CN105142827B - 用于增材制造的构建板和装置 - Google Patents

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Abstract

一种粉末床沉积装置包括可移动构建板、粉末输送系统、能够在连续量的金属粉末上方选择地转向至少一个聚集能量束的能量束装置、非金属阻挡层,和可移除地固定到所述构建板的锚定件。所述非金属阻挡层设置在所述构建板的金属上表面上方。所述锚定件具有与所述非金属阻挡层平齐的金属接合表面,所述非金属阻挡层和所述锚定件限定具有粉末床工作表面的可移动构建总成。

Description

用于增材制造的构建板和装置
技术领域
[0001] 所描述的主题大体上涉及增材制造。更特别地,本主题涉及粉末床增材制造。
背景技术
[0002] 增材制造(也被称为实体自由(SFF)制造)大体上指的是特征在于成品部分由多个 薄材料片的逐层构造产生的事实的一类制造方法。增材制造通常涉及将液体或粉末材料迭 代地应用到工作表面、然后进行烧结、固化、熔化和/或切割的一些组合来产生每一层。重复 该过程来构造近净形组件,其然后可被加工为最终产品。
[0003] 各种增材制造是已知的。实例包括各种基于粉末的过程,包括其中电子束选择地 熔化粉末以形成每一层的电子束熔化;其中使用激光选择地熔化粉末的激光增材制造;和 直接金属沉积。基于粉末的过程通常涉及在能量束通过粉末时的快速加热和固化。支撑结 构(诸如散热器、堆砌物和/或锚定件己被融合到厚金属构建板的上表面,以在以逐层方式 在其上构建组件时对组件进行散热并防止其变形。通过这种传统布置,然后须在分离构建 板、支撑结构(多个),和近净形组件之前进行一个或多个附加的应力消除步骤。
发明内容
[0004] 在传统的粉末床过程中,近净形组件被直接构建到金属构建板上。这需要使用融 合到基本上所有的金属构建板工作表面上的几个大支撑结构(例如,堆砌物)。这些大支撑 结构用于将进程中的近净形组件直接固定到金属构建板,同时散热并减少近净形组件的热 变形。然而,在构建过程完成时,整个组合必须在分离近净形组件与金属构建板之前被热应 力消除。通常由机械工具(诸如锯片和/或线放电机(EDM))实现分离。随后,近净形组件的底 座必须经过较长机械加工过程来移除支撑结构的较大其余部分。因此,随附的支撑结构的 形成和移除会引起很长处理时间和显著量浪费的构建材料。
[0005]为了克服该问题,提供一种粉末床沉积装置,其包括可移动构建板、粉末输送系 统、能够在连续量的金属粉末上方选择地转向至少一个聚集能量束的能量束装置、非金属 阻挡层,和可移除地固定到构建板的锚定件。非金属阻挡层设置在构建板的金属上表面上 方。锚定件具有与非金属阻挡层平齐的金属接合表面。非金属阻挡层和锚定件限定具有粉 末床工作表面的可移动构建总成。
[0006]构建平台包括具有金属上表面的构建板,和可移除地固定到构建板的构建总成。 构建总成包括具有非金属阻挡部分和金属接合部分的粉末床工作表面。非金属阻挡部分设 置在构建板的金属上表面上方,且金属接合部分与非金属阻挡部分齐平。
[0007] 一种用于制造近净形组件的方法包括将粉末床工作表面可移除地固定到具有金 属上表面的可移动构建板。粉末床工作表面具有设置在构建板的金属上表面上方的非金属 阻挡部分,和与非金属阻挡部分齐平的金属接合部分。从粉末输送系统供应一定量的金属 粉末以在粉末床工作表面上形成第一粉末构建层。通过操作能量束装置以在第一粉末构建 层上方选择地转向至少一个聚集能量束来形成第一组件构建层。第一组件构建层粘附到粉 末床工作表面的金属接合部分。
附图说明
[0008] 图1示意地描绘了示例性粉末床沉积机器。
[0009] 图2A示出包括非金属阻挡层、锚定销和第一粉末构建层的进程中的构建总成。
