CN109562451A - 用于促进增材制造后的优先回收的定制金属粉末原料 - Google Patents

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Abstract

公开了用于增材制造的定制金属粉末原料，以及自其回收废物流的方法。可预先选择原料颗粒的一种或多种特征，然后生产定制金属粉末原料。在定制金属粉末原料被用于增材制造操作中之后，可获得废物粉末并使之经受一种或多种预定的粉末回收方法。至少部分地由于预先选择的颗粒特征，在粉末回收期间，至少一些第一颗粒优先与至少一些第二颗粒分离。

Description

用于促进增材制造后的优先回收的定制金属粉末原料
背景技术
增材制造定义为“与减材制造方法相反，通常一层叠一层地接合材料以根据3D模型数据制造物体的工艺。”ASTM F2792-12a，标题为“增材制造技术的标准术语”。可在一些增材制造技术如粘结剂喷射、粉末床融合或定向能量沉积中使用粉末以生产增材制造零件。有时使用金属粉末来生产基于金属的增材制造零件。
附图说明
图1为用于分离预定金属粉末原料的机械分离方案的一个实施方案的示意图。
图2为用于分离预定金属粉末原料的另一机械分离方案的一个实施方案的示意图。
图3为用于分离预定金属粉末原料的电磁分离方案的一个实施方案的示意图。
发明内容
大体上说，本公开涉及用于增材制造中的定制金属粉末原料，以及此类金属粉末的一种或多种类型颗粒的相应优先回收。在一个方面，定制金属粉末原料可包括至少第一体积的第一颗粒类型(“第一颗粒”)和第二体积的第二颗粒类型(“第二颗粒”)。定制金属粉末原料可包括另外的类型和体积的颗粒(第三体积、第四体积等)。第一颗粒和第二颗粒中的至少之一包含其中具有至少一种金属的金属颗粒。在一个实施方案中，第一颗粒和第二颗粒都包含金属颗粒，并且相对于每体积的颗粒来说，颗粒的金属可相同或不同。预先选定第一颗粒的至少一种特征，第一颗粒的所选特征不同于第二颗粒的特征。例如，第一颗粒的颗粒的维度和/或物理性质可基于要采用的粉末回收方法预定。因此，所选颗粒特征可与预定的粉末回收方法有关。在一个实施方案中，还预先选定第二颗粒的一种或多种特征以促进它们的优先回收。
在预先选定颗粒特征之后，可生产包含第一颗粒和第二颗粒的定制金属粉末原料并随后用于增材制造工艺中。在采用定制金属粉末原料的一个或多个增材制造步骤之后，可获得金属粉末的废物部分并使之经受一种或多种预定的粉末回收方法。废物部分可具有第一颗粒的废物体积分数(WP-Vf1P)和第二颗粒的废物体积分数(WP-Vf2P)。在一个实施方案中，预定的粉末回收方法可产生第一回收体积的颗粒。至少部分地由于第一颗粒(和任选地第二颗粒)的预先选定颗粒特征，在粉末回收期间，至少一些第一颗粒优先与至少一些第二颗粒分离。例如，预定的粉末回收方法可包括机械分离(例如，过筛、浮选、振动分离、过滤、离心等)，其中优先分离不同尺寸和/或形状的颗粒。分离可在潮湿和/或干燥环境中完成。因此，第一回收体积包括第一颗粒的第一回收体积分数(RV1-VflP)。由于优先分离，故第一颗粒的第一回收体积分数超过第一颗粒的废物体积分数，(RV1-VflP)>(WP-VflP)。相应地，也可回收第二回收体积，该第二回收体积包括第二颗粒的回收体积分数(RV2-Vf2P)。由于优先分离，故第二颗粒的第二回收体积分数超过第二颗粒的废物体积分数，(RV2-Vf2P)>(WP-Vf2P)。
A.预定的颗粒特征
如上所述，可预先选择第一和/或第二体积的颗粒(和/或第三体积、第四体积等的颗粒)的一种或多种特征以促进增材制造工艺之后经由一种或多种预定的粉末回收方法进行颗粒的分离。在一种方法中，预先选择的特征为维度特征，如颗粒的尺寸和/或形状。例如，第一颗粒可具有第一尺寸(例如，相对大)，第二颗粒可具有不同的尺寸(例如，相对小)。因此，在过筛期间，第一颗粒可优先与第二颗粒分离。作为另一个实例，第一颗粒可具有第一形状(例如，大体球形)，第二颗粒可具有不同的形状(例如，矩形、锯齿状、椭圆形)。在一个实施方案中，第一颗粒具有第一颗粒尺寸分布，第二颗粒具有不同于第一颗粒尺寸分布的第二颗粒尺寸分布。在一个实施方案中，第一颗粒和第二颗粒尺寸分布仅部分重叠(例如，分别在第一颗粒和第二颗粒尺寸分布的D90-D99和D10-D01附近重叠)。在一个实施方案中，第一颗粒和第二颗粒尺寸分布不重叠(例如，分别在第一颗粒和第二颗粒尺寸分布的D90-D99和D10-D01之间无重叠)。
在另一方法中，预先选择的特征为物理性质，如密度、磁性或静电荷。例如，第一颗粒可具有第一密度(例如，相对重)，第二颗粒可具有不同的密度(例如，相对轻)。因此，在浮选、空气分级和/或振动分离操作期间，第一颗粒可优先与第二颗粒分离。作为另一个实例，第一颗粒可具有第一磁势(例如，相对磁性)，第二颗粒可具有第二磁势(例如，相对非磁性)。因此，在电磁分离操作期间，第一颗粒可优先与第二颗粒分离。作为另一个实例，第一颗粒可具有第一表面电荷(例如，相对正)，第二颗粒可具有第二表面电荷(例如，相对负)。因此，在静电分离期间，第一颗粒可优先与第二颗粒分离。
