CN106475560A - 粉末床添加制造装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本公开大体上涉及一种用于制造金属构件(C)的设备(10)及对应方法。设备(10)可包括具有建造表面(36)和孔口(38)的建造板(26)。设备(10)还可包括促动器(55)，其能够操作成使金属构件(C)平移，使得金属构件(C)的端部部分(64)定位在建造板(26)的孔口(38)内和在建造表面(36)下方。设备(10)还可包括密封件(28)，其联接在建造板(26)的孔口(38)内，并且构造成接合金属构件(C)的端部部分(64)。建造板(26)的孔口(38)、密封件(28)以及金属构件(C)的端部部分(64)可协作以形成粉末床(60)，以将金属粉末(P)保持在其中。设备(10)还可包括外部热控制机构(30)，其能够操作成形成构件(C)的端部部分(64)的预定温度廓线以防止构件(C)裂开。

Description

粉末床添加制造装置及方法
技术领域
本公开大体上涉及粉末床添加制造设备及方法。更具体而言，本公开涉及用于形成大致无裂纹构件的粉末床添加制造设备及方法。高温材料的显著进步通过常规地称为"超级合金"的Co基、Ni基、Ti基和Fe基合金的配方实现。这些合金典型地主要设计成满足机械性质要求，如抗蠕变和疲劳强度。就此而言，现代金属合金在高温应用中得到了广泛使用，如用于燃气涡轮发动机中。
背景技术
金属合金构件如燃气涡轮发动机的构件典型地是铸造和/或加工的。典型地，一次性芯模(DCD)过程用于铸造金属合金构件。DCD铸造方法通常伴有使用添加或其它制造方法，以产生一次性壳，其用于形成陶瓷芯，并且接着随后使用陶瓷芯来常规地铸造构件。高压涡轮叶片典型地使用此类方法制造。然而，当前金属合金构件铸造技术如DCD需要昂贵的工具，并且包括高制作成本。此外，当前金属合金构件铸造技术由于拔模角限制、需要避免悬置以及铸造过程中固有的其它限制而在构件设计复杂性和几何形状中受限。
最近，用于制造金属合金构件的添加制造方法作为铸造和加工方法的备选方案出现。添加制造也称为"分层制造"、"激光烧结"、"反向加工"和"3D打印"。此类用语出于本公开的目的看作是同义词。在基础水平上，添加制造技术基于以截面逐层方式建立材料以形成3D构件的构思。添加制造技术共同的是使用3D模拟软件(计算机辅助设计或CAD)、加工装备和层合材料。一旦产生CAD草图，则机器装备从CAD文件读取数据，并且使用期望材料的连续层来制作3D构件。
不同于铸造过程，添加制造不由提供拔模角、避免悬置等的需要限制。相比于典型的铸造和加工方法，添加制造还简化和降低与金属合金构件制造相关联的成本。例如，涡轮叶片和其它高温涡轮构件的添加制造消除了铸造和加工所需的昂贵工具，这导致了显著成本和循环时间减少。
一些特定添加制造过程使用粉末床熔合技术来在添加步骤中熔合金属合金粉末以产生构件。例如，一些添加制造过程在添加步骤中使用能量束来熔合粉末床中的金属合金粉末的层。此类粉末床添加制造过程的一些实例包括直接金属激光烧结/熔合(DMLS)/(DMLF)、选择性激光烧结/熔合(SLS)/(SLF)，以及电子束熔化(EBM)。在这些过程中，粉末床中的金属合金粉末的层熔合于下覆的部分形成的构件(或种子构件)以将新层添加于构件。金属合金粉末的新层沉积到粉末床中和在部分形成的构件的先前形成的层之上，并且金属合金粉末的新层类似地熔合于构件。沉积和熔合程序重复许多次，以产生部分形成的构件上的多层，以最终形成金属合金构件。
令人遗憾地，由粉末床熔合添加制造技术形成的金属合金构件可在形成期间(即，在沉积和熔合程序期间)和在建造后过程或使用期间经历裂开。例如，一些粉末床熔合添加制造技术可不保持添加层中的可接受的热廓线(该添加层在建造过程期间形成构件)，如金属合金粉末的新熔合层的冷却速率，或金属合金粉末的新熔合层与构件的相邻部分之间的热梯度。由添加制造形成的构件的层的不可接受的热廓线趋于引起热应力，其具有在构件中产生裂纹的趋势。
因此，合乎需要的是提供改进的添加制造技术，如，粉末床熔合添加制造设备及方法，其减小形成的金属合金构件在建造过程期间和/或建造后两者裂开的趋势。此外，合乎需要的是提供用于在高温燃气涡轮发动机中快速且有效地使用的金属合金构件。本公开的其它合乎需要的特征和特性将从结合附图进行的随后的详细描述和所附权利要求，以及本发明的该背景部分变得显而易见。
发明内容
在一方面，本公开提供了一种用于制造金属构件或其部分的设备。设备包括建造板，其包括建造表面、底表面以及在底表面与建造表面之间延伸穿过建造板的孔口。设备还包括促动器，其能够操作成使金属构件关于建造板平移，使得金属构件的端部部分定位在建造板的孔口内和在建造表面下方。设备还包括密封件，其联接在建造板的孔口内，并且构造成接合金属构件的端部部分。设备还包括外部热控制机构，其定位成邻近建造板的底表面，并且能够操作成形成端部部分的预定温度廓线，以防止构件裂开。建造板的孔口、密封件以及金属构件的端部部分协作以形成粉末床，其构造成将预定成分的金属粉末保持在其中。
在一些实施例中，建造板的孔口包括第一截面，其限定不大于由金属构件的端部部分的第二截面限定的面积的135%的面积。在一些实施例中，外部热控制机构关于建造板成固定位置关系。在一些实施例中，建造板为非金属的。在一些实施例中，设备还包括温度反馈机构，其根据温度廓线经由外部热控制机构控制端部部分的温度。在一些此类实施例中，温度反馈机构包括测量端部部分的温度的温度测量装置。
在一些实施例中，密封件关于粉末床内的至少金属粉末封闭孔口。在一些实施例中，设备还包括定向能量源，其能够操作成产生适合于将粉末床中的金属粉末熔合在金属构件的端部部分上的能量束。在一些此类实施例中，设备还包括束引导机构，其能够操作成以对应于金属构件的截面层的图案将能量束引导在金属粉末之上。在一些实施例中，设备还包括形成大致无氧气氛的不透气的建造封壳，其中至少粉末床定位在大致无氧气氛内。
