CN109153078B - 配备有在厚度上部分挖空的面板形式加强件的增材制造板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及增材制造板(10)，该板(10)包括主体(32)，所述主体(32)为面板形式，并且主体(32)包括上表面，在所述上表面上直接制造部件。所述增材制造板包括加强件(12)，所述加强件(12)与主体(32)分离并且附接至主体的下表面(34)，所述加强件(12)为面板(36)的形式并且面板(36)在其厚度(E36)上仅部分地挖空。加强件(12)帮助避免增材制造板在增材制造过程中的过度变形并且可重复使用。
Description
技术领域
本发明属于粉末基增材制造领域，其通过使用激光束和/或电子束烧结或熔化该粉末的颗粒而进行。
更具体地，本发明涉及所制造的部件的几何质量。
背景技术
烧结或熔化粉末颗粒是在制造的部件中产生残余应力的制造过程，并且这些残余应力可能导致制造这些部件的增材制造板的明显变形。明显变形被理解为十分之几毫米到几毫米的变形，变形的幅度根据粉末的类型和所制造的部件的几何形状而变化。
第一个缺点是当增材制造板在制造过程中明显变形时，不再能够遵守尺寸制造公差而制造由该板支撑的部件。
另一个缺点是，在通过粉末床沉积
的增材制造的范围内，制造板的明显变形可能导致在制造部件的同时粉末床沉积设备的辊和/或刮刀在部件上摩擦。在制造部件的同时辊的这种摩擦会损坏部件并且导致增材制造机器的长时间停止。
因此，本发明的目的是应对至少一个上述缺点。
发明内容
为此，本发明的主题是一种增材制造板，其旨在充当通过增材制造过程制造至少一个部件的支撑件，该板包括充当制造支撑件的整体式主体，该主体采用面板的形式，该面板的长度和宽度大于该面板的厚度，并且主体包括上表面，在该上表面上直接制造部件。
根据本发明，增材制造板包括加强件，该加强件独立于主体并且固定至主体的下表面，该加强件也采用长度和宽度大于厚度的面板的形式，并且形成该加强件的面板在其厚度上挖空。
仍然根据本发明，形成加强件的面板并非在其整个厚度上挖空。优选地，面板中形成的挖空部分仅在面板的下表面上打开而不在该面板的上表面上打开。
通过增加增材制造板的刚性，根据本发明的加强件在制造过程中应对增材制造板的过度变形，从而能够遵守制造的部件的制造公差并且避免增材制造机器的长时间停止。
根据另一个优点，当该板过于磨损时可以从增材制造板中移除加强件并且将其重新安装在新板上，然后将由新板和加强件形成的组件机械加工至所需公差。
有利地，当将板和制造的部件放置在炉中从而进行热处理以消除由于制造过程造成的制造的部件的残余应力时，加强件还能够限制增材制造板的变形。
最后，通过在其厚度上挖空，加强件在赋予增材制造板的刚性和它所代表的附加重量之间提供了更好的折衷。
附图说明
通过以下描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。通过以非限制性示例给出的该描述参考附图，其中：
-图1是说明在增材制造机器中使用根据本发明的配备有加强件的增材制造板的视图，
-图2是根据本发明的配备有加强件的增材制造板的立体仰视图，
-图3是根据本发明的配备有加强件的增材制造板的横截面图，
-图4是在增材制造板下安装根据本发明的加强件的分解图，并且
-图5是由根据本发明的配备有加强件的增材制造板提供的定位装置的详细视图。
具体实施方式
本发明涉及一种配备有加强件的增材制造板。
如图1所示，增材制造板10及其加强件12旨在用在实施增材制造过程的增材制造机器(在图1中部分显示)中。
更具体地，使用板10及其加强件12通过粉末床沉积实施增材制造过程。
为此，板10及其加强件12安装在致动器14(例如柱塞的活塞或无止螺杆的端部)上，使得板10及其加强件12能够在制造套筒16内以竖直平移的方式滑动，所述制造套筒16与增材制造机器的制造室18连通。
以已知的方式，增材制造机器在其制造室18中包括用于在板10上逐次沉积多层增材制造粉末的沉积设备20以及至少一个用于发射光束24的设备22，所述光束24可以是激光束、电子束或任何其它合适的光束。
如图1所示，致动器14能够以竖直平移TV的方式驱动板10及其加强件12直至制造室18的工作平面P18，然后在通过沉积设备20每次新沉积新的粉末层之后，致动器14可以逐步降低板10及其加强件12。