[0010] 图2B示出在第一粉末构建层的固化和第二粉末构建层的沉积之后的图2A的进程 中的构建总成。
[0011] 图3示出从构建板上被移除的完成的构建总成。
[0012] 图4示出锚定销和支撑结构于近净形组件的分离。
[0013]图5是示出示例性构建过程的步骤的图表。
具体实施方式
[0014]图1示出粉末床沉积装置10,并且还包括构建台14、构建平台16、粉末输送系统18、 粉末隔室20、粉末升降平台22、构建方向箭头24、能量束装置26、光束发生器28、出口透镜 30、可转向能量束32、可转向光束路径34、金属构建板36、非金属阻挡层38、构建总成40、粉 末供应装置42、粉末定量装置43、重复涂布机44、粉末构建层45、供应活塞46、可移动粉末床 工作表面48和锚定件50。
[0015]构建台14包括构建平台16。装置10的实施方案可采用各种增材制造过程,诸如但 不限于直接激光烧结(DLS)制造、直接激光熔化①LM)制造、选择性激光烧结(SLS)制造、选 择性激光熔化(SLM)制造、激光工程净成形(LENS)制造、电子束熔化(EBM)制造、直接金属沉 积(DMD)制造,和本领域已知的其它制造。
[0016]构建平台16可以是任何物体,其能够安装到粉末床沉积装置10上,并且一个或多 个近净形组件可构建在其上。例如,构建平台16可包括可相对于构建台14移动的一个或多 个构建板。构建板可具有增材制造可在其上进行的金属上表面,如下面所解释。
[0017] 粉末床装置沉积装置10可包括粉末输送系统18。在该实施例中,粉末输送系统18 包括粉末隔室20,其具有设置为靠近并且可相对构建平台16移动的粉末升降平台22。构建 箭头24指示粉末升降平台22可在第一垂直方向上移动,且构建平台16可在相对第一垂直方 向的第二垂直方向上移动。然而,应理解,可使用其它粉供应布置。
[0018] 能量束装置26能够对由粉末输送系统18供应到构建平台16的一定量的金属粉末 选择地转向至少一个聚集能量束。能量束装置26的该非限制性实施例显示了至少一个光束 发生器28和适于通常朝向构建平台16沿光束路径34使可转向能量束32转向的出口透镜30。 虽然图1示出直接朝向构建平台16使可转向能量束32转向的能量束装置26,但是这仅是为 了简化说明而示出。应理解,可结合其它更复杂的束构造(例如,转向反射镜、棱镜,和/或多 轴CNC系统)来操作能量束装置26的其它实施方案。
[0019] 图1还示出设置在上表面19上的粉末床构建板36。非金属阻挡层(或为“牺牲非金 属阻挡层”)38可设置在构建板36的至少一部分上方。非金属阻挡层38然后可作为构建总成 40的初始工作表面的基本部分。
[0020] 粉末输送系统18能够供应连续量的金属粉末以对构建总成40形成连续粉末构建 层45。在使用时,粉末供应装置42由粉末升降平台22向上馈送且粉末定量装置43由重复涂 布机44的刮刀跨越构建台14移动。重复涂布机44的刮刀可根据情况替代地采取其它形式, 诸如滚轮或喷射喷嘴。粉末定量装置43可在沉积表面上均匀地分布以形成粉末构建层45。 可选择地在每个粉末构建层45上方扫描可转向能量束(例如,激光或电子束)32以形成熔 池。熔池的部分被固化以形成连续层的近净形组件并将其粘附到先前的沉积表面。每层都 根据计算机模型(其可被存储在STL存储器文件或可由粉末床沉积装置10的控制器(未示 出)访问的其它电子数据文件中)来构建。在每个连续层之后,重复涂布机44返回到邻近粉 末升降平台22的开始位置,而供应活塞46向上前进以从粉末供应装置42中暴露另一层,而 构建平台16指示下降约一层厚度。重复涂布机44然后分布其它量的粉末以形成新的粉末构 建层45。如上所述,每个连续沉积层的选择性区域由可转向能量束32烧结或以其它方式接 合到前一层。重复该过程直到构建总成40具有以逐层方式构建的一个或多个近净形实体自 由组件。应指出,图1示出增材制造过程和装置的仅一个非限制性实施例,并且不意味着将 本发明限于本领域中已知的任何单个过程。
