CN105458260B - 一种增材制造装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了增材制造装置及方法，所述装置包括电子束发生装置和成形室，所述电子束发生装置位于所述成形室的上方，所述电子束发生装置用以产生熔化粉末材料的射线，所述成形室用以提供制造所需要的密闭腔室；在所述成形室中还包括粉末接收盒和粉箱，所述粉末接收盒设置于所述粉箱的下方出口处，用于承接该粉箱送出的粉末材料并进行预处理，所述预处理包括，将所述粉末材料加热至预定温度后将粉末材料倾倒出。在本发明的增材制造方法中，逐层铺粉的过程中，对粉末逐层进行预处理；粉末材料的预处理不占用额外的时间，不会降低增材制造的效率。在本发明的增材制造装置每次加热的粉末材料等于一个层厚度的材料，材料量少，水分去除更彻底。

Description

一种增材制造装置及方法

技术领域

本发明涉增材制造领域，特别涉及增材制造装置及方法。对材料进行预处理的增材制造装置与方法，在增材制造逐层铺粉的过程中，能够对粉末逐层进行预处理，粉末材料的预处理不占用额外的时间，不会降低增材制造的效率。

背景技术

增材制造(3D打印)是一种通过连续熔合一个以上薄层的材料来构建三维物体的制造技术。粉床式增材制造是增材制造技术路线的一种，其基本的工艺步骤如下：粉末供应与铺平系统将粉末材料在工作平台上铺展成薄层，高能量密度的射线束(激光或电子束)在粉末层上扫描三维物体的一个截面；之后，工作平台下降一个粉末层厚度的距离，在工作平台上铺一层新的粉末，射线扫描三维物体的下一个截面；重复以上步骤，直至该三维物体制造完成。

用于增材制造的粉末材料要求纯净无杂质，但实际存放过程中难以避免受潮、混入水分等杂质。含有水分的粉末材料会对最终制造的零件产生不利的影响。在制造前，将装有粉末的容器放入烘箱，对粉末材料进行烘烤是最常见的方法，但存在以下问题：

一是需要较长的时间的烘烤以彻底去除水分，耗时长；

二是水分去除不彻底，特别是位于容器中心的粉末材料，水分难以受热排除。

ARCAM公司在其专利“用于加成制造的粉末预处理”中公开了一种增材制造中的粉末预处理方法：将粉末放在成形缸中，利用热源对成形缸表面的粉末材料进行加热、去除水分；加热后，将表面一个薄层的粉末转移至供粉箱中。成形缸中的粉末被逐层加热，直至成形缸中粉末都被转移至供粉箱中。然后，再进行增材制造：供粉箱中粉末被逐层转移至成形缸中，并被射线(激光或电子束)扫描、熔化。

这种方法的缺陷在于：

每次预处理的粉末量等于一个粉末层的量，材料量少，水分去除彻底。但如果粉末量比较多，预处理的耗时长，需要等待较长时间才能开始增材制造，不利于制造效率的提升。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，在增材制造逐层铺粉的过程中，对粉末逐层、多批次加热，加热后的粉末被铺展成薄层进行熔合。使得粉末材料的预处理不占用额外的时间，不会降低增材制造的效率；同时每次加热的粉末材料等于一个层厚度的材料，材料量少，水分去除更彻底。

解决上述技术问题，本发明提供了一种增材制造装置，包括电子束发生装置和成形室，所述电子束发生装置位于所述成形室的上方，所述射线发生装置用以产生熔化粉末材料的射线，所述成形室用以提供制造所需要的密闭腔室；

