CN105008073A - 建立用于增材制造的平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增材制造装置，其包括可移动平台。所述可移动平台具有多个紧固件和上表面，以及至少一个标记特征。可移动平台的上表面与标记设备耦合，使得任一方的移动相应于另一方的移动。所述标记设备能够从制造设备接收兼容标记设备。

Description

建立用于增材制造的平台
技术背景
本发明一般涉及增材制造领域。特别地，本发明涉及促进零件的增材制造和随后的减材制造的制品。
增材制造是指一类制造方法，其特征在于成品零件是由多个薄片材料的分层构造创建的事实。增材制造可涉及将液体或粉末材料应用到工作台，然后进行烧结、固化、熔化和/或切割的一些组合以创建层。该工艺被重复多达几千次以构造期望的成品组件或制品。
增材制造的各种类型是已知的。例如，已知的立体光刻(由固化的光敏液体层增材制造物品)、电子束熔化(使用粉状材料作为原料，并使用电子束有选择地熔化粉状材料)、激光增材制造(使用粉状材料作为原料并使用激光有选择地熔化粉状材料)，和激光物品制造(在工作台上应用薄的、固体片材并使用激光切去不需要的部分)。
根据应用，增材制造的组件表面的粗糙度可能是不可接受的。因此，许多增材制造的组件经受减材制造工艺诸如研磨、碾磨或打磨。这些减材制造工艺去除表面粗糙度并且确保成品零件具有期望的尺寸。这些减材制造工艺常常需要增材制造的组件的标记以确定其预减材制造尺寸，随后由熟练机械师机械加工。零件的标记常常通过“触摸”标记或使用探针实现以测量增材制造的零件的预减材制造尺寸。触摸标记是耗时的工艺，并且机械师需要具备要求的技能水平，也可能增加费用。
发明概要
制造系统包括增材制造装置和可移动平台。可移动平台包括多个紧固件、上表面和标记系统。可移动平台能够与增材制造装置连接。
制造方法包括在支撑结构上用标记特征增材制造物品。该物品建立在支撑结构上。可移动平台被转移到减材制造装置，其中所述物品是使用标记特征减材制造以确定材料被去除的位置。
附图说明
图1是对于使用本发明的方法的流程图。
图2是示出标记系统的可移动平台的透视图。
图3是结合本发明的增材制造设备的透视图。
具体实施方式
图1示出用于创建增材制造的组件而无需在减材制造之前重新标记增材制造的零件的工艺流程图。图1示出可移动平台10，其包括上表面12、紧固件孔14和标记系统16。图1还包括CAD 20和STL文件22，以及增材制造设备30和减材制造设备40。图1还示出增材制造的组件32A和32B。
可移动平台10是能够被安装到增材制造设备30和减材制造设备40的任何物品，且增材制造的组件可在其上建立。例如，可移动平台10可以是金属平台。上表面12是可在其上执行增材制造的表面。通常，上表面12是平坦的。在可移动平台10中的紧固件孔14是紧固件(未示出)可通过其中以将可移动平台10连接到其它物品，诸如增材制造设备30或减材制造设备40的孔。例如，紧固件孔14可以是螺纹孔或无螺纹孔，螺钉或螺栓可通过其中。在替代实施例中，紧固件孔14可以是不必要的。例如，可移动平台10可以磁性地被固定到增材制造设备30和/或减材制造设备40，或可移动平台10可以被夹紧到增材制造设备30和/或减材制造设备40。
标记系统16是经配置接收一对引脚的一对套管。在替代实施例中，标记系统16可以是与在增材制造设备30和减材制造设备40上的互补(complimentary)设备协作的任何设备。
三维图像文件20和二维图像文件22是用于零件生成的文件。在图1所示的实施例中，三维图像文件20是计算机辅助设计(CAD)文件，并且二维图像文件22是立体光刻(STL)文件。STL文件通常包含用于辅助制造设备以创建被制造的物品的一个层的指令。同样地，多个二维图像文件22可以由三维图像文件20生成。
增材制造的组件32A和32B以及牺牲层34是通过增材制造生成的零件。32A和32B是叶片部件。在替代实施例中，增材制造的组件32A和32B可以是任何增材制造的组件。牺牲层34是在增材制造的组件32A和32B的下面通过增材制造生长的增材制造的零件，但并非旨在用作成品零件。例如，牺牲层34可以是被设计成从成品增材制造零件中切断的固体层，或牺牲层34可以是被设计成从成品增材制造零件中切断的蜂窝型牺牲层。在减材制造设备40中经历减材制造后，增材制造的组件32A和32B也被显出。
在图1中示出的周期涉及在增材制造设备30中使用在增材制造设备30中的标记系统16和协作标记特征(未示出)标记可移动平台10。三维图像文件20被用于生成被发送到增材制造设备30的二维图像文件22。增材制造设备30标记可移动平台10，并且根据在二维图像文件22中的指令在可移动平台10的表面12上生成牺牲层34和增材制造的组件32A和32B。然后，可移动平台10被从增材制造设备30中去除并被转移到减材制造设备40。在减材制造设备40中，可移动平台10使用在减材制造设备40中的标记系统16和协作标记特征(未示出)进行标记。三维图像文件20被发送到减材制造设备40，所述减材制造设备40在增材制造的组件32A和32B上执行期望减材制造，诸如碾磨、研磨和/或切割。减材制造设备40也将可移动平台10和牺牲层34分开，并将牺牲层34和增材制造的组件32A和32B分开。当减材制造结束时，可移动平台已准备好再使用并且成品零件32A和32B完成。