[0021]在传统的粉末床过程中,近净形组件被直接构建到金属构建板上。这需要使用融 合到基本上所有的金属构建板工作表面上的几个大支撑结构(例如,堆砌物)。这些大支撑 结构用于将进程中的近净形组件直接固定到金属构建板,同时散热并减少近净形组件的热 变形。然而,在构建过程完成时,整个组合必须在分离近净形组件与金属构建板之前被热应 力消除。通常由机械工具(诸如锯片和/或线放电机(EDM))实现分离。随后,近净形组件的底 座必须经过较长机械加工过程来移除支撑结构的较大其余部分。因此,随附的支撑结构的 形成和移除会引起很长处理时间和显著量浪费的构建材料。
[0022]与此相反,构建总成40形成于金属构建板36上且可移除地固定到其上。构建总成 40通常包括构建在可移动粉末床工作表面48上的近净形组件。粉末床工作表面48可包括非 金属阻挡层38,其在构建过程期间设置在构建板36的大部分上方。粉末床工作表面48也可 包括一个或多个锚定件50。锚定件(多个)5〇可具有与非金属阻挡层38齐平的上金属接合表 面(图2A和图2B中所示的非限制性实施例)。为了促进构建过程,锚定件50 (或粉末床工作表 面的另一金属接合部分)在相应上接合表面处融合到一个或多个近净形组件51。
[0023] 锚定件5〇可固定到构建板36,使得组件部分(多个)(图3和图4中所示)可以逐层方 式精确地构建在粉末床工作表面48上。在完成时,构建总成40可与粉末床工作表面48和成 品近净形组件一起从构建板36上被移除(图3中所示)。一旦被分离(如图4所示),一个或多 个近净形组件具有其浪费和处理时间减少的改进的构建质量。
[0024]图2A和图2B示出进程中的近净形组件部分(多个)51被逐层构建在粉末床工作表 面48上时的构建总成40。图2A和图2B还包括第一粉末构建层52、第一组件构建层54、随后的 粉末构建层56、上接合表面58、阻挡孔60、阻挡孔边缘62、接合表面边缘64、锚定孔66、锚定 销68、局部支撑结构70、锚定销主体74、锚定销上表面76、锚定销下表面78、构建板上表面80 和垫片82。
[0025] 在图2A中,进程中的构建总成40可移除地固定到构建板36。构建总成40包括设置 在粉末床工作表面48的至少一部分上方的第一粉末构建层52。图2B示出进程中的构建总成 40与第一组件构建层54和随后的粉末构建层56的稍后阶段。例如通过选择地转向能量束以 形成熔化池(未示出)使第一粉末构建层52的至少一部分选择地熔化到熔融池中。熔池的至 少一部分然后被固化为第一组件构建层54。随后的粉末构建层(多个)56然后可被选择地放 置在一些或所有每个先前的组件构建层(例如,第一组件构建层54)上方。可例如由粉末的 重复涂布机44 (图1中所示)使第一粉末构建层50选择地放置在粉末床工作表面48的一些或 所有上方。也可通过粉末的重复涂布机44涂覆随后的粉末构建层。
[0026]如相对于图1所指出,非金属阻挡层38可形成粉末床工作表面48的大部分。非金属 阻挡层38可限制进程中的近净形组件部分(多个)51和构建板36的金属上表面之间的热导 率。如图2A和图2B中所看到,粉末床工作表面48也可包括一个或多个锚定件50的上接合表 面58。上接合表面58与非金属阻挡层38基本平齐。非金属阻挡层38可用作金属构建板36和 进程中的近净形组件51之间的热阻挡。在某些实施方案中,非金属阻挡层38包括大体上符 合构建板36的金属上表面的一个或多个陶瓷板。在某些实施方案中,陶瓷板(多个)可选自 由以下陶瓷组成的组:氧化物陶瓷、硅酸盐陶瓷,和它们的组合。陶瓷板(多个)或其它非金 属阻挡层被选择为具有比金属构建板36和进程中的近净形组件51低很多的热导率。
