CN106077637A - 用于添加式制造的粉末传送装置和方法 - Google Patents

用于添加式制造的粉末传送装置和方法 Download PDF

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Abstract

一种添加式制造装置(10)包括：工作台(12)，其限定了平坦的工作面(34)，工作面(34)在其中具有开口(36)，开口(36)与建造封壳(24)连通，建造封壳(24)在其中具有可竖向滑动的建造平台(26)；和第一滑动件(20)，其中具有第一粉末传送窗口(46)，第一滑动件(20)可跨越工作面(34)在远离开口(36)的加载位置和供给位置之间移动，在加载位置，第一粉末传送窗口(36)是暴露的，以便接收粉末，并且在供给位置，第一粉末传送窗口(46)对准在开口(36)上。

Description

用于添加式制造的粉末传送装置和方法
技术领域
本发明总地涉及添加式制造，更具体地说涉及用于添加式制造的搬运机构。
背景技术
“添加式制造”在这里是用于描述一种工艺的术语，其涉及逐层构造或添加式制造(与传统机械加工工艺的去除材料相反)。这种工艺还可被称为“快速制造工艺”。添加式制造工艺包括，但不局限于：直接金属激光熔化(DMLM)、激光净成形制造(LNSM)、电子束烧结、选择性激光烧结(SLS)、3D打印(例如通过喷墨和激光射束)、光固化立体造型术(SLA)、电子束熔化(EBM)、激光工程化净成形(LENS)和直接金属沉积(DMD)。
目前，粉末床技术已经展示了现有技术的金属添加式制造技术的最佳分辨能力。然而，因为构建需要发生在粉末床中，所以传统机器使用大量的粉末，例如粉末负载可能超过130kg(300磅)。这在考虑使用许多机器的工厂环境时是很昂贵的。并不直接熔化到部件中而是储存在相邻粉末床中的粉末是有问题的，因为其增加了升降机系统的重量，使密封和室压问题复杂化，对于在部件构建结束时的部件取回是有害的，并且在目前被认为用于大型构件的大床系统中是不可管控的。
此外，目前可用的添加式制造系统是为原型机设计的，并且是非常低量制造的。部件之间可能存在相当大的差异。目前系统的某些元件由于重量原因是不便搬运的，并且可能需要过量的手动相互作用。
因此，对于能够大批量生产具有一致品质的部件的添加式制造装置和方法仍然存在需求。
发明内容
这种需求通过本发明来解决，其提供了一种包含一个或多个滑动件的粉末传送系统，滑动件可横向移动，从而将固定数量的粉末从粉末供给系统传送至建造封壳中。
根据本发明的一个方面，一种添加式制造装置包括：工作台和第一滑动件，工作台限定了平坦的工作面，工作面在其中具有开口，开口与建造封壳连通，建造封壳在其中具有可竖向滑动的建造平台；第一滑动件在其中具有第一粉末传送窗口，第一滑动件可跨越工作面在远离开口的加载位置和供给位置之间移动，在加载位置，第一粉末传送窗口是暴露的，以便接收粉末，并且在供给位置，第一粉末传送窗口对准在开口上。
根据本发明的另一方面，该装置还包括第二滑动件，其中具有第二粉末传送窗口，第二滑动件定位在第一滑动件的顶部上，并可在远离开口的加载位置和供给位置之间移动，在加载位置，第二粉末传送窗口是暴露的，以便接收粉末，并且在供给位置，第二粉末传送窗口对准在开口上。
根据本发明的另一方面，该装置还包括压实机，其具有压实机活塞，压实机活塞可选择性地穿过第一粉末传送窗口，从而压实包含在建造封壳中的粉末。
根据本发明的另一方面，该装置还包括定向能源，其配置成熔化和固化暴露于建造平台上的粉末。
根据本发明的另一方面，该装置还包括粉末搬运系统，其具有粉末供给部分和粉末回收部分，粉末供给部分配置成在加载位置将粉末供给第一粉末传送窗口，并且粉末回收部分配置成接收被第一滑动件从建造平台刮掉的未使用的粉末。
根据本发明的另一方面，该装置还包括：第二滑动件、压实机平台、压实机、粉末搬运系统和定向能源，第二滑动件定位在第一滑动件的顶部上并可在远离开口的加载位置和供给位置之间移动，在加载位置，第二粉末传送窗口是暴露的，以便接收粉末，并且在供给位置，第二粉末传送窗口对准在开口上；压实机平台位于第二滑动件的顶部上，并具有与工作面开口对准的压实机开口，粉末供给开口远离压实机开口而横向间隔开；压实机设置在压实机平台上，压实机包括压实机活塞，其可选择性地穿过第一粉末传送窗口，从而压实包含在建造封壳中的粉末；粉末搬运系统具有粉末供给部分和粉末回收部分，粉末供给部分定位在压实机平台上，与粉末供给开口处于流连通，粉末回收部分定位在工作台的粉末回收开口的下面，与压实机平台的粉末供给开口对准；并且定向能源配置成熔化和固化暴露于建造平台上的粉末。