在每次沉积新的粉末层时，根据由待制造的部件26的形状确定的轮廓烧结或熔化该新粉末层的颗粒。在本发明的情况下，在增材制造板的上表面28上直接制造部件26。在上表面28上直接制造应理解为是指在制造过程结束时部件26固定至制造板10，然后必须例如通过使用金属丝切割从而与板10分离。
为了将板10及其加强件12固定至致动器14，提供连接设备30。在本发明的情况下，该连接设备30优选地采用圆形截面的吸盘的形式，这种连接设备在板变形的情况下具有较低的堵塞风险并且在与粉末接触时具有比机械锁定装置更低的故障或过早磨损的风险。
如图2所示，板10包括充当制造支撑件的整体式主体32。该整体式主体32采用面板的形式，该面板的长度L32和宽度W32大于该面板的厚度E32。作为参考，长度L32和宽度W32大约是该面板的厚度E32的十倍。
在图2所示的实施方案中，形成主体32的面板的长度L32和宽度W32相等并且大约为三十五厘米。
如上所述，主体32包括上表面28，在上表面28上直接制造部件26。
由于本发明优选属于由金属合金制成的部件26的增材制造的范围内，所以主体也由金属合金制成，优选地，对于含有马氏体时效钢的增材制造粉末由25CD4钢制成，或者对于含有钛的增材制造粉末由钛合金制成，或者对于含铝的增材制造粉末由铝合金制成。
为了在制造公差内制造部件26并且避免增材制造机器的长时间停止，根据本发明的板10配备有加强件12，所述加强件12独立于主体32并且固定至主体32的下表面34。
仍然根据本发明，该加强件12采用面板36的形式，所述面板36的长度L36和宽度W36大于其厚度E36，并且形成该加强件12的面板36在其厚度E36上挖空。作为参考，长度L36和宽度W36大约为该面板36的厚度E36的6至7倍。
为了更容易地将配备有加强件12的板10运输到传送带上并且允许在板10和制造套筒16之间安装密封件，面板36的宽度W36小于主体32的宽度W32并且长度L36小于主体32的长度L32。
优选地，形成加强件12的面板36也由金属合金制成，优选地由S355钢制成。
根据本发明并且为了降低其制造成本，板10的主体32和加强件12的面板36通过翻砂铸造过程和之后的机械加工批量制得。
有利地，在增材制造过程之后并且在从增材制造室18中取出板10和部件26之后，当将该板10和制造的部件26放置在炉中从而进行热处理以消除由于制造过程造成的部件26的残余应力时，加强件还能够通过保持与板10一体而改进板10的刚性。
根据另一个优点，在板10在增材制造过程中或在热处理炉中可能经受的高温(例如约500℃)下，加强件12能够改进板10的刚性。
如上所述，形成加强件12的面板36在其厚度E36上挖空，从而限制施加在板10上的附加重量。
为了确保连接吸盘30的正确操作而无需在加强件12和板10之间提供完美紧密的连接，形成加强件12的面板36并未在其整个厚度E36上挖空。如图3所示，面板36中形成的挖空部分40仅在面板36的下表面37上打开而不在其上表面42上打开。
优选地，挖空部分40在面板36的下表面37上打开，从而避免在面板36与主体32之间捕获增材制造粉末的颗粒。
尽管存在挖空部分40，为了优化在板10上赋予的刚性，形成加强件12的面板36在其厚度E36上挖空成在其宽度W36及其长度L36上呈现肋状结构。
优选地，面板36的肋38围绕中心岛C形成多个分支，所述中心岛C位于形成加强件12的面板36的宽度W36和长度L36的中心。因此，通过从中心岛C延伸，肋38在加强件12并因此在板10上赋予最佳刚性。
在最佳配置中，肋38围绕中心岛C形成八个分支，围绕中心岛C每45°延伸一个分支。
为了通过具有圆形截面的吸盘30将板10及其加强件12固定至致动器14，面板36包括下表面37，所述下表面37具有环形支承表面44用于接收具有圆形截面的吸盘30。该环形支承表面44围绕肋38。由肋38形成的每个分支因此在中心岛C和该环形支承表面44之间延伸。
如图3至图5所示，面板36包括抵靠主体32的下表面34的上表面42。
为了保持这种接触，贯穿面板36而设置镗孔46和螺钉48。更具体地，通过一排四个螺钉48保持面板36的每个边缘50。
为了将加强件12更容易地安装在板10上，设置两个定心销52，所述两个定心销52突出进入面板36的两个相对的角部56中，定心镗孔54面向定心销52设置在主体32中。