[0027]非金属阻挡层38大幅减小从组件构建层到金属构建板36的热传递的速率。这允许 每个组件构建层的冷却的较慢和更可控的速率,这限制了组件的热变形。因此与常规的构 建过程相比,对融合到金属板构建的较大复杂散热金属支撑结构(例如,散热片或堆砌物) 的需要大大降低了。
[0028]为了容纳接合表面58,至少一个阻挡孔60可形成于非金属阻挡层38中。阻挡孔边 缘62可与每个接合表面58的对应边缘或周边64对准。以这种方式,在第一粉末构建层52沉 积时,接合表面(多个)58与非金属阻挡层38齐平。当接合表面(多个)58与非金属阻挡层38 齐平时,这会导致基本均匀的粉末床工作表面48,使得重复涂布机44 (图1中所示)不与接合 表面(多个)58碰撞,并改变第一粉末构建层52和/或连续粉末构建层56的预期涂覆。
[0029]如上所述,构建总成40可包括一个或多个锚定件50。在构建过程期间,锚定件(多 个)50可保持在嵌入构建板36中的对应锚定孔(多个)66中。锚定件(多个)50可移除地固定 到构建板36,使得构建总成40由与非金属阻挡层38齐平的上接合表面58保持,从而形成连 续和可移动的粉末床工作表面48。阻挡孔边缘62也可与锚定孔(多个)66的对应边缘对准。 [0030] 在图2A和图2B的实施例中,锚定件50包括至少两个元件,即可移动锚定销68和可 选的局部支撑结构7〇。锚定销(多个)68可包括主体74、上表面76和下表面78。在某些实施方 案中,局部支撑结构7〇冶金接合到锚定销上表面76,使得每个支撑结构70的上表面限定每 个上接合表面58。因此,在这些实施方案中,锚定销(多个)68的上表面(多个)76嵌入构建板 36的上表面80下方。
[0031] 在该实施例中,局部支撑结构70包括粘附到锚定销68的多个组件构建层。这些可 在形成第一组件构建层54之前使用粉末床沉积装置10(图1中所示)来形成。然而,在某些替 代实施方案中,在将锚定件50可移除地固定到锚定孔66中之前,局部支撑结构70可被焊接 或以其它方式融合到销上。或者,局部支撑结构70可从一个或多个锚定件(多个)50上省略。 在这些实施方案中,锚定销(多个)68的上表面76限定与非金属阻挡层38齐平的一个或多个 接合表面58以形成连续的可移动粉末床工作表面48。
[0032] 不同于传统系统,可选的局部支撑结构70不会在构建板36或构建总成40的大部分 上方延伸。相反,局部支撑结构70可被限于其中需要所述结构减轻或消散局部热应力的局 部区域。通常,这是进程中的近净形组件51位于锚定销68和/或锚定孔66正上方和/或靠近 其的区域。在某些实施方案中,局部支撑结构70被冶金接合到一个或多个锚定销68的上表 面76。在这些实施方案的某些中,在粉末构建层52、56的逐层沉积之前,局部支撑结构70由 粉末的逐层沉积形成。或者,局部支撑结构70形成锚定销68的牺牲部分并在每个构建过程 之后被重新构建。在插入锚定孔66之前或之后,局部支撑结构70可被添加到锚定销68上。 [0033]图3示出在近净形组件51 ’完成之后构建总成40从构建板36上移除。在构建过程期 间,锚定件50可通过任何合适的保持装置(包括(但不限于)设置在锚定件50和锚定孔66的 各自底座上的配合表面)而固定。例如,图2A和图2B示出设置在锚定孔66的底座上的隔片或 垫片82。不同高度的垫片82可允许使用和重复使用标准化锚定销50,同时确保金属接合表 面(多个)58保持与非金属阻挡层38平齐。垫片82还可允许使用可选的局部支撑结构70的标 准设计。这些标准设计可被开发为具有最小或预定热性能来最小化近净形组件的热变形。 [0034] 额外地或替代地,锚定销68和锚定孔66可具有其大小相对于彼此而设计的直径, 这导致有效的干涉配合。在这些实施方案的某些中,锚定销68和锚定孔66的相对直径被构 造为使得锚定销68可在低温(例如,室温或略微升高的温度)下自由插入和移除,并且在较 高(例如,操作)温度下牢固地保持。以这种方式,锚定销68可在构建过程的开始插入,并由 于销和孔68、66的不均匀热膨胀而保持。因此构建总成40可固定在适当位置,直到充分冷却 已发生,以便允许仅在适当时间使构建总成40从构建板36上移除(如图3中所示),这可防止 对近净形组件51’的损坏。