在所述成形室中还包括粉末接收盒和粉箱，

所述粉末接收盒设置于所述粉箱的下方出口处，用于承接该粉箱送出的粉末材料并进行预处理，

所述预处理包括，将所述粉末材料加热至预定温度后将粉末材料倾倒出。

更进一步，所述预定温度的条件为：

不低于水分蒸发的温度；

不高于所述粉末材料发生熔化的温度，

以及粉末材料与水分发生化学变化的温度；

当达到所述预定温度时，则粉末接收盒将粉末材料倾倒出。

更进一步，所述粉末接收盒可活动设置为：接料位置和卸料位置，

在所述接料位置时，所述粉末接收盒位于水平方向的位置处，接收粉箱供给的粉末材料；

在所述卸料位置时，所述粉末接收盒偏离水平方向的位置处，将该些粉末材料倾倒；

其中，所述粉末接收盒在接料位置处接收粉末材料后，经过设置时间，将粉末材料加热至预定温度，用以去除水分；完成上述处理后将粉末接收盒切换至卸料位置，将粉末材料转移至位于所述粉末接收盒下方的铺粉平台上，该铺粉平台用以承接粉末接收盒转移出的粉末材料，其中所述的设置时间范围0-20s。

更进一步，所述粉箱至少包括两个，其中所述粉箱中将所述粉末材料逐层混合后装载成混合粉末材料，用以将所述粉末材料加热至预定温度，所述粉箱均可向该粉末接收盒中定量输送粉末材料；

所述粉末接收盒，还用以对不同的粉末材料进行混合形成混合粉末材料，其中预定温度不高于混合粉末材之间发生化学变化的温度。

更进一步，所述成形室中还包括，

设置于所述铺粉平台上的铺粉装置，用于铺粉，并将所述铺粉平台上的粉末材料转移至成形缸上方并形成粉末薄层；

与铺粉平台并排拼接的成形缸筒及设于所述成形缸筒内的成形缸活塞，用于接纳粉末材料，并经由所述铺粉装置转移至所述成形缸活塞上进行射线扫描、熔化。

更进一步，当射线扫描、熔化后，所述成形缸活塞下降的距离等于一层厚度的距离，即在所述成形缸活塞上方预留出一个层厚度的空间，

粉末接收盒切换至卸料位置，将粉末材料转移至铺粉平台上，铺粉装置进行运动，将粉末材料转移至成形缸活塞的上方，形成粉末层，所述粉末层填充预留出的一个层厚度的空间，完成后粉末接收盒切换至接料位置。

本发明还提供了一种增材制造方法，包括，

1)定量配置粉末材料，

在所述粉箱中向所述粉末接收盒中输送定量的粉末材料，所述粉末材料的总量等于第n层所需要的粉末材料量，若粉末材料为混合材料，则可指定配比；

2)对粉末材料进行预处理，

在所述粉末接收盒内对粉末材料加热至预定温度，并在所述粉末接收盒中使得所述粉末材料逐层沉积后形成梯度结构；若粉末材料为混合材料，则可先进行混合；

3)完成预处理后，将所述处于接料位置的粉末接收盒切换至卸料位置，并将粉末材料转移至铺粉平台，然后再恢复至接料位置；

其中，与所述步骤1)、2)同步地，通过电子束发生装置在所述成形室内进行射线扫描，然后熔合在成形缸表面的粉末薄层，完成第(n-1)的成形；通过射线熔合上一层的时间，在所述粉末接收盒中进行下一层粉末材料的混合和/或预处理；

n递增1，回到步骤1)，重复直至三维物体被逐层构建完成，所述n为所述三维物体的分层层数≥1。

更进一步，所述射线为电子束，所述粉末材料中的水分蒸发后通过真空获得设备抽走离开成形室。

更进一步，所述射线为激光束，在所述成形室通过灌流惰性气体形成保护气氛，所述粉末材料中的水分通过成形室中的流动的惰性气体带出成形室。

本发明还提供了一种三维物体，在所述增材制造装置中，通过采用所述增材制造方法制造而成，在所述三维物体中每层中采用混合或者相同材料的粉末材料。

本发明的有益效果：

1)本发明中的增材制造装置包括射线发生装置、成形室、粉箱、粉末接收盒、铺粉平台、铺粉装置、成形缸筒和成形缸活塞。其中粉末接收盒可对粉末材料进行预处理，将粉末材料加热至预定温度去除水分，在增材制造逐层铺粉的过程中，对粉末逐层进行预处理。