根据本发明的另一方面，压实机可在远离开口的非使用位置以及与开口对准的使用位置之间横向移动。
根据本发明的另一方面，粉末回收部分包括阀，其定位在粉末回收开口的下面，并可在防止粉末流动的关闭位置和允许粉末流动的打开位置之间移动。
根据本发明的另一方面，在加载位置，第一和第二粉末传送窗口在粉末供给部分下面对准，并且在供给位置，第一和第二粉末传送窗口在开口上方对准。
根据本发明的另一方面，制造部件的方法包括如下步骤：使用一种具有工作台和第一可移动滑动件的装置，工作台限定了平坦的工作面和在其中的开口，第一可移动滑动件包括第一粉末传送窗口；在远离开口的加载位置将粉末加载到第一粉末传送窗口，并使工作台随第一滑动件从加载位置横向移动至供给位置，在供给位置，第一粉末传送窗口对准在开口上；将粉末从第一粉末传送窗口供给至通过开口而暴露的建造平台上；使第一滑动件移动回加载位置，从而刮掉建造平台上的粉末，以形成一层增量粉末；引导来自定向能源的射束，以便按照与部件的横截面层相对应的型式熔化这层增量粉末；使建造平台降低该层增量；并按照逐层的方式循环地重复加载、供给、移动、熔化和降低的步骤，从而建造该部件。
根据本发明的另一方面，该方法还包括在粉末供给建造平台之后压实粉末的步骤。
根据本发明的另一方面，该方法还包括如下步骤：当第一滑动件处于加载位置时利用粉末搬运系统的粉末供给部分将粉末加载到第一粉末传送窗口中；并利用粉末搬运系统的粉末回收部分接收被第一滑动件刮掉的粉末。
根据本发明的另一方面，该方法还包括关闭定位在粉末供给部分下面的阀，以在将粉末加载到第一粉末传送窗口中的同时，阻止粉末流出第一滑动件，。
根据本发明的另一方面，该方法还包括在刮掉粉末之后打开阀，以允许粉末流出第一滑动件并流入到粉末回收部分中。
根据本发明的另一方面，该装置还包括第二滑动件，其中具有第二粉末传送窗口，并且该方法还包括如下步骤：在加载粉末于第一粉末传送窗口中的同时将粉末加载到第二粉末传送窗口中；使第二滑动件随第一滑动件跨越工作台从加载位置协同移动至供给位置；在将粉末供给第一粉末传送窗口的同时将粉末从第二粉末传送窗口供给到建造平台上；压实供给建造平台的粉末；并且在第一滑动件已经刮掉建造平台上的粉末之后使第二滑动件移动回加载位置，从而刮掉保持在第一滑动件上的粉末。
根据本发明的另一方面，该方法还包括如下步骤：利用粉末传送系统的粉末供给部分将粉末加载到第一和第二粉末传送窗口中；并利用粉末传送系统的粉末回收部分接收被第一和第二滑动件刮掉的粉末。
根据本发明的另一方面，该方法还包括在粉末供给建造平台之后压实粉末。
根据本发明的另一方面，压实的步骤包括：使压实机从远离开口的非使用位置横向移动至在第一和第二粉末传送窗口与开口上对准的使用位置；使压实机的压实机活塞延伸到第二粉末传送窗口中，以便压实所供给的粉末；当第一滑动件刮掉粉末时使压实机活塞保持在第二粉末传送窗口中，从而形成一层增量粉末；一旦第一滑动件已经形成这层增量粉末，就从第二粉末传送窗口中撤回压实机活塞；并在第二滑动件移动回加载位置之前使压实机从使用位置移动至非使用位置。
根据本发明的另一方面，添加式制造装置包括：工作台和第一滑动件，工作台限定了平坦的工作面，工作面在其中具有开口，开口与建造封壳连通，建造封壳在其中具有可竖向滑动的建造平台；第一滑动件具有第一粉末传送窗口，第一滑动件可跨越工作面在远离开口的加载位置和供给位置之间移动，在加载位置，第一粉末传送窗口是暴露的，以便接收粉末，并且在供给位置，第一粉末传送窗口对准在开口上。
根据本发明的另一方面，该装置还包括第二滑动件，其中具有第二粉末传送窗口，第二滑动件定位在第一滑动件的顶部上，并可在远离开口的加载位置和供给位置之间移动，在加载位置，第二粉末传送窗口是暴露的，以便接收粉末，并且在供给位置，第二粉末传送窗口对准在开口上。
根据本发明的另一方面，该装置还包括压实装置，其用于压实包含在建造封壳中的粉末。
根据本发明的另一方面，这种压实装置包括压实机，其具有压实机活塞，压实机活塞可选择性地穿过第一粉末传送窗口，从而压实包含在建造封壳中的粉末。
根据本发明的另一方面，该装置还包括定向能源，其配置成熔化暴露于建造平台上的粉末。