当零件穿过一个或多个减材制造设备40进行处理时，增材制造的零件32A和32B相对可移动平台10的位置可以维持。这消除对每个操作定位和标记零件的需要，并且提供了零件的更精确的机械加工。此外，由在图1中示出的周期取得的单件流程允许多平台在增材制造设备30和/或减材制造设备40内同时被使用。通过使用多平台，可以生成更多增材制造的零件诸如32A和32B，并且随后供减材制造设备40处理，从而提高生产率。
图2是可移动平台10的透视图。如关于图1所描述的，在图2中的可移动平台10包括上表面12、紧固件孔14和标记系统16。标记系统16包括一对套管，其经配置互补(compliment)在某些设备诸如增材制造设备30(图1)和/或减材制造设备40(图1)中的引脚对。标记系统16可以连同在增材或减材制造设备中的兼容标记工具一起使用以便推断上表面12的位置和在其上建立的任何特征。如图2所示，当套管被用于将可移动平台10附接到具有兼容引脚的兼容设备时，插入的引脚进入平台允许兼容设备来沿着表面12推断轮廓的位置。
图3是在可移动平台10上的增材制造过程中增材制造设备30的透视图。增材制造设备30包括粉状材料36、涂布器37、外壳38、光学系统39。粉状材料36是适合于增材制造的任何材料，诸如粉末金属和聚合物。涂布器37被用于将薄层粉状材料36转移到零件被增材制造的区域。例如，涂布器37可以是刀片涂布器或滚子。外壳38被用于容纳粉状材料36，并且包括与在可移动平台10上的标记系统16协作的标记特征。光学系统39包括辐射源39A、反光镜39B、可移动光度头39C和辐射束39D。如图3所示，辐射源39A是激光。然而，在替代实施例中，辐射源39A可以是用于烧结或熔化粉状材料36的任何辐射源。例如，在其它实施例中，辐射源39A可以是电子束。
在图3所示的实施例中，标记系统16连接到增材制造设备30的外壳38。因此，增材制造设备30基于增材制造的零件32A和32B相对于标记系统16的位置可增材制造待增材制造的零件32A和32B。同样地，当可移动平台10从增材制造设备30被转移到减材制造设备40时，减材制造设备40基于牺牲层34和增材制造的零件32A和32B相对于标记系统16的位置可机械加工牺牲层34和增材制造的零件32A和32B。当零件穿过一个或多个减材制造设备40进行处理时，增材制造的组件32A和32B相对可移动平台10的位置可以维持。这消除了对每个操作定位和标记零件的需要，并且提供了对零件的更精确的机械加工。
可能实施例
以下是本发明的可能实施例的非排他性描述。
制造系统包括增材制造装置和可移动平台，所述增材制造装置包括能够将可凝固材料传送到工作台的可凝固材料传送系统，所述可移动平台能够连接到增材制造装置。所述工作台包括多个紧固件、上表面和至少一个标记系统。
前面段落的制造系统可附加地和/或可选地任选包括下面特征、构造和/或附加组件中的任何一个或多个：
制造系统还可包括能够连接到可移动平台的减材制造装置。可移动平台可经由标记系统连接到增材制造装置和减材制造装置。标记系统可包括布置在可移动平台上的一对套管，其可允许增材制造装置和减材制造装置经由与套管兼容的引脚连接到可移动平台的标记系统。所述制造系统可进一步包括一个或多个附加的可动平台。
根据另一个实施例，制造物品的方法包括以下步骤，将可移动平台附接到增材制造装置，标记可移动平台到增材制造装置的相对位置，在可移动平台上用增材制造装置增材制造支撑结构，在支撑结构上用增材制造装置增材制造物品，将可移动平台、支撑结构和物品转移到减材制造装置，标记可移动平台到减材制造装置的相对位置，减材制造所述物品，以及从可移动平台中分离物品。
前面段落的方法可附加地和/或可选地任选包括下面特征、构造、步骤和/或附加组件中任何一个或多个：
增材制造装置可以是直接金属激光烧结装置，选择性激光烧结装置，激光工程化净成形装置，或电子束熔化装置组成的组中的一个。支撑结构可以是蜂窝网格。
从可移动平台中分离物品可包括从支撑结构中切割物品和从可移动平台中切割支撑结构。
标记可移动平台到增材制造装置的相对位置可包括标记将在其上制造物品的可移动平台的表面。标记可移动平台到增材制造装置的相对位置可包括在位于可移动平台上的套管内对准位于增材制造装置上的引脚。标记可移动平台到增材制造装置的相对位置可包括在位于增材制造装置上的套管内对准位于可移动平台上的引脚。标记可移动平台到减材制造装置的相对位置可包括标记物品。标记可移动平台到减材制造装置的相对位置可包括在位于可移动平台上的套管内对准位于减材制造装置上的引脚。所述方法还可包括在位于可移动平台上的第二套管内对准位于减材制造装置上的第二引脚。在减材制造之前可以执行标记，而无需触摸标记物品。