2)由于在本发明中的逐层预处理粉末、逐层沉积的增材制造方法，粉末接收盒对粉末材料的热处理和射线熔合上一层粉末材料的过程是同时进行的，不会增加额外的预处理时间，粉末材料的预处理不占用额外的时间，不会降低增材制造的效率。

3)本发明中的逐层混合、预处理粉末，逐层沉积的增材制造方法，粉末接收盒对粉末材料的混合及热处理和射线熔合上一层粉末材料的过程是同时进行的，不会增加额外的预处理时间。可以制造材料成分非单一、在高度方向上材料成分不断变化的梯度结构。

4)在增材制造方法中，每次加热的粉末材料等于一个层厚度的材料，材料量少，水分去除更彻底。

5)在本发明中还可以包含多个粉箱，可分别向粉末接收盒供给粉末。粉末接收盒可对两种或多种粉末材料进行混合和预处理。

6)所述预处理温度高于水分蒸发温度，低于粉末材料熔化的温度，低于粉末材料和水分发生化学反应的温度，在粉末材料为混合粉末材料时，低于不同粉末材料之间发生化学反应的温度。通过上述预处理温度，能够对装置进行良好的控制。

附图说明

图1是本发明增材制造装置的第一个实施例的示意图。

图2(a)是在所述接料位置时的示意图。

图2(b)是在所述卸料位置时的示意图。

图3本发明增材制造装置的第二个实施例的示意图。

图4是本发明增材制造装置的第一个实施例的示意图。

图5是本发明增材制造装置的第二个实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

在本实施例中提供了一种，增材制造装置，包括电子束发生装置和成形室，所述电子束发生装置位于所述成形室的上方，所述射线发生装置用以产生熔化粉末材料的射线，所述成形室用以提供制造所需要的密闭腔室；在所述成形室中还包括粉末接收盒和粉箱，所述粉末接收盒设置于所述粉箱的下方出口处，用于承接该粉箱送出的粉末材料并进行预处理，所述预处理包括，将所述粉末材料加热至预定温度后将粉末材料倾倒出。在增材制造逐层铺粉的过程中，对粉末逐层进行预处理。

本实施例中的包括了：射线发生装置，产生熔化粉末材料的射线(激光或电子束)；

成形室，提供制造所需要的密闭腔室；

粉箱，用于储存、供给粉末材料；

粉末接收盒，用于承接粉箱送出的粉末材料并进行预处理；

铺粉平台，承接粉末接收盒转移出的粉末材料；

铺粉装置，用于铺粉，将铺粉平台上的粉末材料转移至成形缸上方并形成粉末薄层；

成形缸，其上表面与铺粉平台等高，用于接纳粉末材料。粉末材料在成形缸上方被射线扫描、熔化。

该增材制造装置中的粉末接收盒可对材料进行加热，加热方式为电阻丝，可将其中的粉末材料加热至预定温度。该预定温度高于水分蒸发的温度，但低于粉末材料发生熔化、粉末材料与水分发生化学变化的温度。

粉末接收盒具有可在接料位置、卸料位置之间转换。在接料位置，粉末接收盒可接收粉箱供给的粉末材料；在卸料位置，粉末接收盒将其中的粉末材料转移至铺粉平台。粉末接收盒在接料位置接收粉末材料后，等待一段时间，使得其中的粉末材料被加热至预定温度以去除水分；之后粉末接收盒切换至卸料位置，将粉末材料转移至铺粉平台。

该装置进行增材制造时，方法如下：

1)粉箱将第n层所需要的粉末材料输送至粉末接收盒；

2)粉末接收盒等待一段时间，使其中的粉末材料被加热至预定温度并保持一定时间；

3)粉末接收盒切换至卸料位置，将其中的粉末转移至铺粉平台，然后恢复至接料位置；

4)与步骤1)-3)同时进行，射线扫描、熔合成形缸表面的粉末，完成第(n-1)的成形；

5)铺粉装置将铺粉平台上的经过预处理的粉末材料转移至成形缸上方并形成粉末薄层；

6)n递增1，回到步骤1)