根据本发明的另一方面，该装置还包括粉末搬运装置，其用于将粉末供给第一粉末传送窗口，以便回收未使用的粉末。
根据本发明的另一方面，粉末搬运装置包括粉末搬运系统，其具有粉末供给部分和粉末回收部分，粉末供给部分配置成在加载位置将粉末供给第一粉末传送窗口，并且粉末回收部分配置成接收未使用的粉末。
根据本发明的另一方面，该装置还包括：第二滑动件、压实机平台、压实机、粉末搬运系统和定向能源，第二滑动件定位在第一滑动件的顶部上并可在远离开口的加载位置和供给位置之间移动，在加载位置，第二粉末传送窗口是暴露的，以便接收粉末，并且在供给位置，第二粉末传送窗口对准在开口上；压实机平台位于第二滑动件的顶部上，并具有与工作面开口对准的压实机开口，粉末供给开口远离压实机开口而横向间隔开；压实机设置在压实机平台上，压实机包括压实机活塞，其可选择性地穿过第一粉末传送窗口，从而压实包含在建造封壳中的粉末；粉末搬运系统具有粉末供给部分和粉末回收部分，粉末供给部分定位在压实机平台上，与粉末供给开口处于流连通，粉末回收部分定位在工作台的粉末回收开口的下面，与压实机平台的粉末供给开口对准；并且定向能源配置成熔化暴露于建造平台上的粉末。
根据本发明的另一方面，压实机可在远离开口的非使用位置以及与开口对准的使用位置之间横向移动。
根据本发明的另一方面，粉末回收部分包括阀，其定位在粉末回收开口的下面，并可在防止粉末流动的关闭位置和允许粉末流动的打开位置之间移动。
根据本发明的另一方面，在加载位置，第一和第二粉末传送窗口在粉末供给部分下面对准，并且在供给位置，第一和第二粉末传送窗口在开口上方对准。
技术方案1. 一种添加式制造装置，包括：
工作台，其限定了其中具有开口的平坦的工作面，所述开口与建造封壳连通，所述建造封壳在其中具有可竖向滑动的建造平台；和
第一滑动件，其中具有第一粉末传送窗口，所述第一滑动件可跨越所述工作面在远离开口的加载位置和供给位置之间移动，在所述加载位置，所述第一粉末传送窗口是暴露的，以便接收粉末，并且在所述供给位置，所述第一粉末传送窗口对准在所述开口上。
技术方案2. 根据技术方案1所述的装置，其特征在于，还包括第二滑动件，其中具有第二粉末传送窗口，所述第二滑动件定位在所述第一滑动件的顶部上，并可在远离开口的加载位置和供给位置之间移动，在所述加载位置，所述第二粉末传送窗口是暴露的，以便接收粉末，并且在所述供给位置，所述第二粉末传送窗口对准在所述开口上。
技术方案3. 根据技术方案1所述的装置，其特征在于，还包括压实机，其具有压实机活塞，所述压实机活塞可选择性地穿过所述第一粉末传送窗口，从而压实包含在所述建造封壳中的粉末。
技术方案4. 根据技术方案1所述的装置，其特征在于，还包括定向能源，其配置成熔化暴露于所述建造平台上的粉末。
技术方案5. 根据技术方案1所述的装置，其特征在于，还包括粉末搬运系统，其具有粉末供给部分和粉末回收部分，所述粉末供给部分配置成在所述加载位置将粉末供给所述第一粉末传送窗口，并且所述粉末回收部分配置成接收未使用的粉末。
技术方案6. 根据技术方案1所述的装置，其特征在于，还包括：
第二滑动件，其定位在所述第一滑动件的顶部上，并可在远离所述开口的加载位置和供给位置之间移动，在所述加载位置，所述第二粉末传送窗口是暴露的，以便接收粉末，并且在所述供给位置，所述第二粉末传送窗口对准在所述开口上；
压实机平台，其位于所述第二滑动件的顶部上，并且具有与所述工作面的开口对准的压实机开口，以及远离所述压实机开口而横向间隔开的粉末供给开口；
设置在所述压实机平台上的压实机，所述压实机包括压实机活塞，其可选择性地穿过所述第一粉末传送窗口，从而压实包含在所述建造封壳中的粉末；
粉末搬运系统，其具有定位在所述压实机平台上并与所述粉末供给开口处于流连通的粉末供给部分、定位在所述工作台的粉末回收开口下面的粉末回收部分，所述粉末回收部分与所述压实机平台的粉末供给开口对准；和
定向能源，其配置成熔化暴露于所述建造平台上的粉末。
技术方案7. 根据技术方案6所述的装置，其特征在于，所述压实机可在远离所述开口的非使用位置以及与所述开口对准的使用位置之间横向移动。
技术方案8. 根据技术方案6所述的装置，其特征在于，所述粉末回收部分包括阀，其定位在所述粉末回收开口的下面，并可在防止粉末流动的关闭位置和允许粉末流动的打开位置之间移动。