[0035]不论锚定件50固定到金属构建板36的精确模式如何,图3示出具有粉末床工作表 面48的构建总成40可容易地与金属构建板36分离。构建总成40可简单地从金属构建板36中 提升出来,而无需如传统过程中那样将它们切开(例如,经由锯或放电机)。这也消除了需要 对整个构建总成和构建板上进行应力消除处理。
[0036]图3示出如己经与金属构建板36和构建总成40的其余部分分离的非金属阻挡层 38。然而,应理解,非金属阻挡层38的不同部分可粘附到金属构建板36和完成的近净形组件 51 ’中的一个或两个。非金属阻挡层38在移除构建总成40期间的行为将取决于许多因素,包 括每个元件的特定表面和结构特性以及构建板36和构建总成40在移除时的温度。
[0037]图4示出如图4中所示的被分离为锚定件50和近净形组件51 ’的构建总成40。非金 属阻挡层38被省略但是可如图3中看到的可被移除。
[0038] 可通过相对于完成的近净形组件51 ’拉动或扭转锚定件50来容易地分离构建总成 40的元件。锚定销68可选地包括凹口 84或固定销主体74中的其它凹槽。图4示出包围锚定销 主体74的凹口 84,其用于提供额外的表面或抓握区域,这简化了锚定件50与近净形组件51’ 的分离。
[0039]在某些实施方案中,可选的局部支撑结构70形成为具有增加表面积的蜂窝形状或 其它形状,从而有助于其作为局部散热器而操作。随着蜂窝形状的机械强度降低,构建总成 40可跨越局部支撑结构70优先断裂。可远离完成的近净形组件51’容易且快速地加工局部 支撑结构70的有限其余部分。或者,在没有局部支撑结构70时,锚定销68的一部分可被减弱 或生产为具有降低的机械强度,以促进锚定件相对于近净形组件51 ’的优先断裂。
[0040]由非金属阻挡层38提供的减少的热传导率也大大减少了与典型的传统粉末床沉 积系统的大型复杂支撑结构相关联的热变形。由构建总成4〇和金属构建板36之间的高热梯 度引起的任何变形可立即集中在锚定件50周围。因此移除支撑结构70和修复热变形损坏的 任何所产生的后沉积处理可被最小化。
[0041]图5是描绘用于制造近净形组件的方法1()0的步骤的图表。步骤1〇2包括将粉末床 工作表面可移除地固定在具有金属上表面的可移动构建板。粉末床工作表面可具有非金属 阻挡部分,诸如设置在构建板的金属上表面上方且大体上符合其的一个或多个陶瓷板。金 属接合部分与非金属阻挡部分齐平,且可包括一个或多个金属接合表面。金属接合表面例 如可包括嵌入和/或可移除地固定到构建板上的锚定件的表面。每个锚定件都可包括锚定 销。牺牲局部支撑结构可选地冶金接合到锚定销的上表面。
[0042]在步骤104,一定量的金属粉末被从粉末输送系统供应以在粉末床工作表面上形 成第一粉末构建层。步骤106包括通过操作能量束装置以在第一粉末构建层上方选择地转 向至少一个聚集能量束来形成第一组件构建层。能量束可以是例如激光或电子束。在某些 实施方案中,能量束可选择地将第一粉末构建层的一部分熔化到熔化粉末池中。步骤108包 括将第一组件构建层粘附到粉末床工作表面的金属接合部分。在某些实施方案中,来自步 骤106的熔化粉末池的至少一部分随后被固化。可替代地,能量束通过中间熔化池的最小形 成熔化和重新固化粉末。