以上步骤不断重复直至三维物体被逐层构建完成。

该增材制造方法的特征是，步骤4)与步骤1)-3)是同时进行的，也就是说，利用射线熔合上一层的时间，进行下一层粉末材料的预处理。每一层的厚度为0.05-0.2mm，粉末接收盒每次仅需要对一层粉末材料进行预处理，粉末材料量少，对其进行预处理的时间消耗与射线熔合一层粉末层的时间相当。因此，粉末材料的预处理并不会增加过多的额外时间。

本实施例所提供的增材制造装置还涉及另外一种变化形式，涉及两处变化：一是，将一个粉箱扩展为两个或两个以上粉箱，其中装载不同的粉末材料。所有粉箱均可向粉末接收盒中定量地输送粉末材料。二是，粉末接收盒除了加热、切换接料和卸料位置外，还可以对其中的粉末材料进行混合。混合的方式可以是往复旋转进行搅拌，或借助搅拌叶片进行搅拌，使得其中的多种粉末材料能够均匀混合。

粉末接收盒加热粉末材料的预定温度高于水分蒸发的温度，但低于粉末材料发生熔化的温度，低于粉末材料与水分发生化学变化的温度，低于不同粉末材料之间发生化学变化的温度。

该装置进行增材制造的方法如下：

1)多个粉箱分别定量地箱粉末接收盒输送粉末材料，这些粉末材料的总量恰好等于第n层所需要的粉末材料量，不同粉末材料之间的配比可指定；

2)粉末接收盒对粉末进行混合，同时加热粉末至预定温度并保持一定时间；

3)粉末接收盒切换至卸料位置，将其中的粉末转移至铺粉平台，然后恢复至接料位置；

4)与步骤1)-3)同时进行，射线扫描、熔合成形缸表面的粉末，完成第(n-1)的成形；

5)铺粉装置将铺粉平台上的经过混合及预处理的混合粉末材料转移至成形缸上方并形成粉末薄层；

6)n递增1，回到步骤1)

以上步骤不断重复直至三维物体被逐层构建完成。

该三维物体可以是非单一材料的。由于每层所用的粉末材料中不同材料的配比都可指定，因此该方法可以构建在高度方向上材料成分不断变化的三维物体。

该制造方法的特征是，步骤4)与步骤1)-3)是同时进行的。也就是说，利用射线熔合上一层的时间，进行下一层粉末材料的混合和预处理。每一层的厚度为0.05-0.2mm，粉末接收盒每次仅需要对一层粉末材料进行混合和预处理，粉末材料量少，对其进行混合和预处理的时间消耗与射线熔合一层粉末层的时间相当。因此，粉末材料的预处理并不会增加过多的额外时间。该制造方法还带来另外一个优点，粉末材料在进行混合的同时进行加热预处理，粉末材料在混合过程中的流动会加快材料的加热过程和水分散失过程，从而获得更好的预处理效果。

粉末材料中的水分蒸发后被真空获得设备抽走，离开成形室；或者被成形室中的流动的惰性气体带出成形室。

本实施例的优点是，下一层粉末材料的预处理是和上一层粉末材料的熔合过程一起进行的，每次预处理的粉末量为增材制造一层所需要的粉末量，粉末量少，可以在较短的时间内将所有粉末材料加热至去除水分的温度，尽可能地去除材料中的水分。

在本发明的一个实施例中，射线为电子束。当电子束作用于粉末材料时，粉末材料会在电子束作用区域积累电荷。当电荷积累超过一定限度，会因为粉末颗粒之间的电荷斥力而发生放电，导致粉末层被破坏。本发明中粉末预处理可以将粉末材料加热至一定温度，温度升高的粉末材料电导率更高，更不容易积累电荷，降低了粉末层在后续的电子束作用时被破坏的风险。

图1和图4是本发明增材制造装置的第一个实施例的示意图，该装置可在进行增材制造的同时对材料进行预处理、去除材料中的水分。该装置包括电子束发生装置1、成形室2、粉箱3、粉末接收盒4、铺粉装置5、铺粉平台6、成形缸筒7、成形缸活塞8。