在一些实施例中，设备还包括预定成分的金属粉末的源，以及传递机构，其能够操作成将金属粉末从源传递并且以金属粉末大致填充粉末床。在一些实施例中，外部热控制机构包括至少一个感应线圈，其在金属构件定位在孔口内时围绕金属构件延伸。在一些此类实施例中，建造板由电绝缘材料形成，该电绝缘材料能够操作成防止至少一个感应线圈将建造板加热至金属粉末的烧结温度。
在另一方面，本公开提供了一种制造构件或其部分的方法。该方法包括使构件关于建造板平移，该建造板包括建造表面、底表面、在建造表面与底表面之间延伸的孔口，以及密封件，其联接在孔口内使得构件的端部部分与密封件接合，并且在孔口内定位在建造表面下方。该方法还包括将预定成分的金属粉末沉积到建造板的孔口中和在密封件和构件的端部部分之上。该方法还包括引导来自定向能量源的束来以图案熔合沉积的金属粉末的一部分以在端部部分上形成构件的截面层。该方法还包括形成形成的截面层的温度廓线，其中外部热控制机构定位在建造板的底表面下方以防止构件裂开。
在一些实施例中，使构件平移、使金属粉末沉积、从定向能量源引导束以及形成温度廓线形成循环，并且该方法还包括执行循环多次以将多个层添加于构件。在一些实施例中，建造板为非金属的，外部热控制机构包括围绕金属构件延伸的至少一个感应线圈，并且密封件防止沉积的金属粉末穿过孔口。在一些实施例中，建造板的孔口、密封件以及金属构件的端部部分协作以形成保持沉积的金属粉末的粉末床。在一些实施例中，构件为涡轮叶片，并且形成的截面层为涡轮叶片的末端部分的一部分。
在另一方面，本公开提供了一种形成涡轮叶片的末端部分的方法。该方法包括使涡轮叶片基部部分关于建造板平移，该建造板包括建造表面、底表面、在建造表面与底表面之间延伸的孔口，以及密封件，其联接在孔口内使得涡轮叶片基部的端部部分与密封件接合，并且在孔口内定位在建造表面下方。该方法还包括将金属粉末沉积到建造板的孔口中和在密封件和涡轮叶片基部部分的端部部分之上。该方法还包括从定向能量源以图案引导束来将沉积的金属粉末的层熔合至端部部分，以形成涡轮叶片基部部分上的末端部分的一部分。该方法还包括形成形成的截面层的温度廓线，其中外部热控制机构邻近建造板的底表面以防止端部部分裂开。
在一些实施例中，使涡轮叶片基部平移、使金属粉末沉积、从定向能量源引导束，以及形成温度廓线形成循环，并且该方法还包括执行循环多次来以逐层方式形成涡轮叶片基部部分上的末端部分。在一些实施例中，该方法还包括通过从涡轮叶片基部部分除去之前存在的末端部分来形成涡轮叶片基部部分。在一些实施例中，建造板为非金属的，并且外部热控制机构包括至少一个感应线圈，其围绕金属构件延伸并且关于建造板成固定位置关系布置。在一些实施例中，密封件能够操作成防止至少沉积的金属粉末穿过孔口。
技术方案1. 一种用于制造金属构件或其部分的设备，包括：
建造板，其包括建造表面、底表面和在所述底表面与所述建造表面之间延伸穿过所述建造板的孔口；
促动器，其能够操作成使金属构件相对于所述建造板平移，使得所述金属构件的端部部分定位在所述建造板的所述孔口内和在所述建造表面下方；
密封件，其联接在所述建造板的所述孔口内，并且构造成接合所述金属构件的所述端部部分；以及
外部热控制机构，其定位成邻近所述建造板的所述底表面，并且能够操作成形成所述端部部分的预定温度廓线以防止所述构件裂开，
其中所述建造板的所述孔口、所述密封件和所述金属构件的所述端部部分协作以形成构造成将预定成分的金属粉末保持在其中的粉末床。
技术方案2. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述建造板的所述孔口包括第一截面，其限定不大于由所述金属构件的所述端部部分的第二截面限定的面积的135%的面积。
技术方案3. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述外部热控制机构关于所述建造板成固定位置关系。
技术方案4. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述建造板为非金属的。
技术方案5. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括温度反馈机构，其根据所述温度廓线经由所述外部热控制机构控制所述端部部分的温度。
技术方案6. 根据技术方案5所述的设备，其特征在于，所述温度反馈机构包括测量所述端部部分的温度的温度测量装置。
技术方案7. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述密封件关于所述粉末床内的至少所述金属粉末封闭所述孔口。
技术方案8. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括定向能量源，其能够操作成产生适合于将所述粉末床中的所述金属粉末熔合在所述金属构件的所述端部部分上的能量束。
技术方案9. 根据技术方案8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括束引导机构，其能够操作成以对应于所述金属构件的截面层的图案将所述能量束引导在所述金属粉末之上。
技术方案10. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括形成大致无氧气氛的不透气的建造封壳，其中至少所述粉末床定位在所述大致无氧气氛内。
技术方案11. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
所述预定成分的所述金属粉末的源；以及
传递机构，其能够操作成将金属粉末从所述源传递并且以所述金属粉末大致填充所述粉末床。
技术方案12. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述外部热控制机构包括在所述金属构件定位在所述孔口内时围绕所述金属构件延伸的至少一个感应线圈。
技术方案13. 根据技术方案12所述的设备，其特征在于，所述建造板由电绝缘材料形成，所述电绝缘材料能够操作成防止所述至少一个感应线圈将所述建造板加热至所述金属粉末的烧结温度。
技术方案14. 一种制造构件或其部分的方法，包括：
使构件关于建造板平移，所述建造板包括建造表面、底表面、在所述建造表面与所述底表面之间延伸的孔口，以及密封件，其联接在所述孔口内，使得所述构件的端部部分与所述密封件接合，并且在所述孔口内定位在所述建造表面下方；