技术方案9. 根据技术方案6所述的装置，其特征在于，在所述加载位置，所述第一粉末传送窗口和所述第二粉末传送窗口在所述粉末供给部分下面对准，并且在所述供给位置，所述第一粉末传送窗口和所述第二粉末传送窗口在所述开口上方对准。
技术方案10. 一种制作部件的方法，包括如下步骤：
使用一种装置，所述装置具有：
工作台，其限定了平坦的工作面和在所述平坦的工作面中的开口；和
可移动的第一滑动件，其包括第一粉末传送窗口；
在远离所述开口的加载位置将粉末加载到所述第一粉末传送窗口中，并使所述工作台横向移动，使所述第一滑动件从加载位置移动至供给位置，在所述供给位置，所述第一粉末传送窗口对准在所述开口上；
将粉末从所述第一粉末传送窗口供给到通过所述开口而暴露的建造平台上；
使所述第一滑动件移动回所述加载位置，从而刮掉所述建造平台上的粉末，以便形成一层增量粉末；
引导来自定向能源的射束，以便按照与所述部件的横截面层相对应的型式熔化所述层增量粉末；
使所述建造平台降低所述层增量；和
循环地重复加载、供给、移动、熔化和降低的步骤，从而逐层建造所述部件。
技术方案11. 根据技术方案10所述的方法，其特征在于，还包括在粉末供给所述建造平台之后压实粉末的步骤。
技术方案12. 根据技术方案10所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
当所述第一滑动件处于所述加载位置时，利用粉末搬运系统的粉末供给部分将粉末加载到所述第一粉末传送窗口中；和
利用所述粉末搬运系统的粉末回收部分接收被所述第一滑动件刮掉的粉末。
技术方案13. 根据技术方案12所述的方法，其特征在于，还包括关闭定位在所述粉末供给部分下面的阀，以在将粉末加载到所述第一粉末传送窗口中的同时阻止粉末流出所述第一滑动件。
技术方案14. 根据技术方案13所述的方法，其特征在于，还包括在刮掉粉末之后打开所述阀，以允许粉末流出所述第一滑动件并进入所述粉末回收部分中。
技术方案15. 根据技术方案10所述的方法，其特征在于，所述装置还包括第二滑动件，其中具有第二粉末传送窗口，所述方法还包括如下步骤：
在粉末加载到所述第一粉末传送窗口中的同时，将粉末加载到所述第二粉末传送窗口中；
使所述第二滑动件与所述第一滑动件协同跨越所述工作台从所述加载位置移动至所述供给位置；
在从所述第一粉末传送窗口供给粉末的同时，将粉末从所述第二粉末传送窗口供给至所述建造平台上；
压实供给至所述开口中的在所述建造平台上面的粉末；和
在所述第一滑动件已经刮掉所述开口中的在所述建造平台上面的粉末之后，使所述第二滑动件移动回所述加载位置，从而刮掉保留在所述第一滑动件上的粉末。
技术方案16. 根据技术方案15所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
利用粉末传送系统的粉末供给部分将粉末加载到所述第一粉末传送窗口和所述第二粉末传送窗口中；和
利用所述粉末传送系统的粉末回收部分接收被所述第一滑动件和所述第二滑动件刮掉的粉末。
技术方案17. 根据技术方案15所述的方法，其特征在于，还包括在粉末供给所述建造平台之后压实粉末。
技术方案18. 根据技术方案17所述的方法，其特征在于，所述压实步骤包括：
使所述压实机横向从远离所述开口的非使用位置移动至在所述第一粉末传送窗口和所述第二粉末传送窗口与所述开口上对准的使用位置；
使所述压实机的压实机活塞延伸到所述第二粉末传送窗口中，从而压实供给的粉末；
当所述第一滑动件刮掉粉末时将所述压实机活塞保持在所述第二粉末传送窗口中，从而在开口中在所述建造平台上面形成所述层增量粉末；
一旦所述第一滑动件已经形成所述层增量粉末，就从所述第二粉末传送窗口撤回所述压实机活塞；和
在使所述第二滑动件移动回所述加载位置之前将所述压实机从所述使用位置移动至所述非使用位置。
技术方案19. 一种添加式制造装置，包括：
工作台，其限定了其中具有开口的平坦的工作面，所述开口与建造封壳连通，所述建造封壳在其中具有可竖向滑动的建造平台；和
第一滑动件，其中具有第一粉末传送窗口，所述滑动件可跨越所述工作面在远离开口的加载位置和供给位置之间移动，在所述加载位置，所述第一粉末传送窗口是暴露的，以便接收粉末，并且在所述供给位置，所述第一粉末传送窗口对准在所述开口上。
技术方案20. 根据技术方案19所述的装置，其特征在于，还包括第二滑动件，其中具有第二粉末传送窗口，所述第二滑动件定位在所述第一滑动件的顶部上，并可在远离开口的加载位置和供给位置之间移动，在所述加载位置，所述第二粉末传送窗口是暴露的，以便接收粉末，并且在所述供给位置，所述第二粉末传送窗口对准在所述开口上。
