭ成形を行う。
【００３５】
その後、距離計及びＣＣＤ視覚システム（ＣＣＤ検出器）の補助で、５３２ｎｍピコ秒緑色レーザ光により成形品の上に凹溝構造を加工し、前記凹溝構造の表面に対してレーザ研磨、仕上げ加工を行い、壁面及び底面の平滑度を高める。
【００３６】
マイクロメカニカルアームは、自動的に把持、放置、圧力印加を行う装置であり、それが薄肉材料を把持、放置し、溶接圧力を印加する。
【００３７】
マイクロメカニカルアームは１０６４ｎｍ赤外連続波レーザと協働して薄肉材料の精密封入を行う。
【００３８】
具体的には、１０６４ｎｍ赤外連続波レーザは成形品の上に凹溝構造（マイクロチャンネル）を加工した後、マイクロメカニカルアームによりＳＬＭ成形材料と同様な厚さ０．５ｍｍの薄肉材料を１つ把持し、ＣＣＤ視覚位置決めシステム（ＣＣＤ検出器）の補助で、凹溝構造（マイクロチャンネル）の上方に精確に放置し、圧力を印加し、１０６４ｎｍ赤外連続波レーザで前記薄肉材料を溶接封入する。システムにはＣＣＤ視覚検出及びレーザ距離測定システムが設置されており、成形特徴モルフォロジーを採集するためであり、その後、ＣＡＤモデル比較に基づき、閉ループで自動化オンラインドレッシング、整理、封入及び積層造形を実現する。
【００３９】
さらに、粉末舗装システムにより粉末舗装を行った後、１０６４ｎｍ赤外連続波レーザで金属粉末のＳＬＭ成形を行い、ＳＬＭ成形に基づいたマイクロチャンネル加工過程を一回完成する。以上の過程は、本出願の一実施形態のフルレーザー複合積層造形の装置の製造過程である。
【００４０】
実施例３
以下、図面を参照しながら、本出願の好適な実施例を詳しく説明する。
【００４１】
図３は本出願の一実施形態のフルレーザー複合積層造形の装置の構造模式図であり、図３に示すように、当該装置は、レーザ部２、制御部４及び成形部６を含み、前記レーザ部２が前記成形部６に光路接続されており、前記制御部４がそれぞれ前記レーザ部２及び前記成形部６に電気的接続されている。
【００４２】
前記レーザ部２はレーザ２０及びレーザ２２を含む。レーザ２０は連続波レーザであり、レーザ２２は短パルスレーザ光である。
【００４３】
前記成形部６は溶接部６８を含み、前記溶接部６８は前記制御部４により制御され、前記レーザ部２と協働して動作する。
【００４４】
レーザ２０は、成形部６の底部に製品基材を積層造形し、その後、得られた製品基材の上にレーザ２２で切削製造を行って凹溝構造を形成し、さらに溶接部６８でプレハブボード金属板を凹溝構造上に放置してレーザ２０で溶接封入し、マイクロチャンネル構造を得る。具体的に、動作方式を図１に示す。
【００４５】
工程Ｓ１  選択性レーザ溶融（ＳＬＭ）：
レーザ２０で複雑な構造体の３Ｄプリント成形を行う。
【００４６】
工程Ｓ２  レーザ微細除去加工：
レーザ２２が超高速レーザ（フェムト秒、ピコ秒）であり、工程Ｓ１における３Ｄプリント成形品の上に凹溝構造を加工し、前記凹溝構造の表面に対してレーザ研磨、仕上げ加工を行い、壁面及び底面の平滑度を高める。
【００４７】
工程Ｓ３  レーザ精密封入：
溶接部６８は金属シートを工程Ｓ２で形成された前記凹溝構造の上方に放置し、レーザ２０で前記金属シートと凹溝構造とが接触する位置を溶接して精密封入を行うことで、金属シートと３Ｄプリント基板材料とを冶金結合させ、マイクロチャンネルを形成する。
【００４８】
工程Ｓ４  選択性レーザ溶融（ＳＬＭ）：
工程Ｓ３で封入された３Ｄプリント基板材料の上に、加工が完成されるまで赤外レーザで引き続いて積層造形を行う。
【００４９】
実施例４
実施例３に基づき、本実施例は具体的なフルレーザー複合積層造形の装置を提供し、以下、図面を参照しながら、本実施例を詳しく説明する。
【００５０】
図４は本出願の一実施形態のフルレーザー複合積層造形の装置の構造模式図であり、図４に示すように、当該装置は以下の構造を含む、