B.定制金属粉末原料的颗粒
如上所述，定制金属粉末原料可包含至少第一颗粒和第二颗粒。定制金属粉末原料还可包含另外的类型和体积的颗粒(第三体积、第四体积等)。第一颗粒和第二颗粒中的至少之一包含其中具有至少一种金属的金属颗粒。
如本文所用，“金属粉末”是指包含多个金属颗粒、任选地具有一些下文所述非金属颗粒的材料。金属粉末的金属颗粒可具有预先选择的物理性质和/或预先选择的组成，从而促进定制增材制造产品的生产。金属粉末可用在金属粉末床中以经由增材制造来生产定制产品。类似地，金属粉末的任何非金属颗粒可具有预先选择的物理性质和/或预先选择的组成，从而促进定制增材制造产品通过增材制造的生产。非金属粉末可用在金属粉末床中以经由增材制造来生产定制产品。
如本文所用，“金属颗粒”是指包含至少一种金属的颗粒。金属颗粒可以是单金属颗粒、多金属颗粒，和金属-非金属(M-NM)颗粒，如下文所述。金属颗粒可例如经由气体雾化来产生。
如本文所用，“颗粒”是指一种微小片段物，其尺寸适用于粉末床的粉末(例如5微米到100微米的尺寸)。颗粒可以通过例如气体雾化来产生。
出于本专利申请的目的，“金属”是以下元素之一：铝(Al)、硅(Si)、锂(Li)、碱土金属中的任何适用元素、过渡金属中的任何适用元素、后过渡金属中的任何适用元素，和稀土元素中的任何适用元素。
如本文所用，碱土金属中的适用元素是铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)和锶(Sr)。
如本文所用，过渡金属中的适用元素是下表1中所示的任何金属。
表1-过渡金属
如本文所用，后过渡金属中的适用元素是下表2中所示的任何金属。
表2-后过渡金属
族 13 14 15
第4周期 Ga Ge
第5周期 In Sn
第6周期 Pb Bi
如本文所用，稀土元素中的适用元素是钪、钇，和十五种镧系元素中的任一种。镧系元素是原子序数57到71、从镧到镥的十五种金属化学元素。
如本文所用，非金属颗粒是基本上不含金属的颗粒。如本文所用，“基本上不含金属”是指颗粒不包括任何金属，除非其作为杂质存在。非金属颗粒包括例如氮化硼(BN)和碳化硼(BC)颗粒、碳基聚合物颗粒(例如，短链或长链烃(支链或非支链))、碳纳米管颗粒、以及石墨烯颗粒等。非金属材料也可呈非微粒形式以有助于增材制造产品的生产或最终完成。
在一个实施方案中，至少一些金属颗粒基本上由单金属组成(“单金属颗粒”)。单金属颗粒可基本上由可用于生产产品的任何一种金属组成，如上文所定义的任何金属。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由铝组成。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由铜组成。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由锰组成。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由硅组成。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由镁组成。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由锌组成。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由铁组成。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由钛组成。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由锆组成。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由铬组成。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由镍组成。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由锡组成。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由银组成。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由钒组成。在一个实施方案中，单金属颗粒基本上由稀土元素组成。