技术方案21. 根据技术方案19所述的装置，其特征在于，还包括压实装置，其用于压实包含在所述建造封壳中的粉末。
技术方案22. 根据技术方案21所述的装置，其特征在于，所述压实装置还包括压实机，其具有压实机活塞，所述压实机活塞可选择性地穿过所述第一粉末传送窗口，从而压实包含在所述建造封壳中的粉末。
技术方案23. 根据技术方案19所述的装置，其特征在于，还包括定向能源，其配置成熔化暴露于所述建造平台上的粉末。
技术方案24. 根据技术方案1所述的装置，其特征在于，还包括粉末搬运装置，其用于将粉末供给所述第一粉末传送窗口，以便回收未使用的粉末。
技术方案25. 根据技术方案24所述的装置，其特征在于，所述粉末搬运装置包括粉末搬运系统，其具有粉末供给部分和粉末回收部分，所述粉末供给部分配置成在所述加载位置将粉末供给所述第一粉末传送窗口，并且所述粉末回收部分配置成接收未使用的粉末。
技术方案26. 根据技术方案19所述的装置，其特征在于，还包括：
第二滑动件，其定位在所述第一滑动件的顶部上，并可在远离所述开口的加载位置和供给位置之间移动，在所述加载位置，所述第二粉末传送窗口是暴露的，以便接收粉末，并且在所述供给位置，所述第二粉末传送窗口对准在所述开口上；
压实机平台，其位于所述第二滑动件的顶部上，并且具有与所述工作面的开口对准的压实机开口，以及远离所述压实机开口而横向间隔开的粉末供给开口；
设置在所述压实机平台上的压实机，所述压实机包括压实机活塞，其可选择性地穿过所述第一粉末传送窗口，从而压实包含在所述建造封壳中的粉末；
粉末搬运系统，其具有定位在所述压实机平台上并与所述粉末供给开口处于流连通的粉末供给部分、定位在所述工作台的粉末回收开口下面的粉末回收部分，所述粉末回收部分与所述压实机平台的粉末供给开口对准；和
定向能源，其配置成熔化暴露于所述建造平台上的粉末。
技术方案27. 根据技术方案26所述的装置，其特征在于，所述压实机可在远离所述开口的非使用位置以及与所述开口对准的使用位置之间横向移动。
技术方案28. 根据技术方案26所述的装置，其特征在于，所述粉末回收部分包括阀，其定位在所述粉末回收开口的下面，并可在防止粉末流动的关闭位置和允许粉末流动的打开位置之间移动。
技术方案29. 根据技术方案26所述的装置，其特征在于，在所述加载位置，所述第一粉末传送窗口和所述第二粉末传送窗口在所述粉末供给部分下面对准，并且在所述供给位置，所述第一粉末传送窗口和所述第二粉末传送窗口在所述开口上方对准。
附图说明
通过参照结合附图所做的描述可更好地理解本发明，其中：
图1是根据本发明一个方面而建造的处于加载位置的添加式制造装置的示意图；
图2是图1添加式制造装置处于供给位置的示意图；
图3是图2的添加式制造装置的示意图，其显示了粉末正在压实；
图4和图5是图3的添加式制造装置的示意图，其显示压实的粉末正被刮掉；且
图6是图5的添加式制造装置的示意图，其显示刮掉的粉末正被定向能源所熔化。
部件列表：
10添加式制造装置
12工作台
14粉末搬运系统
16粉末供给部分
18粉末回收部分
20第一滑动件
22第二滑动件
24建造封壳
26建造平台
28定向能源
30射束导向装置
32压实机
34工作面
36开口
38粉末回收开口
40闸门
42促动器
44促动器
46第一粉末传送窗口
48第二粉末传送窗口
50压实机平台
52建造室
54促动器
56压实机开口
58压实机活塞
60促动器
62促动器
64粉末供给开口。
具体实施方式
参照附图，其中相同的标号表示遍及各种视图中相同的元件，图1显示了用于执行本发明制造方法的添加式制造装置10。基本构件是工作台12、具有粉末供给部分16和粉末回收部分18的闭环粉末搬运系统14、第一滑动件20和第二滑动件22、包围建造平台26的建造封壳24、定向能源28、射束导向装置30、以及压实机32。下面将更详细地描述这些构件中的各个。
工作台12是一种刚性结构，其提供了平坦的工作面34。工作面34与虚拟的工作平面是共面的，并限定了虚拟的工作平面。在所示的示例中，其包括与建造封壳24连通并暴露出建造平台26的开口36以及与粉末搬运系统14的粉末回收部分18连通的粉末回收开口38。可选地，被促动的闸门40或阀定位在粉末回收开口38中，以便打开和关闭粉末回收开口38。阀40可被气缸或液压缸、滚珠丝杠或线性电气促动器等等促动。