将预定成分的金属粉末沉积到所述建造板的所述孔口中和在所述密封件和所述构件的所述端部部分之上；
引导来自定向能量源的束来以图案熔合所述沉积的金属粉末的一部分以在所述端部部分上形成所述构件的截面层；以及
形成所述形成的截面层的温度廓线，其中外部热控制机构定位在所述建造板的所述底表面下方以防止所述构件裂开。
技术方案15. 根据技术方案14所述的方法，其特征在于，使所述构件平移、使所述金属粉末沉积、从所述定向能量源引导所述束，以及形成所述温度廓线形成循环，并且其中所述方法还包括执行所述循环多次以将多个层添加于所述构件。
技术方案16. 根据技术方案14所述的方法，其特征在于，所述建造板为非金属的，其中所述外部热控制机构包括围绕所述金属构件延伸的至少一个感应线圈，并且其中所述密封件防止所述沉积的金属粉末穿过所述孔口。
技术方案17. 根据技术方案14所述的方法，其特征在于，所述建造板的所述孔口、所述密封件，以及所述金属构件的所述端部部分协作以形成保持所述沉积的金属粉末的粉末床。
技术方案18. 根据技术方案14所述的方法，其特征在于，所述构件为涡轮叶片，并且其中所述形成的截面层为所述涡轮叶片的末端部分的一部分。
技术方案19. 一种形成涡轮叶片的末端部分的方法，包括：
使涡轮叶片基部部分关于建造板平移，所述建造板包括建造表面、底表面、在所述建造表面与所述底表面之间延伸的孔口，以及密封件，其联接在所述孔口内，使得所述涡轮叶片基部的端部部分与所述密封件接合，并且在所述孔口内定位在所述建造表面下方；
将金属粉末沉积到所述建造板的所述孔口中和在所述密封件和所述涡轮叶片基部部分的所述端部部分之上；
从定向能量源以图案引导束来将所述沉积的金属粉末的层熔合至所述端部部分，以形成所述涡轮叶片基部部分上的末端部分的一部分；以及
形成所述形成的截面层的温度廓线，其中外部热控制机构邻近所述建造板的所述底表面以防止所述端部部分裂开。
技术方案20. 根据技术方案19所述的方法，其特征在于，使所述涡轮叶片基部平移、使所述金属粉末沉积、从所述定向能量源引导所述束，以及形成所述温度廓线形成循环，并且其中所述方法还包括执行所述循环多次来以逐层方式将所述末端部分形成在所述涡轮叶片基部部分上。
技术方案21. 根据技术方案19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过从所述涡轮叶片基部部分除去之前存在的末端部分来形成所述涡轮叶片基部部分。
技术方案22. 根据技术方案19所述的方法，其特征在于，所述建造板为非金属的，并且其中所述外部热控制机构包括至少一个感应线圈，其围绕所述金属构件延伸并且关于所述建造板以固定位置关系布置。
技术方案23. 根据技术方案19所述的方法，其特征在于，所述密封件能够操作成防止至少所述沉积的金属粉末穿过所述孔口。
本公开的这些和其它方面、特征和优点将从连同附图进行的本公开的各种方面的以下详细描述变得显而易见。
附图说明
认作是本公开的主题在说明书的结尾处的权利要求中特别指出并且明确要求权利。本公开的前述及其它特征、方面和优点将从连同附图进行的以下详细描述容易理解，在该附图中：
图1绘出了根据本公开的示例性添加制造设备的建造封壳的透视图；
图2绘出了图1的添加制造设备的示例性构件的透视图；
图3绘出了形成构件的图1的添加制造设备的示例性构件的透视图；
图4绘出了形成构件的图1的添加制造设备的示例性构件的透视图；
图5绘出了形成构件的图1的添加制造设备的示例性构件的截面视图；
图6绘出了在层形成在构件上并且构件重新定位之后的图1的添加制造设备；
图7绘出了在层形成在图6的重新定位构件上并且金属粉末沉积在设备的粉末床中之后的图1的添加制造设备；
图8绘出了在图7的构件上形成随后层的图1的添加制造设备；以及
图9绘出了在随后层形成在图8的构件上并且构件重新定位之后的图1的添加制造设备。
具体实施方式
将在下面详细参照本公开的示例性实施例，其实例在附图中示出。在可能的任何地方，附图各处使用的相同附图标记表示相同或相似的部分。
图1示出了根据本公开的用于制造或形成无裂纹的至少一个金属合金构件的示例性粉末床熔合添加制造设备10。在一个实例中，构件为无裂纹的高温超级合金构件。用语无裂纹等在本文中用于表示在由粉末床熔合设备10形成的金属合金构件或构件部分的层在其凝固之后的微观结构中没有热引起的裂纹。在一个实例中，设备10能够经由没有大约100微米宽且间隔开近似100微米的热引起的裂纹的层形成金属合金构件(或其部分)，其趋于以现有粉末床熔合添加制造设备/方法形成。在一个实例中，设备10能够经由没有大约100微米宽且间隔开近似100微米的热引起的裂纹的层形成金属合金构件(或其部分)，其趋于以现有粉末床熔合添加制造设备/方法形成。在一个实例中，设备10能够经由没有位于相应形成的层中的热引起的裂纹(如延伸穿过相应形成的层的整个高度/厚度的裂纹)的层形成金属合金构件(或其部分)，其趋于以现有粉末床熔合添加制造设备/方法形成。在一个实例中，设备10能够经由没有为颗粒之间的突然间断的热引起的裂纹的层形成金属合金构件(或其部分)，其趋于由现有粉末床熔合添加制造设备/方法形成。在一个实例中，设备10能够经由没有为不规则形状的"收缩裂纹"的热引起的裂纹的层形成金属合金构件(或其部分)，其趋于由现有粉末床熔合添加制造设备/方法形成。在一些实例中，设备10能够经由没有上文所述的热引起的裂纹中的各个的层形成金属合金构件(或其部分)，其趋于由现有粉末床熔合添加制造设备/方法形成。
添加制造设备10能够执行如本文中详述的本公开的制造方法。在该实例中，设备10包括建造封壳12，其至少部分地包围设备10的构件。例如，至少粉末床(未示出)设在建造封壳12内，使得粉末床中的金属粉末P的熔合在限定环境中发生。在一些实施例中，建造封壳12限定大致无氧的气氛。在一些实施例中，建造封壳12限定惰性气氛(例如，氩气氛)。在另外的实施例中，建造封壳12限定还原气氛来使氧化最小化。