根据另一个实施例，可移动平台包括工作表面，机械地与表面耦合的紧固件，以及与紧固件和工作表面耦合的标记设备，其中工作表面的移动必须相应于标记设备的移动，并且标记设备能够从制造设备接收兼容标记特征。
前面段落的可移动平台可附加地和/或可选地任选包括下面特征、构造和/或附加组件中任何一个或多个：
标记设备可包括经配置从增材或减材装置设备接收引脚的一对套管。
根据另一个实施例，制造系统允许同时使用多平台。所述系统包括经配置与可标记型可移动平台啮合的增材制造设备。所述系统进一步包括经配置与可标记型可移动平台啮合的减材制造设备。减材制造设备经配置与增材制造设备并行操作。
前面段落的制造系统可附加地和/或可选地任选包括下面特征、构造和/或附加组件中任何一个或多个：
所述系统还可包括多个可标记型可移动平台。
尽管本发明已经参考优选实施例进行描述，但是本领域技术人员应认识到在形式和细节上可做改变，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (19)

1.一种制造物品的方法，所述方法包括：
将可移动平台附接到增材制造装置；
标记所述可移动平台到所述增材制造装置的相对位置；
在所述可移动平台上用所述增材制造装置增材制造支撑结构；
在所述支撑结构上用所述增材制造装置增材制造物品；
将所述可移动平台、所述支撑结构和所述物品转移到减材制造装置；
标记所述可移动平台到所述减材制造装置的相对位置；
减材制造所述物品；以及
从所述可移动平台中分离所述物品。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述增材制造装置是由下列项组成的组中的一个：
直接金属激光烧结装置；
选择性激光烧结装置；
激光工程化净成形装置；以及
电子束熔化装置。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述支撑结构是蜂窝网格。
4.根据权利要求1所述的方法，其中从所述可移动平台中分离所述物品包括从所述支撑结构中切割所述物品和从所述可移动平台中切割所述支撑结构。
5.根据权利要求1所述的方法，其中标记所述可移动平台到所述增材制造装置的所述相对位置包括标记所述可移动平台的表面，在所述可移动平台的表面上将制造所述物品。
6.根据权利要求5所述的方法，其中标记所述可移动平台到所述增材制造装置的所述相对位置包括在位于所述可移动平台上的套管内对准位于所述增材制造装置上的引脚。
7.根据权利要求5所述的方法，其中标记所述可移动平台到所述增材制造装置的所述相对位置包括在位于所述增材制造装置上的套管内对准位于所述可移动平台上的引脚。
8.根据权利要求1所述的方法，其中标记所述可移动平台到所述减材制造装置的所述相对位置包括标记所述物品。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括在位于所述可移动平台上的第二套管内对准位于所述减材制造装置上的第二引脚。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在减材制造之前执行标记，而无需触摸标记所述物品。
11.一种可移动平台，其包括：
上表面；
机械地与所述表面耦合的多个紧固件；以及
与所述紧固件和所述工作表面耦合的标记设备，
其中
所述工作表面的移动必须相应于所述标记设备的移动；并且
所述标记设备能够从制造设备接收兼容标记特征。
12.根据权利要求11所述的可移动平台，其中所述标记设备包括经配置从增材或减材制造设备接收引脚的一对套管。
13.根据权利要求11所述的可移动平台，其中：
所述可移动平台经配置与增材制造装置啮合，所述增材制造装置包括能够将可凝固材料传送到工作台的可凝固材料传送系统。
14.根据权利要求13所述的可移动平台，其中所述可移动平台进一步经配置与减材制造装置啮合。
15.根据权利要求14所述的可移动平台，其中所述可移动平台经配置经由所述标记系统连接到所述增材制造装置和所述减材制造装置。
16.根据权利要求15所述的可移动平台，其中所述标记系统包括布置在所述可移动平台上的一对套管。
17.根据权利要求16所述的可移动平台，其中所述增材制造装置和所述减材制造装置经由与所述套管兼容的引脚连接到所述可移动平台的所述标记系统。
18.一种允许同时使用多平台的制造系统，所述系统包括：
经配置与可标记型可移动平台啮合的增材制造设备；以及
经配置与所述可标记型可移动平台啮合的减材制造设备，其中所述减材制造设备进一步经配置与所述增材制造设备并行操作。
19.根据权利要求18所述的系统，其进一步包括多个所述可标记型可移动平台。
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