レーザ部２（図４に示していない）は、レーザ２０、レーザ２２、光変調器２４０、光変調器２４２、反射鏡２６０および反射鏡２６２を含む。ここで、レーザ２０は連続波赤外レーザであり、１０６４ｎｍ光ファイバーレーザを選択し、複雑な部材の３ＤＳＬＭ成形及び精密封入に用いられ、レーザ２２は短パルスレーザ光であり、５３２ｎｍピコ秒レーザを選択し、マイクロチャンネルの成形及び研磨、仕上げなどに用いられる。反射鏡２６０は赤外光を透過させ、可視光を反射する反射鏡であり、レーザ２０の１０６４ｎｍ連続波赤外レーザが反射鏡２６０を透過することができ、レーザ２２の５３２ｎｍピコ秒緑色レーザ光が反射鏡２６０により反射されることとなる。
【００５１】
制御部４（図４に示していない）は、コンピュータ４０、距離計４２、反射鏡４４、ＣＣＤ検出器４６を含む。距離計４２及びＣＣＤ検出部４６は、成形特徴モルフォロジーを収集するために用いられ、その後、ＣＡＤモデル比較に基づき、自動化オンラインドレッシング、整理、封入及び積層造形を閉ループで実現する。
【００５２】
成形部６（図４に示していない）は、成形チャンバ６０、スキャンガルバノミラー６２、粉末舗装装置６４、運動システム６６、溶接部６８を含む。ここで、スキャンガルバノミラー６２が成形チャンバ６０の頂部の光路入口に位置し、レーザ部２から射出するレーザ光ビームを成形チャンバ６０の底部へ反射し、スキャンすることで積層造形を行う。成形チャンバ６０の側面には吸気口６００及び排気口６０２を有し、吸気口６００は成形チャンバ内に不活性ガスを導入するためであり、排気口６０２は成形チャンバ６０におけるガスを抽出するためである。
【００５３】
スキャンガルバノミラー６２は、２波長スキャンガルバノミラーであり、レーザ２０及びレーザ２２から射出するレーザ光はスキャンガルバノミラー６２を通過して不活性ガスを含有する成形チャンバ６０に入り、コンピュータ４０システムの中央制御により２種類のレーザの時分割動作を実現する。
【００５４】
レーザ２０から射出するレーザ光は反射鏡４４を通過し、反射鏡４４がレーザ２０の射出光路に位置し、レーザ２０の射出光線が反射鏡４４を透過し、光変調器２４０により変調された後に反射鏡２６０へ射出して透過した後、スキャンガルバノミラー６２により反射されて成形チャンバ６０の底部でスキャンを行う。距離計４２はレーザ距離計であり、距離計４２から発光する距離測定レーザビームが反射鏡４４へ射出して反射され、反射後の距離測定レーザビームがレーザ２０から射出するレーザ光と同一光路であり、レーザ２０が選択性レーザ溶融を行っている箇所の距離を計測する。
【００５５】
粉末舗装システム６４は、粉末床に基づく粉末舗装システムであり、その底部は、選択性レーザ溶融技術（ＳＬＭ）を用いて金属成形する金属粉末舗装システムを用いる。
【００５６】
レーザ２２から射出する緑色レーザ光が反射鏡２６２により反射された後、光変調器２４２により変調された後に反射鏡２６０へ射出した後に反射される。
【００５７】
成形チャンバ６０内の溶接部６８は、自動的に把持、放置、圧力印加を行うマイクロメカニカルアームを含み、封入用薄肉材料の把持、放置に用いられ、同時に薄肉材料に圧力を印加してレーザ２０の１０６４ｎｍレーザ光と協働して溶接して精密封入を行う。
【００５８】
制御部４のコンピュータ４０がそれぞれレーザ２０、レーザ２２、光変調器２４０、光変調器２４２に電気的接続されており、上記部材を制御し、同時に、ＣＣＤ検出器４６に電気的接続されており、材料加工の情況をリアルタイムで監視する。
【００５９】
レーザ２０は成形部６の底部に製品基材を積層造形し、その後、得られた製品基材の上にレーザ２２で切削製造して凹溝構造を形成し、さらに溶接部６８によりプレハブボード金属板を凹溝構造の上に放置してレーザ２０で溶接封入し、マイクロチャンネル構造を得る。動作方式を図１に示し、その中、
工程Ｓ１  選択性レーザ溶融（ＳＬＭ）：
レーザ２０を用いて複雑な構造体の３Ｄプリント成形を行う。
【００６０】
工程Ｓ２  レーザ微細除去加工：
レーザ２２は超高速レーザ（フェムト秒、ピコ秒）であり、工程Ｓ１における３Ｄプリント成形品の上に凹溝構造を加工し、前記凹溝構造の表面に対してレーザ研磨、仕上げ加工を行い、壁面及び底面の平滑度を高める。