如图1中所示，建造封壳12包括第一不透气区14，其限定粉末床中的金属粉末P的熔合在其中发生的环境。建造封壳12还可包括第二区16，其可或可不为不透气的，并且在一个实例中限定与第一区14连通的环境。在一些此类实施例中，如下文关于图5-9进一步论述的，设备10的密封件(未示出)关于第二区16有效封闭第一不透气区14。如图1中所示，建造封壳12还可包括到建造封壳12的内部中的可密封或密封的视觉和/或触觉通路15。建造封壳12还可包括用于金属粉末"P"、气体、功率、冷却水等分别进入和离开建造封壳12的输入部和输出部。在该实例中，还存在多个窗口17以便观看制造过程。观看还可包括安装在内部或外部的允许成像的一个或更多个相机。
图2-5示出了粉末床熔合设备10的构件，其可定位在封壳12内，如图6-9的截面视图中所示，并且有效形成大致无裂纹的金属合金构件。如图2,3和6-9中所示，设备10可包括粉末供应机构18、粉末平移机构20、建造平台24、建造板26、密封件28、外部热控制机构30以及构件平移机构32。
在一个实例中，建造平台24为提供平面工作表面34的刚性结构。在如图2和5-9中所示的示出实例中，建造平台24可包括与建造板26连通并且使建造板26暴露的建造开口42、与粉末供应机构18连通的供应开口44，以及与溢流容置部45连通的溢流开口22。
在一个实例中，建造板26沿第一方向定位在工作表面34的供应开口44与溢流开口22之间，如沿侧向方向X，如图6-9中所示。建造板26可包括由建造平台24的建造开口42暴露的建造表面36。在一个实例中，建造板26的建造表面36为平面的，并且可与建造平台24的工作表面34共面，如图2和5-9中所示。在一些其它实施例中，建造板26的建造表面36可定位在建造平台24的工作表面34下方或上方。如图2,3和5-9中所示，建造板26可包括从建造表面36延伸并且穿过建造板26的孔口38。如下文进一步论述的，建造板26的孔口38可与粉末床60连通并且部分地形成粉末床60。
在一个实施例中，建造板26可为大致非传导的。例如，建造板26可由大致非传导材料(例如，氧化铝)制成。在一些实施例中，建造板26可为陶瓷、玻璃或另外的非金属。建造板26可由电绝缘材料形成，该电绝缘材料能够操作成防止外部热控制机构30(其能够操作成形成构件"C"的预定温度廓线，如下文说明的)将建造板26加热至用于形成构件"C"的层的金属粉末"P"的烧结温度。以该方式，外部热控制机构30能够形成构件"C"的预定温度廓线，以抵抗构件"C"的裂开，而不干扰形成构件"C"的层的金属粉末"P"的熔合或烧结。在一个实例中，外部热控制机构为基于感应的。在其它实例中，外部热控制机构为基于辐射或激光的(例如，一个或更多个热灯或辅助激光器)。
在一个实例中，设备10的粉末供应机构18包括供应容器50，其构造成保持一定体积的金属粉末"P"，下覆建造平台24的供应开口44且与其连通，如图2,3和6-9中所示。粉末供应机构18还可包括供应部件52，其为大致实心的并且跨过供应容器50的内部，如图6-9中所示。供应部件52可以可平移地设在供应容器50内，并且联接于促动器机构54。促动器机构54可能够操作成使供应部件52选择性地平移穿过供应容器50的内部。
当促动器机构54将供应部件52定位在与建造平台24间隔的供应容器50内的降低位置时，期望的金属合金成分的金属粉末"P"的供应可提供在供应容器50内，如图6-9中所示。期望的金属合金成分可为超级合金成分，如包括Co基、Ni基、Ti基和Fe基合金成分。当促动器机构54使供应部件52在供应容器50内从降低位置朝建造平台24的工作表面34平移至预定升高位置，如图6和9中所示时，预定量的金属粉末"P"推过供应开口44，并且提供在建造平台24上方和到其上。以该方式，粉末供应机构18可能够操作成使设在供应容器50内的金属粉末"P"的一部分选择性地暴露在工作表面34上方。尽管示意性地绘出了促动器机构54，但本领域技术人员将认识到，许多不同机构可用作促动器机构54，如气动或液压缸、滚珠丝杠或线性电促动器等。
一旦粉末供应机构18使从供应容器50提供在建造平台24的工作表面34上方和到其上的金属粉末"P"中的一些暴露，如图6和9中所示，则粉末平移机构20能够操作成使暴露的金属粉末"P"在建造平台24的工作表面34和建造板26的建造表面36之上平移。例如，如图2和图6-9中所示，在一个实例中，粉末平移机构20包括粉末接合部件56和促动器机构58。粉末接合部件56可为刚性长形部件，其设在工作表面34和建造表面36上方。在该实例中，粉末接合部件56的底缘57紧邻工作表面36和/或建造表面36。在又一个实例中，底缘57可邻接工作表面34(和/或建造表面36，取决于其位置)并且与其共面，如图2和6-9中所示。在其它实施例(未示出)中，粉末接合部件56的底缘57可与工作表面34(和/或建造表面36)间隔，并且/或者关于工作表面34(和/或建造表面36)成角。
粉末平移机构20的促动器机构58可能够操作成使粉末接合部件56关于开始位置选择性地平移，其中粉末供应机构18和暴露的金属粉末"P"定位在促动器机构58与建造板26的建造表面36之间，如图6和9中所示。从开始位置，促动器机构58可使粉末接合部件56平移成与暴露的金属粉末"P"接合并且在供应开口44之上，并且接着进一步使接合部件56和接合的金属粉末"P"沿建造平台24的工作表面34平移，横跨建造板26的孔口38，并且至少至溢流开口22，如图7中所示。
在金属粉末"P"由接合部件56推动横跨建造板26的孔口38时，金属粉末"P"能够落下穿过孔口38并且到粉末床60中。以该方式，粉末平移机构20可能够操作成将金属粉末"P"沉积穿过建造板26的孔口38并且到粉末床60中。粉末供应机构18可构造成使至少足够量的金属粉末"P"暴露，使得供应机构18使粉末床60填充有金属粉末"P"。在粉末床60填充有金属粉末"P"之后，由粉末平移机构20运送的任何过量或未使用的金属粉末"P"可由粉末供应机构18推过建造板26的孔口38并且至溢流开口22。过量的金属粉末"P"由此可沉积到溢流容置部45中，溢流容置部45用作用于过量粉末"P"的贮藏器。尽管示意性地绘出了促动器机构58，但本领域技术人员将认识到许多不同机构可用作促动器机构58，如气动或液压缸、滚珠丝杠或线性电促动器等。