第一滑动件20和第二滑动件22是刚性的板状结构，其彼此独立地分别被促动器42和44所促动，促动器42和44可操作地选择性地使第一滑动件20和第二滑动件22在图1的加载位置和图2供的给位置之间移动。如图所示，第一滑动件20位于工作面34上，并且包括第一粉末传送窗口46，并且第二滑动件22位于第一滑动件20上，位于第一滑动件20和压实机平台50之间，并包括第二粉末传送窗口48。第一滑动件20在工作面34上刮过，并且第二滑动件22在第一滑动件20上刮过。在图2中示意性地描绘了促动器42和44，应该懂得，诸如气缸或液压缸、滚珠丝杆或线性电气促动器等等装置可用于这个目的。
粉末搬运系统14可能是闭环的。当第一和/或第二粉末传送窗口与粉末供给部分16对准时(加载位置)，粉末供给部分16使粉末“P”跌落或供给到第一和第二粉末传送窗口46和48中。在粉末回收部分18中所回收的粉末再循环回到粉末供给部分16中。用于使粉末P移动至供给部分16和从粉末回收部分18移动出来的合适的方法在现有技术是已知的，并且超过本发明的范围。作为非限制的示例，它们在本质上可能是气动或机械的。应该懂得，用于本发明的粉末可能是任何能够加载到建造平台上并利用辐射能进行熔化的粉末。例如，粉末可能是金属、聚合物或陶瓷。
建造平台26是一种板状结构，其可在建造封壳24的建造室52中，在开口36下面竖向移动。建造平台固定在促动器54上，促动器54可操作地选择性地使建造平台26向上或向下移动。在图1中示意性地描绘了促动器54，应该懂得，诸如气缸或液压缸、滚珠丝杆或线性电气促动器等等装置可用于这个目的。
定向能源28可包括任何已知的装置，其可操作，以产生具有合适的功率以及其它操作特征的射束，从而在建造过程中熔化和熔合粉末，这将在下面更详细地进行描述。例如，定向能源28可能是激光。其它定向能源例如电子枪是合适的激光替代方案。
射束导向装置30包括一个或多个镜子、棱镜和/或透镜，并且设有合适的促动器，并经过设置，使得来自定向能源28的射束"B"可聚焦于所需的斑点大小，并导向到在与工作面34相重合的X-Y面中的所需的位置。
压实机32位于压实机平台50上，并配置成压实通过第一和第二滑动件20和22供给建造平台26的粉末。压实机平台50包括与开口36对准的压实机开口56，以容许压实机活塞58，例如压实机32的活塞穿过压实机开口56并压实所供给的粉末，以及粉末供给开口64，以容许粉末从粉末供给部分16流入到第一和第二粉末传送窗口46和48中。促动器60配置成在图2的收缩位置和图3的延展位置之间促动压实机活塞58。促动器62配置成使压实机32沿着压实机平台50在远离开口36的非使用位置(图1)和与开口36对准的使用位置(图2)之间横向移动。
上述利用装置10建造部件的建造工艺如下。建造平台20通过促动器54移动至初始高的位置，阀40(如果有的话)保持在关闭位置，并且第一和第二滑动件20和22移动至加载位置，使得第一和第二粉末传送窗口46和48与粉末供给开口64和粉末供给部分16(图1)对准。初始高的位置按照所选择的层增量而定位在工作面34下面。层增量影响添加式制造工艺的速度和该部件的分辨能力。作为一个示例，层增量可能是大约10至50微米(0.0003至0.002英寸)。
在第一和第二粉末传送窗口46和48与粉末供给部分16对准的条件下，粉末从粉末供给部分16跌落或输送到第一和第二粉末供给窗口46和48中。如果使用的话，阀40防止粉末从粉末供给部分16通过第一和第二粉末供给窗口46和48自由跌落到粉末回收部分18中。依赖于所使用的粉末供给和回收系统的具体类型，粉末回收部分18将可能连续地在其中包含一定数量的粉末，在这种情况下，阀40将不是必须的。在图2中，促动器42和44使第一和第二滑动件20和22协同移动至供给位置，然后在此处使粉末P沉淀在建造平台20上。在图2中，促动器62使压实机32从非使用位置移动至使用位置，使得压实机活塞58与压实机开口56对准。在图3中，促动器60使压实机活塞58竖向向下从收缩位置移动至延展位置，以便将包含在第一和第二供给窗口46和48中的粉末压实到建造平台26上。
在图4中，促动器42开始使第一滑动件20从供给位置移动回加载位置，并且在图5中，促动器60使压实机活塞58竖向向上从延展位置移动至收缩位置，从而消除了压实机活塞58与第二滑动件22的干扰。一旦压实机活塞58移动至收缩位置并且在第一滑动件20已经完全移动至加载位置之前，促动器44使第二滑动件22从供给位置移动回加载位置，并且在图6中，促动器62使压实机32从使用位置移动至非使用位置。