电子束发生装置1可产生电子束11，是粉末材料被熔化的能量来源。成形室2位于电子束发生装置1下方，可通过机械泵、分子泵、扩散泵等真空获得设备形成真空环境，气压范围0.001-1Pa。粉箱3、粉末接收盒4、铺粉装置5、铺粉平台6、成形缸筒7、成形缸活塞8均包含在成形室2中。粉箱3的粉末出口置于粉末接收盒4的上方，粉箱3中装载有粉末材料P，可定量地向粉末接收盒4输送粉末材料P。粉末接收盒4可通过电阻丝发热将其中的粉末材料P加热至预定温度。粉末接收盒4可在接料位置与卸料位置之间切换，在接料位置时，可承接从粉箱3中输出的粉末材料P；在卸料位置时，可将粉末接收盒4中的粉末材料P转移至铺粉平台6上。铺粉平台6上方有铺粉装置5，铺粉平台5与成形缸筒7的上边缘平齐，成形缸筒7中有可在竖直方向上运动的成形缸活塞8。铺粉装置5可将铺粉平台6上的粉末材料转移至成形缸活塞8上方，并在成形缸活塞8上方形成粉末薄层。该粉末薄层可在电子束11的扫描下熔化，连续多个薄层熔合在一起得到零件9，未熔化的粉末材料10包裹在零件9周围。其中可用通过安装在所述粉末接收盒4下方的称重传感器41，来控制粉末量。由于每次预处理的粉末量等于一个粉末层的量，材料量少，水分去除彻底。同时能够在粉末材料量比较多时，不延误预处理耗时，加热后的粉末被铺展成薄层进行熔合，使得粉末材料的预处理不占用额外的时间，不会降低增材制造的效率利于制造效率的提升。

本实施例可通过逐层沉积的方式制造实体零件。待成形室2中的气压降低至材料不会被氧化的程度后，开始进行增材制造，步骤如下：

n初始值为1。

1)粉箱3将制造第n层所需要的粉末材料P输送至粉末接收盒4，此时粉末接收盒4处于接料位置；

2)粉末接收盒4对其中的粉末材料P进行预处理，将粉末材料P加热至预定温度，并保持一段时间。该预定温度高于水分蒸发的温度，低于粉末材料发生熔化的温度，低于粉末材料和水分发生化学反应的温度。该预定温度与材料的具体性质相关，对于钛合金粉末材料，该温度可设置在100-400℃之间。

3)粉末接收盒4切换至卸料位置，将其中的粉末材料P转移至铺粉平台，然后恢复至接料位置；

4)与步骤1)-3)同时进行，电子束11扫描成形缸活塞8上方的粉末层，熔合待制造零件的第(n-1)层。若n＝1，说明第1层粉末尚未分配，此时电子束11扫描加热成形缸活塞8上的底板。

5)铺粉装置5将铺粉平台6上的预处理后的粉末材料转移至成形缸活塞8上方，并形成粉末薄层。这一层即为待制造零件的第n层。

6)n递增1，回到步骤1)。

以上步骤不断重复直到待制造零件的所有层均被制造完毕。

现结合图2(a)、图2(b)对本实施例中增材制造方法的特点做进一步的说明。图2(a)是在所述接料位置时的示意图，粉末接收盒4正对其中的制造第n层所需要的粉末材料P进行加热预处理；与此同时，电子束11正扫描、熔合成形缸活塞8上方的粉末层，制造零件的第(n-1)层。一层的厚度为0.05-0.2mm，粉末接收盒4中的粉末材料为制造一层所需要的粉末材料，材料的量少，可以在较短时间内较彻底地去除粉末材料中的水分。电子束11扫描、熔合粉末层的时间一般来说和粉末接收盒4对粉末材料P进行预处理的时间相当。在图2(b)是在所述卸料位置时的示意图，电子束完成了第(n-1)层的熔合，已经关闭。成形缸活塞8下降等于一层厚度的距离，在成形缸活塞8上方留出一个层厚度的空间。粉末材料P的预处理也已经完毕，粉末接收盒4切换至卸料位置，将粉末材料P转移至铺粉平台6上。然后，铺粉装置5向右运动，将粉末材料P转移至成形缸活塞8上方，形成粉末层，恰好填充预留出的一个层厚度的空间。粉末接收盒4切换至接料位置(图中未示出)。如此，完成一个循环。