如上文论述的，在一些实施例中，粉末接合部件56的底缘57可邻接工作表面34和/或建造表面36。结果，在粉末接合部件56使金属粉末"P"平移横跨工作表面34和建造表面36时，可防止金属粉末"P"沉积在工作表面34和/或建造表面36上。然而，在备选实施例中，粉末接合部件56的底缘57可与工作表面34和/或建造表面36间隔，如高达大约250微米。在此类实施例中，在粉末接合部件56使金属粉末"P"平移横跨工作表面34和建造表面36时，粉末供应机构18可形成工作表面34和/或建造表面36上的金属粉末"P"层，如定位在建造表面36上的孔口38上方和围绕其定位的层。
如图3-9中所示，在一个实例中，设备10的构件平移机构32包括构件接合机构62和构件促动器55。构件接合机构62可以可除去地联接于构件"C"。构件促动器55可能够操作成使构件平移机构32和由此构件"C"关于建造板26平移。具体而言，构件平移机构32可定位在与建造表面36大致相对的建造板26的底表面37下方，并且能够操作成使联接于其的构件"C"关于建造板26平移，如沿如图6-9中指示的垂直方向Z。
构件平移机构32可能够操作成使构件"C"定位，使得构件"C"的端部部分64定位在建造板26的孔口38内，如图3-9中所示。以该方式，构件平移机构32可有效将构件"C"的端部部分64定位在建造板26的孔口38内，并且在新层熔合在端部部分64的末端或自由端部上之后使构件"C"从其降低，以制备部分形成的构件"C"用于形成附加层。例如，在第一层形成在构件"C"的端部部分64上之后，构件平移机构32可使构件"C"关于建造板26降低在大约10微米到大约250微米(例如，大约30微米到大约50微米)的范围内，以将端部部分64定位在孔口38内并且制备构件"C"用于形成下一个第二层，如本文中所述。注意的是，层增加影响添加制造过程的速度和由层形成的构件"C"的部分的分辨率。尽管示意性地绘出了构件促动器55，但本领域技术人员将认识到，许多不同机构可用作构件促动器55，如气动或液压缸、滚珠丝杠或线性电促动器等。在一个实例中，设备10构造成使得形成在构件"C"的端部部分64上的粉末"P"的层的厚度，和由此由其形成在端部部分64上的层的厚度在大约1微米到大约250微米的范围内，在大约10微米到大约50微米的范围内，或在大约30微米到大约50微米的范围内。用语"端部部分64"在本文中用于大体上表示在构件"C"的制作过程期间的特定时间点处的构件"C"的自由端部和邻近其的一部分。形成在现有的端部部分64的部分上的随后层由此形成构件"C"的新端部部分64的至少一部分。在构件"C"的制造过程期间的特定时间点处的端部部分64可为所得的或如制造的构件"C"的任何部分，如所得的构件"C"的基部部分、中间部分或末端部分。用语端部部分64由此不关于由通过设备10沉积的层形成的构件"C"的(多个)部分以限制意义在本文中使用。
在一个实例中，设备10的外部热控制机构30定位成邻近建造板26的底表面37，如图3-9中所示。在一些实施例中，如图5-9中所示，外部热控制机构30可与建造板26的底表面37间隔。在另一个实施例中，外部热控制机构30可邻接建造板26的底表面37。在一个实例中，外部热控制机构30关于建造板26以固定位置关系布置。在一个实例中，外部热控制机构30可定位成尽可能接近新层在构件"C"的端部部分64上的形成，以控制其温度廓线(如本文中进一步说明的)。例如，外部热控制机构30可定位成尽可能接近建造板26的底表面37。在一个实例中，外部热控制机构30可定位成邻近建造板26的底表面37，并且包括软磁性材料，其构造成朝构件"C"的端部部分64集中通量以控制形成在其上的层的温度廓线。如图3-9中所示，外部热控制机构30可形成内部空间或空隙，其与建造板26的孔口38大致对准(例如，沿垂直方向)。构件"C"可延伸穿过外部热控制机构30的内部空间或空隙并且到建造板26的孔口38中。换言之，外部热控制机构30的一部分可至少部分地围绕构件"C"延伸。构件平移机构32可由此能够操作成使构件"C"关于外部热控制机构30(和建造板26)平移。
外部热控制机构30可能够操作成形成构件"C"的端部部分64的预定温度廓线。例如，在一个实例中，外部热控制机构30包括至少一个感应线圈，其在金属构件"C"定位在建造板26的孔口38内时大致包绕金属构件"C"。由于金属构件"C"是传导的，故外部热控制机构30的至少一个感应线圈能够在电流穿过线圈并且产生磁场时控制构件"C"的温度。此外，在外部热控制机构30定位成邻近建造板26的底表面27时，外部热控制机构30能够控制构件"C"的端部部分64的温度，以确保由金属粉末"P"形成的构件"C"的层不裂开。以该方式，外部热控制机构30能够操作成形成端部部分64的预定温度廓线以防止构件"C"裂开。
在一个实例中，特定构件"C"的端部部分64的预定温度廓线为从至少一个层的烧结或熔合温度到其凝固温度(例如，大约1300摄氏度，取决于金属合金粉末"P"的成分)的、构成端部部分64的至少一个新形成的层的预定冷却廓线，使得至少在凝固时，至少一个层无裂纹。导致凝固层无裂纹的、新形成的层的预定温度廓线，如从其烧结或熔合温度到凝固温度的预定冷却廓线可按经验确定、实验确定或它们的组合。在一些实施例中，特定构件"C"的端部部分64的预定温度廓线可为从其烧结或熔合温度到凝固温度的、构成端部部分64的至少一个新形成的层的预定冷却廓线的范围，使得至少在凝固时，至少一层无裂纹。由有效防止至少在凝固时至少一层中的裂纹的至少一个形成层制成的特定构件"C"的端部部分64的特定温度廓线可由一定数量的因素影响或取决于其(至少部分地)，如金属粉末"P"的成分、至少一层的厚度、至少一层的形状/构造、至少一层的初始温度(即，熔合温度)、至少一层的凝固温度、至少一层与在前层和/或随后层或形成部分之间的温度梯度、凝固之后的至少一层的期望微观结构、构件"C"的最终操作参数、至少一层的形成的期望速度(即，构件由平移机构32的移动)等。在一个实例中，设备10通过使用至少外部热控制机构30和构件平移机构32(用以使构件"C"关于外部热控制机构30平移)而形成或施加预定温度廓线至特定构件"C"的端部部分64(例如，至至少一个新形成的层)，如从熔合到凝固的冷却廓线。