为了确保配备有加强件12的板10在增材制造机器内并且例如相对于致动器14的定位(mise en référence)，面板36在两个相对的角部56中并入两个定心装置58。由于定心装置58被放置在为此目的而设置在面板36中的壳体59中，因此并入了定心装置58。
每个定心装置58包括壳体60，所述壳体60使得配备有加强件12的板10在增材制造机器内定位，例如相对于致动器14或自动传送板的设备定位。
并行地，还在每个定心装置58与加强件12之间设置定位装置。优选地，这些定位装置包括固定在面板36中的两个销62和64，并且定心装置58包括用于接收第一销62的镗孔66和接收第二销64的椭圆孔68，所述椭圆孔68允许第二销64围绕中心岛C在径向方向上平移移动，从而避免超静定定位。
有利地，销62或64中的一者也可以用于使加强件12相对于板10定位。
当然，与销62和64并行地，在定心装置58与面板36之间提供螺钉紧固件70。
有利地，定心装置58由具有热机械特性的材料制成，该热机械特性适于抵抗磨损和/或承受高温而不会降低其几何精度。这使得可以在具有相同加强件的新板上或在具有另一加强件的新板上重新使用这些定心装置58。然而，在过早磨损的情况下，定心装置58也可以独立于加强件12和板10进行更换。
本发明还涉及包括配备有如上所述的加强件12的增材制造板10的增材制造机器，以及配备有加强件12的增材制造板10在增材制造过程中的用途。
Claims (9)
1.一种增材制造板(10)，其旨在充当通过增材制造过程制造至少一个部件(26)的支撑件，该板(10)包括充当制造支撑件的整体式主体(32)，该主体(32)采用面板形式，该面板的长度(L32)和宽度(W32)大于该面板的厚度(E32)，并且主体(32)包括上表面(28)，在所述上表面(28)上直接制造部件(26)，所述增材制造板包括加强件(12)，所述加强件(12)独立于主体(32)并且固定至主体的下表面(34)，该加强件(12)采用长度(L36)和宽度(W36)大于厚度(E36)的面板(36)的形式，并且形成该加强件(12)的面板(36)在其厚度(E36)上挖空，所述增材制造板的特征在于，形成加强件(12)的面板(36)并未在其整个厚度(E36)上挖空。
2.根据前一权利要求所述的增材制造板(10)，其中所述形成加强件(12)的面板(36)中形成的挖空部分(40)仅在形成加强件(12)的面板(36)的下表面(37)上打开而不在该面板的上表面(42)上打开。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的增材制造板(10)，其中形成所述加强件(12)的面板(36)在其厚度(E36)上挖空从而在其宽度(W36)及其长度(L36)上呈现肋状结构。
4.根据权利要求3所述的增材制造板(10)，其中形成所述加强件(12)的面板(36)的肋(38)围绕中心岛(C)形成数个分支，所述中心岛(C)位于形成加强件(12)的面板(36)的宽度(W36)和长度(L36)的中心。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的增材制造板(10)，其中所述形成加强件(12)的面板(36)的宽度(W36)小于所述主体(32)的宽度(W32)并且长度(L36)小于所述主体(32)的长度(L32)。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的增材制造板(10)，其中形成所述加强件(12)的面板(36)包括下表面(37)，所述下表面(37)具有环形支承表面(44)以用于接收具有圆形截面的吸盘(30)。
7.根据权利要求1至2中任一项所述的增材制造板(10)，其中所述形成加强件(12)的面板(36)在两个相对的角部(56)中并入两个定心装置(58)。
8.一种增材制造机器，其包括配备有加强件(12)的根据权利要求1至7中任一项所述的增材制造板(10)。
9.一种增材制造方法，其使用配备有加强件(12)的根据权利要求1至7中任一项所述的增材制造板(10)。
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