该增材制造方法的特点在于：上一层的粉末材料的预处理与下一层的粉末材料的熔合是同时进行的。在其他增材制造装置和方法中，当电子束熔合粉末层时，其他装置处于等待状态，等待该层材料熔合完毕，进行下一层材料的分配。本发明有效利用电子束熔合粉末层的空闲时间进行下一层粉末材料的预处理，不会增加额外的粉末预处理时间，具有更高的效率。

图3和图5本发明增材制造装置的第二个实施例的示意图。

该装置包括电子束发生装置1、成形室2、粉箱3A、粉箱3B、粉末接收盒4、铺粉装置5、铺粉平台6、成形缸筒7、成形缸活塞8。粉箱3A、3B布置在成形缸筒7一侧，可分别向粉末接收盒4定量地输送粉末材料A、B。粉末接收盒4对其中的两种粉末材料进行混合，得到混合材料P。粉末接收盒4通过其中的搅拌叶片的旋转进行粉末混合。在混合粉末的同时，粉末接收盒4通过发热电阻丝40将混合粉末材料P加热至预定温度，去除粉末材料中的水分。所述发热电阻丝40由于安设在粉末接收盒4内部，能够将粉末材料中的水分完全、彻底地去除，包括位于容器中心的粉末材料也能够很好地受热(预加热)。且不需要专门的时间进行烘烤以彻底去除水分，粉末接收盒对粉末材料的热处理和射线熔合上一层粉末材料的过程是同时进行的，不会增加额外的预处理时间，粉末材料的预处理不占用额外的时间，不会降低增材制造的效率。

粉末接收盒4可在接料位置与卸料位置之间切换，在接料位置时，可承接从粉箱3A、3B中输出的粉末材料；在卸料位置时，可将粉末接收盒4中的粉末材料P转移至铺粉平台6上。铺粉装置5可将铺粉平台6上的粉末材料转移至成形缸活塞8上方，并在成形缸活塞8上方形成粉末薄层。该粉末薄层可在电子束11的扫描下熔化，连续多个薄层熔合在一起得到零件9，未熔化的粉末材料10包裹在零件9周围。零件9的每一层的材料中的A、B两种粉末材料的配比均可指定，因此，零件9可以是非单一材料的、可在高度方向上实现材料成分不断变化的梯度零件。本实施例可通过逐层沉积的方式制造非单一材料的实体零件。待成形室2中的气压降低至材料不会被氧化的程度后，开始进行增材制造，步骤如下：

n初始值为1。

1)粉箱3A、粉箱3B将制造第n层所需要的粉末材料A、B分别输送至粉末接收盒4，此时粉末接收盒4处于接料位置；

2)粉末接收盒4对其中的粉末材料P进行混合，同时进行预处理，将粉末材料P加热至预定温度，并保持一段时间。该预定温度高于水分蒸发的温度，低于粉末材料发生熔化的温度，低于粉末材料和水分发生化学反应的温度，低于A、B两种粉末材料发生化学反应的温度。

3)粉末接收盒4切换至卸料位置，将其中的混合粉末材料P转移至铺粉平台，然后恢复至接料位置；

4)与步骤1)-3)同时进行，电子束11扫描成形缸活塞8上方的粉末层，熔合待制造零件的第(n-1)层。若n＝1，说明第1层粉末尚未分配，此时电子束11扫描加热成形缸活塞8上的底板。

5)铺粉装置5将铺粉平台6上的预处理后的粉末材料转移至成形缸活塞8上方，并形成粉末薄层。这一层即为待制造零件的第n层。

6)n递增1，回到步骤1)。

以上步骤不断重复直到待制造零件的所有层均被制造完毕。

同第一实施例，在第二实施例中，上一层的粉末材料的预处理与下一层的粉末材料的熔合是同时进行的。本发明有效利用电子束熔合粉末层的空闲时间进行下一层粉末材料的预处理，不会增加额外的粉末预处理时间，具有更高的效率。