设备10的密封件28可联接在建造板26的孔口38内，并且构造成接合构件"C"的端部部分64，如图5-9中所示。例如，密封件28可在建造表面36与底表面37之间设在孔口38内。在一些实施例中，密封件28可设在在建造表面36与底表面37之间形成在孔口38中的凹口或槽口29内，如图5中所示。在一些实施例中，密封件28可设在建造板26的建造表面36下方和/或底表面37上方。
密封件28可为大致实心的，并且接合建造板26和建造板26的端部部分64，使得密封件28关于粉末床60内的至少金属粉末"P"封闭孔口38，如图5中所示。在一些实施例中，密封件28还可构造成关于封壳的第二区16封闭第一区14，使得第一区14为大致不透气的，并且限定关于金属粉末"P"的熔合的气氛。
在一个实例中，密封件28为大致非传导的。例如，密封件28可由大致非传导材料(例如，非金属材料)制成。在一些实施例中，密封件28可为陶瓷或玻璃。密封件28可由电绝缘材料形成，该电绝缘材料能够操作成防止基于感应的外部热控制机构30将密封件28加热至粉末床60内的金属粉末"P"的烧结温度。在一个实例中，外部热控制机构30使用温度反馈控制机构，其经由外部热控制机构30根据温度廓线控制端部部分64的温度。温度反馈控制机构可包括温度测量装置，其测量端部部分64的温度，如经由红外(IR)高温测定法、热相机或任何其它机构。温度测量装置可确定端部部分64的温度，并且温度反馈控制机构可基于确定的温度来控制外部热控制机构30，以根据温度廓线将更多或更少的热施加于端部部分64。以该方式，外部热控制机构30的温度反馈控制机构可允许外部热控制机构30的准确控制以保持适合的温度廓线。外部热控制机构30可由此能够实时调整以确保由设备10形成的层包括防止裂纹形成在其中的温度廓线。
在一些实施例中，密封件28可定形和另外构造成接合构件"C"的特定端部部分64和/或建造板26的特定孔口38。在其它实施例中，密封件28可能够适于或符合不同形状的端部部分64和/或孔口38。密封件28可为接合建造板26(例如，在孔口38内)和构件"C"的端部部分64并且防止至少金属粉末"P"穿过孔口38的任何设计或构造。例如，密封件28可包括在孔口38与端部部分64之间延伸的陶瓷纤维(例如，陶瓷棉)，如迷宫式密封设计、弹簧加载的陶瓷板，或用以使孔口38与至少金属粉末"P"封闭的任何其它设计或方面。密封件28可关于构件"C"静止，或者密封件28可关于构件"C"移动。在一个实例中，密封件28可包括构件接合部分或机构(其构造成接合构件"C"的端部部分64)，以及构造成接合构件接合部分和建造板26的板接合部分或机构。
如图5和7中所示，建造板26的孔口38、密封件28和金属构件"C"的端部部分64可协作以形成粉末床60，其保持预定成分的金属粉末"P"。金属构件"C"的端部部分64可定位在建造表面36下方。粉末床60可由此至少在建造板26的孔口38的内壁或内侧之间，以及在密封件28和延伸经过密封件28的金属构件"C"的端部部分64的部分之上延伸，如图5中所示。以该方式，建造板26的孔口38、密封件28和金属构件"C"的端部部分64可协作以形成粉末床60，其将预定成分的金属粉末"P"保持在其中。设备10的粉末床60由此有利地为相对小的，并且集中至由金属粉末"P"形成构件"C"的端部部分64上的层的位置。
还如图5中所示，如果粉末供应机构18在其以金属粉末"P"填充粉末床60时邻接建造表面36，则粉末床60可仅延伸至建造表面36。如果粉末供应机构18在其以金属粉末"P"填充粉末床60时与建造表面36间隔，则粉末床60可延伸经过建造表面36(未示出)。金属构件"C"的端部部分64的末端或端部关于建造表面36或粉末供应机构18的相对定位可由此确定定位在金属构件"C"的端部部分64上或上方的粉末床60中的金属粉末"P"的深度或厚度，和因此由金属粉末"P"形成在端部部分64上的层的厚度(如下文进一步描述的)。在一些实施例中，构件平移机构32可使构件"C"定位，使得定位在构件"C"的端部部分64上或上方的粉末床60中的金属粉末"P"的厚度，以及因此由金属粉末"P"形成在端部部分64上的层的厚度可在大约10微米到大约50微米的范围内(例如，大约30微米)。
在粉末床60的构造可关于建造板26的孔口38的构造(例如，形状、尺寸等)时，在一些实施例中，孔口38可构造成使粉末床60的尺寸，和由此在构件"C"的形成期间的"使用的"金属粉末"P"的量最小化。例如，在一些实施例中，建造板26的孔口38包括第一截面，其限定不大于由金属构件"C"的端部部分64的第二截面限定的对应面积的135%的面积。在一些其它实施例中，建造板26的孔口38包括第一截面，其限定不大于由金属构件"C"的端部部分64的第二截面限定的对应面积的125%或115%的面积。在一些实施例中，建造板26的孔口38可模拟或另外对应于金属构件"C"的端部部分64的构造(和/或形成在端部部分64上的层的期望构造)。例如，如果构件"C"为涡轮叶片，则孔口38(和潜在地，密封件28)可至少类似于涡轮叶片的期望末端部分(例如，翼型件形状)或涡轮叶片的基部部分的形状定形，以使粉末床60的尺寸或体积(和由此用于形成涡轮叶片的末端部分的金属粉末"P"的量)最小化。
图6-9示出了设备10的附加示例性构件，以及使用设备10来形成构件"C"的端部部分64上的层以制造或形成构件"C"的示例性方法。如图6-9中所示，设备10可包括定向能量源80和束引导机构82。定向能量源80可能够操作成产生有效将金属粉末"P"熔合至金属构件"C"的端部部分64的能量束。例如，定向能量源80可为能够操作成生成适合功率的束和其它操作特征以在制造过程期间熔合金属粉末"P"的任何装置。在一些实施例中，定向能量源80可为具有输出功率密度的激光器，该输出功率密度具有大约10到100kW/mm2范围内的数量级。其它定向能量源如电子束发射器为激光器的适合备选方案。