如图4和图5中所示，当从供给位置移动至加载位置时，第一和第二滑动件20和22在工作面34上刮过，以便从建造平台26上除去不需要的粉末。不需要的粉末包含在第一和第二粉末供给窗口46和48中。当第一和第二供给窗口46和48与粉末回收开口38对准时，阀40(如果有的话)打开，并使粉末跌落到粉末回收部分18中，以用于再循环。一旦不需要的粉末跌落到粉末回收部分18中，阀40关闭，并且第一和第二电源窗口46和48重新加载粉末P。如上面提到的那样，依赖于用于供给和回收粉末P的具体装置，阀40可能是不需要的，在这种情况下，不需要的粉末P简单地流过粉末回收开口38。
在压实机32处于非使用位置，且第一滑动件20和第二滑动件22处于加载位置时，定向能源28用于熔化正在建造的部件的两维的横截面或层，如图6。定向能源28发射射束“B”，并且射束导向装置30用于将射束B的焦点“S” 按照合适的型式导向在暴露的粉末表面上。暴露的粉末层P被射束B加热至一定的温度，从而容许其熔化、流动和固化。这个步骤可被称为熔化粉末P。
建造平台26然后按照层增量竖向向下移动，并且以相似的厚度应用另一层粉末P，如上面参照图1-5所述。定向能源28再次发射射束B，并且射束导向装置30用于将射束B的焦点S按照合适的型式导向在暴露的粉末表面上。暴露的粉末层P被射束B加热至一定的温度，从而容许其熔化、流动和固化在顶层和之前固化的下层中，如图6。
这种移动建造平台20、供给粉末P、压实粉末P、刮掉和然后熔化粉末P的循环被重复，直至整个部件完成。
在备选方案中，添加式制造工艺可利用上述装置10的简化版本来实现。例如，可消除第二滑动件22，并且粉末可从粉末搬运系统14传送至建造室52中，然后仅利用第一滑动件20刮掉。这可在使用压实机32或不使用压实机32的条件下完成。如果压实机32供单个滑动件使用，那么其在第一滑动件20移动以刮掉粉末P水平之前将完全收缩。
上面所述的装置和方法具有若干个超越现有技术的优势。其将消除对于制造小部件的大粉末床的需求，以及对于手动搬运大量粉末的伴生需求。其极大地减少或消除了对于在部件建造循环之后手动清除粉末的需求。其还适合中心粉末储存和传送系统，中心粉末储存和传送系统通过在一个工厂中并行利用多个机器而促进了添加式制造工艺的扩展性。
前面已经描述了添加式制造装置和方法。本说明书(包括任何附属权利要求、摘要和附图)中所公开的所有特征，以及/或者这样公开的任何方法或工艺的所有步骤可以任何组合方式进行组合，除了至少某些这种特征和/或步骤相互排斥的组合之外。
除非明确陈述之外，否则说明书中所公开的各个特征(包括任何附属权利要求、摘要和附图)可被用于相同、等效或相似目的的备选特征所替代。因而，除非明确陈述之外，否则各个公开的特征只是一系列普遍等效特征或相似特征的一个示例。
本发明并不局限于前面实施例的细节。本发明延伸至本说明书(包括任何附属权利要求、摘要和附图)中所公开的任何一种新颖的特征，或任何新颖的特征组合，或者延伸至这样公开的任何一种新颖的方法或工艺步骤，或任何新颖的步骤组合。

Claims (10)

1. 一种添加式制造装置(10)，包括：
工作台(12)，其限定了平坦的工作面(34)，所述平坦的工作面(34)在其中具有开口(36)，所述开口(36)与建造封壳(24)连通，所述建造封壳(24)在其中具有可竖向滑动的建造平台(26)；和
第一滑动件(20)，其中具有第一粉末传送窗口(46)，所述第一滑动件(20)可跨越所述工作面(34)在远离所述开口(36)的加载位置和供给位置之间移动，在所述加载位置，所述第一粉末传送窗口(46)是暴露的，以便接收粉末，并且在所述供给位置，所述第一粉末传送窗口(46)对准在所述开口(36)上。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第二滑动件(22)，其中具有第二粉末传送窗口(48)，所述第二滑动件(22)定位在所述第一滑动件(20)的顶部上，并可在远离开口(36)的加载位置和供给位置之间移动，在所述加载位置，所述第二粉末传送窗口(48)是暴露的，以便接收粉末，并且在所述供给位置，所述第二粉末传送窗口(48)对准在所述开口(36)上。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括压实机(32)，其具有压实机活塞(58)，所述压实机活塞(58)可选择性地穿过所述第一粉末传送窗口(46)，从而压实包含在所述建造封壳(24)中的粉末。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括定向能源，其配置成熔化和固化暴露于所述建造平台(26)上的粉末。