[0043]方法100还可包括步骤110,其中随后的粉末层被从粉末输送系统供应以在先前的 组件构建层的至少一部分上方形成随后的粉末构建层。在步骤112,随后的组件构建层可通 过操作能量束装置以在随后的粉末构建层上方选择地转向至少一个聚集能量束而形成。步 骤114包括将随后的组件构建层粘附到先前的组件构建层的一部分上。类似于步骤106和步 骤108,可在形成或不形成中间熔化池的情况下进行步骤112和步骤114。
[0044]可迭代地进行步骤110、步骤112和步骤114以形成包括近净形组件和粉末床工作 表面的构建总成。在近净形组件完成之后,构建总成可被从构建板上移除。构建总成还可包 括锚定件、局部支撑结构,或粘附到近净形组件的其它元件。所有这些元件中的一些可能已 经作为粉末床工作表面的金属接合表面。参考图3示出并描述了将构建总成从构建板上移 除的一个示例性模式。
[0045]近净形组件然后可与构建总成的其余部分分离。这可以任何合适的方式来完成。 参考图4示出并描述了分离近净形组件的一个示例性模式。
[0046]可能实施方案的讨论
[0047]以下是本发明的可能实施方案的非排他性描述:
[0048] 一种粉末床沉积装置包括可移动构建板、粉末输送系统、能够在连续量的金属粉 末上方选择地转向至少一个聚集能量束的能量束装置、非金属阻挡层,和可移除地固定到 所述构建板的锚定件。非金属阻挡层设置在构建板的金属上表面上方。锚定件具有与非金 属阻挡层平齐的金属接合表面。非金属阻挡层和锚定件限定具有粉末床工作表面的可移动 构建总成。
[0049]前述段落的装置可额外地和/或可替代地任选包括下列特征、构造,和/或额外组 件中的任何一个或多个:
[0050]前述粉末床沉积装置的其它实施方案,其中能量束选自:电子束和激光束。
[0051]任何前述粉末床沉积装置的其它实施方案,其中构建板包括适于在构建过程期间 保持可移动构建总成的至少一个锚定孔。
[0052]任何前述粉末床沉积装置的其它实施方案,其中非金属阻挡层包括具有与至少一 个锚定孔的边缘对准的边缘的至少一个孔。
[0053] 任何前述粉末床沉积装置的其它实施方案,其中锚定件包括可移动锚定销,其包 括主体、上表面、下表面和至少部分地包围上表面和下表面之间的主体的凹口。
[0054] 任何前述粉末床沉积装置的其它实施方案,其中锚定销的上表面限定金属接合表 面的至少一部分。
[0055] 任何前述粉末床沉积装置的其它实施方案,其中锚定件还包括冶金接合到锚定销 的上表面的牺牲局部支撑结构,局部支撑结构具有限定金属接合表面的至少一部分的表 面。
[0056] 任何前述粉末床沉积装置的其它实施方案,其中局部支撑结构包括使用粉末床沉 积装置形成的多个组件构建层。
[0057] 任何前述粉末床沉积装置的其它实施方案,其中可移动构建总成还包括近净形组 件,其包括第一组件构建层,其包括粘附到锚定件的金属接合表面的第一部分,和设置在非 金属阻挡层上的第二部分。
[0058] 任何前述粉末床沉积装置的其它实施方案,其中非金属阻挡层包括大体上符合构 建板的金属上表面的陶瓷板。
[0059] 任何前述粉末床沉积装置的其它实施方案,其中装置选自以下装置中的一个:直 接激光烧结①LS)装置、直接激光熔化①LM)装置、选择性激光烧结(SLS)装置、选择性激光 熔化(SLM)装置、激光工程净成形(LENS)装置、电子束熔化(EBM)装置,和直接金属沉积 ®MD)装置。
[0060] 一种构建平台包括:具有金属上表面的构建板;和可移除地固定到构建板的构建 总成。构建总成包括具有非金属阻挡部分和金属接合部分的粉末床工作表面、设置在构建 板的金属上表面上方的非金属阻挡部分,且金属接合部分与非金属阻挡部分齐平。
[0061] 前述段落的构建平台可额外地和/或可替代地任选包括下列特征、构造,和/或额 外组件中的任何一个或多个:
[0062]任何前述构建平台的其它实施方案,其中非金属阻挡部分包括大体上符合构建板 的金属上表面的陶瓷板。
[0063]任何前述构建平台的其它实施方案,其中金属接合部分包括嵌入构建板的金属上 表面下方的至少一个锚定件的表面。