【００６１】
工程Ｓ３  レーザ精密封入：
溶接部６８は金属シートを工程Ｓ２で形成された前記凹溝構造の上方に放置し、レーザ２０で前記金属シートと凹溝構造とが接触する位置を溶接して精密封入を行うことで、金属シートと３Ｄプリント基板材料とを冶金結合させ、マイクロチャンネルを形成する。
【００６２】
工程Ｓ４  選択性レーザ溶融（ＳＬＭ）：
工程Ｓ３で封入された３Ｄプリント基板材料の上に、加工が完成されるまで赤外レーザで引き続いて積層造形を行う。
【００６３】
具体的に、本実施例において、一回のマイクロチャンネル加工流れを図２に示し、粉末舗装システム６４は、成形チャンバ６０の底部に粉末舗装を行った後、コンピュータ４０によりレーザ２０の１０６４ｎｍ赤外連続波光ファイバーレーザの動作を制御し、スキャンガルバノミラー６２で成形チャンバ６０の底部へ反射してスキャンし、金属粉末のＳＬＭ成形を行い、このとき、コンピュータ４０はレーザ２２を起動しないように制御する。
【００６４】
コンピュータ４０でレーザ２２のピコ秒緑色（５３２ｎｍ）レーザ光を制御し、成形品の上に凹溝構造を加工し、距離計４２及びＣＣＤ検出器４６の補助下で、前記凹溝構造の表面に対してレーザ研磨、仕上げ加工を行い、壁面及び底面の平滑度を高める。
【００６５】
成形チャンバ６０内に溶接部６８が設けられており、溶接部６８は、自動的に把持、放置、圧力印加を行うマイクロメカニカルアームであり、封入用薄肉材料の把持、放置に用いられ、圧力印加し、レーザ２０の１０６４ｎｍレーザ光と協働して精密封入を行い、具体的に、レーザ２２は、成形品の上に凹溝構造（マイクロチャンネル）を加工した後、溶接部６８のマイクロメカニカルアームにより、厚さ０．５ｍｍの、ＳＬＭ成形材料と同様な薄肉材料を把持し、視覚位置決めシステム（ＣＣＤ検出器４６）の補助下、凹溝構造（マイクロチャンネル）の上方に精密放置し、さらに圧力の印加、コンピュータ４０により、前記薄肉材料に対して溶接封入を行うようにレーザ２０を制御する。システムにはＣＣＤ視覚検出及びレーザ距離測定システムが設置されており、成形特徴モルフォロジーを収集するために用いられ、その後、ＣＡＤモデル比較に基づき、自動化オンラインドレッシング、整理、封入及び積層造形を閉ループで実現することができる。
【００６６】
さらに、粉末舗装システム６４で成形チャンバ６０の底部に粉末舗装を行った後、コンピュータ４０によりレーザ２０の１０６４ｎｍ赤外連続波光ファイバーレーザのレーザ動作を制御し、スキャンガルバノミラー６２で成形チャンバ６０の底部へ反射してスキャンし、金属粉末のＳＬＭ成形を行い、ＳＬＭ成形に基づいたマイクロチャンネル加工過程を一回完成させる。以上の過程は、本出願の一実施形態のフルレーザー複合積層造形の装置の製造過程である。
【００６７】
上述した内容は、本出願の幾つかの実施例に過ぎず、本出願の範囲を限定することを意図するものではなく、本出願は、好適な実施例で上記のように披露されているが、本出願を制限するためではなく、当業者であれば、本出願の技術的範囲から逸脱しない限り、上記披露されている技術内容に基づいた少々の変更又は修飾などは等価実施例に同等し、いずれも技術内容の範囲内に属する。
【符号の説明】
【００６８】
２  レーザ部
２０  レーザ
２２  レーザ
２４０  光変調器
２４２  光変調器
２６０  反射鏡
２６２  反射鏡
４  制御部
４０  コンピュータ
４２  距離計
４４  反射鏡
４６  ＣＣＤ検出器
６  成形部
６０  成形チャンバ
６００  吸気口
６０２  排気口
６２   スキャンガルバノミラー
６４   粉末舗装システム
６６  運動システム
６８  溶接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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