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括粉末搬运系统，其具有粉末供给部分和粉末回收部分，所述粉末供给部分配置成在所述加载位置将粉末供给所述第一粉末传送窗口(46)，并且所述粉末回收部分配置成接收被所述第一滑动件(20)从所述建造平台(26)刮掉的未使用的粉末。
6. 一种制作部件的方法，包括如下步骤：
使用一种装置，所述装置具有：
工作台(12)，其限定了平坦的工作面(34)和在所述平坦的工作面(34)中的开口(36)；和
可移动的第一滑动件，其包括第一粉末传送窗口(46)；
在远离所述开口(36)的加载位置将粉末加载到所述第一粉末传送窗口(46)中，并使所述工作台(12)横向移动，使所述第一滑动件(20)从加载位置移动至供给位置，在所述供给位置，所述第一粉末传送窗口(20)对准在所述开口(36)上；
将粉末从所述第一粉末传送窗口(46)供给到通过所述开口(36)而暴露的建造平台(26)上；
使所述第一滑动件(20)移动回所述加载位置，从而刮掉所述建造平台(26)上的粉末，以便形成一层增量粉末；
引导来自定向能源的射束，以便按照与所述部件的横截面层相对应的型式熔化所述层增量粉末；
使所述建造平台(26)降低所述层增量；和
循环地重复加载、供给、移动、熔化和降低的步骤，从而逐层建造所述部件。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括在粉末供给所述建造平台(26)之后压实粉末的步骤。
8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
当所述第一滑动件(20)处于所述加载位置时，利用粉末搬运系统的粉末供给部分将粉末加载到所述第一粉末传送窗口(46)中；和
利用所述粉末搬运系统的粉末回收部分接收被所述第一滑动件(20)刮掉的粉末。
9. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述装置还包括第二滑动件(22)，其中具有第二粉末传送窗口(48)，所述方法还包括如下步骤：
在粉末加载到所述第一粉末传送窗口(46)中的同时，将粉末加载到所述第二粉末传送窗口(48)中；
使所述第二滑动件(22)与所述第一滑动件(20)协同跨越所述工作台(12)从所述加载位置移动至所述供给位置；
在从所述第一粉末传送窗口(46)供给粉末的同时，将粉末从所述第二粉末传送窗口(48)供给至所述建造平台(26)上；
压实供给至所述开口(36)中的在所述建造平台(26)上面的粉末；和
在所述第一滑动件(20)已经刮掉所述开口(36)中的在所述建造平台上面的粉末之后，使所述第二滑动件(22)移动回所述加载位置，从而刮掉保留在所述第一滑动件(20)上的粉末。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括在粉末供给所述建造平台(26)之后利用以下步骤压实粉末：
使所述压实机横向从远离所述开口(36)的非使用位置移动至对准在所述第一粉末传送窗口和所述第二粉末传送窗口(48)与所述开口(36)上的使用位置；
使所述压实机(32)的压实机活塞(58)延伸到所述第二粉末传送窗口(48)中，从而压实供给的粉末；
当所述第一滑动件(20)刮掉粉末时将所述压实机活塞(58)保持在所述第二粉末传送窗口(48)中，从而在所述开口(36)中在所述建造平台(26)上面形成所述层增量粉末；
一旦所述第一滑动件(20)已经形成所述层增量粉末，就从所述第二粉末传送窗口(48)撤回所述压实机活塞(58)；和
在使所述第二滑动件(22)移动回所述加载位置之前，将所述压实机(32)从所述使用位置移动至所述非使用位置。
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