束引导机构82可能够操作成以对应于金属构件"C"的新截面层的图案将定向能量源的能量束引导在粉末床60中的金属粉末"P"之上，如图8中所示。也如图8中所绘，束引导机构82可包括至少一个可移动镜、棱镜和/或透镜，其能够操作成以使由定向能量源80产生的束"B"可聚焦至期望的焦点"S"，并且在粉末床60中的金属粉末"P"上的平面中以适合的图案操纵至期望的位置。以该方式，定向能量源80和束引导机构82可用于将金属粉末"P"在端部部分64之上熔合到构件"C"上作为二维截面或层。束"B"可由此将金属粉末"P"的图案加热至熔合温度，其引起金属粉末"P"熔合、流动和固结(本文中称为"熔合"(或其语法上的等同物)金属粉末"P")。
如图6中所示，利用设备10制造构件"C"的方法可包括使构件"C"关于建造板26平移，如经由构件平移机构32，使得构件"C"的端部部分64定位在孔口38内(潜在地在建造表面36下方)并且与密封件28接合。建造板26的孔口38、密封件28和构件"C"的端部部分64可协作以形成用于保持金属粉末"P"的粉末床60。在此类状态期间，粉末供应机构18可使金属粉末"P"暴露，也如图6中所示。在金属粉末"P"暴露的情况下，粉末平移机构20可接着通过使暴露的金属粉末"P"沉积穿过孔口38并且在密封件28和构件"C"的端部部分64之上来填充粉末床60，如图7中所示。粉末床60可由此在构件"C"的端部部分64之上或上形成金属粉末"P"的层。如上文提到的，在一个实例中，构件"C"的端部部分64之上或上的金属粉末"P"的层的厚度在30微米到50微米的范围内。
一旦金属粉末"P"沉积在粉末床60内，并且金属粉末"P"的层由此形成在构件"C"的端部部分之上或上，如图8中所示，则定向能量源80和束引导机构82可以以一图案将能量束B引导至沉积金属粉末"P"的层，以将金属粉末"P"熔合至构件"C"上的端部部分64作为新的截面层。在新截面层形成在构件"C"的端部部分64上之后，外部热控制机构30用于形成至少新形成的截面层的温度廓线以防止裂开。另外，在新截面层形成在构件"C"的端部部分64上之后，并且潜在地在至少新形成的截面层的温度廓线的形成或部分形成期间，构件"C"可通过构件平移机构32关于建造板26和外部热控制机构30平移，如图9中所示。构件"C"可平移至粉末床60中的下位置，使得具有新形成的层的构件"C"的端部部分64定位在孔口38内(潜在地在建造表面36下方)，并且与密封件28接合，如图9中所示。构件"C"可接着在用于粉末床60中的金属粉末"P"的沉积和熔合的状态中，以形成构件"C"的端部部分64上的另一层。以该方式，使构件"C"平移、使金属粉末"P"沉积、将金属粉末"P"层熔合在构件"C"的端部部分64上，以及形成端部部分64的温度廓线可形成循环，其可执行多次来以截面层接截面层的方式制造或形成金属构件"C"。
上文所述的设备10和方法可用于潜在地连同其它方法构造构件"C"的全部或一部分。例如，为了经由上文所述的设备10和方法构造构件"C"的全部，种子构件可最初用于在其上形成第一层。在其它实施例中，为了经由上文所述的设备10和方法构造构件"C"的一部分，层可形成在之前存在的部分形成的构件"C"上。
在一些实施例中，构件"C"可为涡轮构件，如涡轮叶片。在一些此类涡轮叶片实施例中，层可由金属粉末"P"形成在涡轮叶片基部部分上，以形成涡轮叶片的末端和/或末端部分。在一些此类实施例中，涡轮叶片基部部分可通过从涡轮叶片基部部分除去之前存在的末端和/或末端部分来形成。在其它实施例中，涡轮叶片基部部分还可由金属粉末"P"的层形成，或者由另一制造过程形成。例如，可包括燕尾部、柄、平台和根部中的至少一个的涡轮叶片基部部分可使用常规铸造过程制造。翼型件的至少末端和/或末端部分(或翼型件的整体)可使用本文中所述的添加制造设备10和方法以逐层方式形成在此类涡轮叶片基部部分上。
如本文中使用的涡轮叶片末端、末端部分和基部部分可为任何构造，并且可包括任何形状和/或设计。本文中所述的设备10和方法可由粉末"P"的层形成涡轮叶片末端、末端部分和基部部分中的任一个。如上文提到的，用语"端部部分64"在本文中用于大体上表示在制作过程期间的特定时间点处的构件"C"的自由端部和邻近其的一部分。由于构件"C"逐层建立，故端部部分64随着时间的过去发展。例如，如果由设备10形成的构件"C"为涡轮叶片或其部分，则在涡轮叶片构件"C"的制造过程期间的第一时间点处的端部部分64可为所得的叶片的基部部分(例如，所得的叶片的径向内部分)。在第一时间点之后的制造过程中的第二时间点处，涡轮叶片构件"C"的端部部分64可为所得的叶片的末端部分(例如，叶片的径向外部分，如翼型件)。在第二时间点之后的制造过程中的第三时间点处，涡轮叶片构件"C"的端部部分64可为所得的叶片的末端(例如，叶片的径向最外部分或端部，如，末端盖，凹槽状末端等)。以该方式，特定时间点处的涡轮叶片构件"C"的端部部分64可为所得的叶片的任何小部分。简言之，用语"末端部分"和"端部部分"在本文中不用于表示由设备10形成的所得的构件"C"的地点或位置，而是表示在构件"C"的制造过程中的特定时间期间的构件"C"的自由端部和邻近其的一部分。
由本文中所述的添加制造设备10和方法形成的构件"C"的层不必具有均一的金属合金成分。例如，由设备10的金属粉末"P"形成的层的成分可通过在添加制造过程期间改变粉末"P"的成分来变化，以产生构件"C"的变化的层或区段。例如，涡轮叶片构件"C"的翼型件部分的基部部分可由第一金属粉末合金成分的层形成，并且翼型件部分的末端部分可由第二金属粉末合金成分的层形成。例如，用于形成翼型件部分的末端部分的第二金属粉末合金成分可具有大于用于翼型件部分的基部部分的第二金属粉末合金成分的抗氧化。
本文中公开的添加制造设备10和方法可至少部分地形成用于在高温应用中使用的任何制品、构件或结构。例如，本文中公开的设备和方法可至少部分地形成涡轮叶片、燃烧器、护罩、喷嘴、热障层和/或导叶。
前文描述了用于金属合金构件的分层制造的设备和对应方法。本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征，和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以除其中此类特征和/或步骤中的至少一些互相排斥的组合之外的任何组合来组合。