[0064]任何前述构建平台的其它实施方案,其中锚定件包括在构建过程期间可移除地固 定到构建板的锚定销,锚定销包括主体、上表面、下表面和至少部分地包围上表面和下表面 之间的主体的凹口。
[0065]任何前述构建平台的其它实施方案,其中锚定件还包括冶金接合到锚定销的上表 面的牺牲局部支撑结构。
[0066] 任何前述构建平台的其它实施方案,其中构建总成还包括近净形组件,其包括多 个组件构建层,其包括冶金接合到锚定件的金属接合表面的第一组件层。
[0067] 一种用于制造近净形组件的方法包括将粉末床工作表面可移除地固定到具有金 属上表面的可移动构建板。粉末床工作表面具有设置在构建板的金属上表面上方的非金属 阻挡部分和与非金属阻挡部分齐平的金属接合部分。从粉末输送系统供应一定量的金属粉 末以在粉末床工作表面上形成第一粉末构建层。通过操作能量束装置以在第一粉末构建层 上方选择地转向至少一个聚集能量束来形成第一组件构建层。第一组件构建层粘附到粉末 床工作表面的金属接合部分。
[0068]前述段落的方法可额外地和/或可替代地任选包括下列特征、构造,和/或额外组 件中的任何一个或多个: '
[0069]任何前述方法的其它实施方案,其中非金属阻挡部分包括大体上符合构建板的金 属上表面的陶瓷板。
[0070] 任何前述方法的其它实施方案,其中金属接合部分包括可移除地固定到构建板的 锚定件的上表面。
[0071] 任何前述方法的其它实施方案,其中金属接合部分包括冶金接合到可移除地固定 到构建板的锚定销的牺牲局部支撑结构的表面。
[0072] 任何前述方法的其它实施方案,其还包括:从粉末输送系统供应随后的粉末层以 在先前的组件构建层的至少一部分上方形成随后的粉末构建层;通过操作能量束装置以在 随后的粉末构建层上方选择地转向至少一个聚集能量束来形成随后的组件构建层;和将随 后的组件构建层粘附到先前的组件构建层的一部分上。
[0073] 任何前述方法的其它实施方案,其还包括:重复进行以下步骤:供应随后的粉末 层、形成随后的组件构建层,和粘附随后的组件构建层以形成包括近净形组件和粉末床工 作表面的构建总成。
[0074]任何前述方法的其它实施方案,其还包括:从构建板上移除构建总成。
[0075]任何前述方法的其它实施方案,其还包括:从构建总成的其余部分上分离近净成 形组件。
[0076]虽然已经参考优选实施方案描述了本发明,但是本领域技术人员应认识到,在不 脱离本发明的精神和范畴的情况下,可在形式和细节上进行变化。

Claims (19)

1. 一种粉末床沉积装置,其包括: 具有金属上表面的可移动构建板; 能够将连续量的金属粉末供应到所述可移动构建板的粉末输送系统; 能够在所述连续量的金属粉末中的每个上方选择地转向至少一个聚集能量束的能量 束装置; 设置在所述构建板的所述金属上表面上方的非金属阻挡层;和 可移除地固定到所述构建板的锚定件,所述锚定件具有与所述非金属阻挡层平齐的金 属接合表面,所述非金属阻挡层和所述锚定件限定具有粉末床工作表面的可移动构建总 成,其中所述锚定件包括: 可移动锚定销,其包括主体、上表面、下表面和至少部分地包围所述上表面和所述下表 面之间的所述主体的凹口;以及 冶金接合到所述锚定销的所述上表面的牺牲局部支撑结构,所述局部支撑结构具有限 定所述金属接合表面的至少一部分的表面。
2. 根据权利要求1所述的粉末床沉积装置,其中所述能量束选自:电子束和激光束。
3. 根据权利要求1所述的粉末床沉积装置,其中所述构建板包括适于在构建过程期间 保持所述可移动构建总成的至少一个锚定孔。
4. 根据权利要求3所述的粉末床沉积装置,其中所述非金属阻挡层包括具有与所述至 少一个锚定孔的边缘对准的边缘的至少一个孔。
5. 根据权利要求1所述的粉末床沉积装置,其中所述锚定销的所述上表面限定所述金 属接合表面的至少一部分。