在第二实施例中，粉箱有两个，可分别输送粉末材料A和B。可在此基础上做进一步拓展，设置两个以上的多个粉箱，向粉末接收盒分别输送多种粉末材料。其特点是：可对两种或两种以上粉末组成的混合材料进行混合和预处理，并且混合、预处理过程是和电子束熔合上一层粉末材料的过程是同时进行的，不会增加额外的粉末预处理时间。

粉末预处理方法在第一、二实施例中的另一个优点在于降低了粉末层被电子束破坏的风险。在第一、二实施例中，采用电子束作为熔合粉末的能量来源。当电子束作用于粉末材料时，粉末材料会在电子束作用区域积累电荷。当电荷积累超过一定限度，会因为粉末颗粒之间的电荷斥力而发生放电，导致粉末层被破坏。本发明中粉末预处理可以将粉末材料加热至一定温度，温度升高的粉末材料电导率更高，更不容易积累电荷，降低了粉末层在后续的电子束作用时被破坏的风险。

在第一、二实施例中，成形室通过与之连接的真空获得设备形成真空环境。粉末材料在预处理过程中蒸发的水分被真空获得设备不断被带离成形室，避免滞留在成形室中。

在第一、二实施例中的替代实施例包括：将电子束更改为激光束，成形室通过灌流惰性气体形成保护气氛。电子束和激光束均属于射线，这种改变也在本专利的保护范围。在以激光为能量来源的实施例中，粉末材料在预处理过程中蒸发的水分被流动的惰性气体带离成形室，避免滞留在成形室中。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上，所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种增材制造方法，采用了增材制造装置，所述增材制造装置包括：

射线发生装置和成形室，所述射线发生装置位于所述成形室的上方，所述射线发生装置用以产生熔化粉末材料的射线，所述成形室用以提供制造所需要的密闭腔室；

在所述成形室中还包括粉末接收盒和粉箱，所述粉末接收盒设置于所述粉箱的下方出口处；粉箱，用于储存、供给粉末材料；粉末接收盒，用于承接粉箱送出的粉末材料并进行预处理，且所述粉末接收盒能够在接料位置与卸料位置之间切换；

铺粉平台，承接粉末接收盒转移出的粉末材料；

铺粉装置，用于铺粉，将铺粉平台上的粉末材料转移至成形缸活塞上方并形成粉末层；

成形缸，其上表面与铺粉平台等高，用于接纳粉末材料；

所述方法包括：

1)定量配置粉末材料，

在粉箱中向粉末接收盒中输送定量的粉末材料，所述粉末材料的总量等于第n层所需要的粉末材料量，且所述粉末材料为指定配比的混合材料；

2)对粉末材料进行预处理，

在所述粉末接收盒内对粉末材料进行混合，同时将粉末材料加热至预定温度；

3)完成预处理后，将处于接料位置的所述粉末接收盒切换至卸料位置，并将粉末材料转移至铺粉平台，然后再恢复至接料位置；当粉末接收盒切换至卸料位置时，将粉末材料转移至铺粉平台上，铺粉装置进行运动，将粉末材料转移至成形缸活塞的上方，形成粉末层，所述粉末层填充预留出的一个层厚度的空间，完成后所述粉末接收盒切换至接料位置；

其中，与步骤1)、2)、3)同步地，通过射线发生装置在所述成形室内进行射线扫描，然后熔合在成形缸活塞上方的粉末层，完成第(n-1)层的成形；

当n递增1，继续回到步骤1)，重复直至三维物体被逐层构建完成，n为所述三维物体的分层层数≥1；

所述三维物体，是非单一材料的、在高度方向上材料成分不断变化的梯度零件。

2.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述射线为电子束，所述粉末材料中的水分蒸发后通过真空获得设备抽走离开成形室。

3.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述射线为激光束，在所述成形室通过灌流惰性气体形成保护气氛，所述粉末材料中的水分通过成形室中的流动的惰性气体带出成形室。