将理解的是，以上描述旨在为示范性而非限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可与彼此组合使用。此外，可作出许多改型来使特定情形或材料适于本公开的教导，而不脱离其范围。尽管本文中所述的材料的大小和类型旨在限定本公开的参数，但它们决不是限制性的，并且为示例性实施例。本领域技术人员在审阅以上描述时许多其它实施例将显而易见。因此，本公开的范围应当参照所附权利要求连同此类权利要求所赋予的等同方案的完整范围确定。
在所附权利要求中，用语"包括(including)"和"其中(in which)"用作相应用语"包括(comprising)"和"其中(wherein)"的通俗英文等同物。此外，在以下权利要求中，用语"第一"、"第二"等(如果有)仅用作标记，并且不旨在对它们的对象施加数字或位置要求。此外，以下权利要求的限制并未以器件加功能的格式撰写，并且不旨在基于35 U.S.C. §112的第六段解释，除非并且直到此类权利要求限制明确地使用短语"用于…的器件"后接没有又一个结构的功能的声明。
该书面的描述使用实例以公开本公开的若干实施例(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本公开的实施例包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本公开的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。
如本文中使用的，以单数叙述并且冠以词语"一"或"一个"的元件或步骤应当理解为未排除多个所述元件或步骤，除非明确指出此类排除。此外，提到本公开的"一个实施例"不旨在解释为排除也并入叙述的特征的附加实施例的存在。此外，除非明确相反指出，否则"包括"、"包含"或"具有"带特定性质的元件或多个元件的实施例可包括不具有该性质的附加此类元件。
虽然已经结合仅有限数量的实施例来详细描述本发明，但应当容易理解，本发明不限于此类公开的实施例。相反，可修改本公开，以并入迄今未描述但与本公开的精神和范围相称的任何数量的变型、更改、替换或等同布置。另外，虽然已经描述了本发明的多种实施例，但将理解，本公开的方面可包括所描述的实施例中的仅一些。因此，本公开不视为由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (10)

1.一种用于制造金属构件(C)或其部分的设备(10)，包括：
建造板(26)，其包括建造表面(36)、底表面(37)和在所述底表面(37)与所述建造表面(36)之间延伸穿过所述建造板(26)的孔口(38)；
促动器(55)，其能够操作成使金属构件(C)相对于所述建造板(26)平移，使得所述金属构件(C)的端部部分(64)定位在所述建造板(26)的所述孔口(38)内和在所述建造表面(36)下方；
密封件(28)，其联接在所述建造板(26)的所述孔口(38)内，并且构造成接合所述金属构件(C)的所述端部部分(64)；以及
外部热控制机构(30)，其定位成邻近所述建造板(26)的所述底表面(37)，并且能够操作成形成所述端部部分(64)的预定温度廓线以防止所述构件(C)裂开，
其中所述建造板(26)的所述孔口(38)、所述密封件(28)和所述金属构件(C)的所述端部部分(64)协作以形成构造成将预定成分的金属粉末(P)保持在其中的粉末床(60)。
2.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述建造板(26)的所述孔口(38)包括第一截面，其限定不大于由所述金属构件(C)的所述端部部分(64)的第二截面限定的面积的135%的面积。
3.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述外部热控制机构(30)关于所述建造板(26)成固定位置关系。
4.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述建造板(26)为非金属的。
5.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述设备(10)还包括温度反馈机构，其根据所述温度廓线经由所述外部热控制机构(30)控制所述端部部分(64)的温度。
6.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述密封件(28)关于所述粉末床(60)内的至少所述金属粉末(P)封闭所述孔口(38)。
7.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述设备还包括定向能量源(80)，其能够操作成产生适合于将所述粉末床(60)中的所述金属粉末(P)熔合在所述金属构件(C)的所述端部部分(64)上的能量束。
8.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述设备还包括形成大致无氧气氛的不透气的建造封壳(12)，其中至少所述粉末床(60)定位在所述大致无氧气氛内。
9. 根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述设备还包括：
所述预定成分的所述金属粉末(P)的源；以及
传递机构(20)，其能够操作成将金属粉末(P)从所述源传递并且以所述金属粉末(P)大致填充所述粉末床(60)。
10.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述外部热控制机构(30)包括在所述金属构件(C)定位在所述孔口(38)内时围绕所述金属构件(C)延伸的至少一个感应线圈，并且其中所述建造板(26)由电绝缘材料形成，所述电绝缘材料能够操作成防止所述至少一个感应线圈将所述建造板(26)加热至所述金属粉末(P)的烧结温度。
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