6. 根据权利要求1所述的粉末床沉积装置,其中所述局部支撑结构包括: 使用所述粉末床沉积装置形成的多个组件构建层。
7. 根据权利要求1所述的粉末床沉积装置,其中所述可移动构建总成还包括近净形组 件,其包括: 第一组件构建层,其包括粘附到所述锚定件的所述金属接合表面的第一部分,和设置 在所述非金属阻挡层上的第二部分。
8. 根据权利要求1所述的粉末床沉积装置,其中所述非金属阻挡层包括: 陶瓷板,所述陶瓷板的下表面是平直的,且与所述构建板的所述金属上表面贴合。
9. 根据权利要求1所述的粉末床沉积装置,其中所述装置选自以下装置中的一个:直接 激光烧结装置、直接激光熔化装置、选择性激光烧结装置、选择性激光熔化装置、激光工程 净成形装置、电子束熔化装置,和直接金属沉积装置。
10. —种构建平台,其包括: 具有金属上表面的构建板;和 可移除地固定到所述构建板的构建总成,所述构建总成包括具有非金属阻挡部分和金 属接合部分的粉末床工作表面、设置在所述构建板的所述金属上表面上方的非金属阻挡部 分,且所述金属接合部分与所述非金属阻挡部分齐平, 其中所述金属接合部分包括嵌入所述构建板的所述金属上表面下方的至少一个锚定 件的表面,并且所述锚定件包括: 在构建过程期间可移除地固定到所述构建板的锚定销,所述锚定销包括主体、上表面、 下表面和至少部分地包围所述上表面和所述下表面之间的所述主体的凹口,以及 冶金接合到所述锚定销的所述上表面的牺牲局部支撑结构。
11. 根据权利要求10所述的构建平台,其中所述非金属阻挡部分包括: 陶瓷板,所述陶瓷板的下表面是平直的,且与所述构建板的所述金属上表面贴合。
12. 根据权利要求10所述的构建平台,其中所述构建总成还包括近净形组件,其包括: 多个组件构建层,其包括冶金接合到所述锚定件的所述金属接合表面的第一组件层。
13.—种用于制造近净形组件的方法,所述方法包括: 将粉末床工作表面可移除地固定到具有金属上表面的可移动构建板,所述粉末床工作 表面具有非金属阻挡部分和金属接合部分,所述非金属阻挡部分设置在所述构建板的所述 金属上表面上方,且所述金属接合部分与所述非金属阻挡部分齐平; 从粉末输送系统供应一定量的金属粉末以在所述粉末床工作表面上形成第一粉末构 建层; 通过操作能量束装置以在所述第一粉末构建层上方选择地转向至少一个聚集能量束 来形成第一组件构建层;和 将所述第一组件构建层粘附到所述粉末床工作表面的所述金属接合部分, 其中所述金属接合部分包括牺牲局部支撑结构的表面,所述牺牲局部支撑结构冶金接 合到锚定销,所述锚定销可移除地固定到所述构建板。
14. 根据权利要求13所述的方法,其中所述非金属阻挡部分包括: 陶瓷板,所述陶瓷板的下表面是平直的,且与所述构建板的所述金属上表面贴合。
15. 根据权利要求13所述的方法,其中所述金属接合部分包括: 可移除地固定到所述构建板的锚定件的上表面。
16. 根据权利要求13所述的方法,其还包括: 从所述粉末输送系统供应随后的粉末层以在先前的组件构建层的至少一部分上方形 成随后的粉末构建层; 通过操作所述能量束装置以在随后的粉末构建层上方选择地转向所述至少一个聚集 能量束来形成随后的组件构建层;和 将所述随后的组件构建层粘附到所述先前的组件构建层的一部分上。
17. 根据权利要求16所述的方法,其还包括: 迭代地进行以下步骤:供应随后的粉末层、形成随后的组件构建层,和粘附所述随后的 组件构建层以形成包括所述近净形组件和所述粉末床工作表面的构建总成。
18. 根据权利要求17所述的方法,其还包括: 从所述构建板上移除所述构建总成。
19. 根据权利要求18所述的方法,其还包括: 从所述构建总成的其余部分上分离所述近净形组件。
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