在另一个实施方案中，至少一些金属颗粒包含多种金属(“多金属颗粒”)。举例来说，多金属颗粒可包含上述金属定义中所列的任何金属中的两种或更多种。在一个实施方案中，多金属颗粒基本上由铝合金组成。在一个实施方案中，多金属颗粒基本上由钛合金组成。在一个实施方案中，多金属颗粒基本上由镍合金组成。在一个实施方案中，多金属颗粒基本上由钴合金组成。在一个实施方案中，多金属颗粒基本上由铬合金组成。在一个实施方案中，多金属颗粒基本上由钢组成。
在一个实施方案中，金属粉末的至少一些金属颗粒为金属-非金属(M-NM)颗粒。金属-非金属(M-NM)颗粒包括至少一种金属和至少一种非金属。非金属元素的实例包括氧、碳、氮和硼。M-NM颗粒的实例包括金属氧化物颗粒(例如，Al2O3)、金属碳化物颗粒(例如，TiC)、金属氮化物颗粒(例如，Si3N4)、金属硼化物(例如，TiB2)以及它们的组合。
定制金属粉末原料的金属颗粒和/或非金属颗粒可具有定制的物理性质。举例来说，粉末的颗粒尺寸、颗粒尺寸分布和/或颗粒形状可预先选择。在一个实施方案中，至少一些颗粒的一种或多种物理性质被定制，以便控制以下中的至少一种：金属粉末的密度(例如，容积密度和/或敲紧密度)、流动性，和/或金属粉末床的空隙体积百分数(例如，金属粉末床的孔隙率百分数)。举例来说，通过调节颗粒的颗粒尺寸分布，可限制粉末床中的空隙，从而降低粉末床的空隙体积百分数。继而可产生实际密度接近于理论密度的增材制造产品。就此而言，金属粉末可以包含具有不同尺寸分布的粉末的掺混料。举例来说，金属粉末可包含具有第一颗粒尺寸分布的第一颗粒与具有第二颗粒尺寸分布的第二颗粒的掺混料，其中所述第一颗粒和第二颗粒尺寸分布是不同的。金属粉末可还包含具有第三颗粒尺寸分布的第三颗粒、具有第四颗粒尺寸分布的第四颗粒等。因此，尺寸分布特征，如中值颗粒尺寸、平均颗粒尺寸和颗粒尺寸标准差等，可通过将具有不同颗粒尺寸分布的不同金属粉末掺混来定制。
在一个实施方案中，最终的增材制造产品实现了产品理论密度的98％内的密度。在一个实施方案中，最终的增材制造产品实现了产品理论密度的98.5％内的密度。在又一个实施方案中，最终的增材制造产品实现了产品理论密度的99.0％内的密度。在一个实施方案中，最终的增材制造产品实现了产品理论密度的99.5％内的密度。在又一个实施方案中，最终的增材制造产品实现了产品理论密度的99.7％内或更高的密度。
定制金属粉末原料可包含单金属颗粒、多金属颗粒、M-NM颗粒和/或非金属颗粒的任何组合以产生增材制造产品，其任选地具有任何预先选择的物理性质。举例来说，金属粉末可包含第一类型的金属颗粒与第二类型的颗粒(金属或非金属)的掺混料，其中第一类型的金属颗粒类型不同于第二类型(在组成上不同、在物理上不同或两者)。金属粉末可以进一步包含第三类型的颗粒(金属或非金属)、第四类型的颗粒(金属或非金属)等。在增材制造产品的整个增材制造期间，金属粉末可以是相同的金属粉末，或者在增材制造过程期间，金属粉末可改变。
C.增材制造
如上所述，定制金属粉末原料用于至少一种增材制造操作中。如本文所用，“增材制造”是指“与减材制造方法相反，通常一层叠一层地接合材料以根据3D模型数据制造物体的工艺”，如标题为“增材制造技术的标准术语”的ASTM F2792-12a中所定义。本文所述的增材制造产品可通过此ASTM标准中描述的利用颗粒的任何适当的增材制造技术制造，如粘结剂喷射、定向能量沉积、材料喷射或粉末床融合等。
在一个实施方案中，使用金属粉末床来产生增材制造产品(例如，定制增材制造产品)。如本文所用，“金属粉末床”是指包含金属粉末的床。在增材制造期间，可以使不同组成的颗粒熔融(例如快速熔融)且然后凝固(例如在均匀混合缺乏的情况下)。因此，可产生具有均匀或非均匀微结构的增材制造产品。
在采用定制金属粉末原料的一个或多个增材制造步骤之后，可获得废物粉末并使之经受预定的粉末回收方法。例如，在粘结剂喷射期间，仅一部分原料将被用来生产增材制造零件。如下所述，对于随后的回收，原料的至少一些未使用部分可以废物粉末原料的形式回收。
D.粉末回收
如上所述，金属粉末原料经过定制以促进增材制造步骤之后经由一种或多种预定的粉末回收方法进行至少第一颗粒与第二颗粒的分离。预定的粉末回收方法可以是优先分离废物粉末的不同颗粒的任何合适的方法和设备。在一个实施方案中，预定的粉末回收方法包括机械分离，如过筛、浮选、空气分级、振动分离、过滤和/或离心等。分离可在潮湿和/或干燥环境中完成。在另一个实施方案中，预定的粉末回收方法包括电磁和/或静电分离。
图1中示意了机械分离方案之一。在所示实施方案中，具有预定颗粒尺寸的金属粉末原料(10)经由喷嘴(20)提供给基材(15)。使用激光器(30)和相应的控制系统(未示出)来从金属粉末原料(10)生产增材制造零件(40)。包含一部分金属粉末原料(10)的废物粉末(50)被提供给筛(60、62、64、66)。筛(60、62、64、66)的孔(未示出)可对应于金属粉末原料(10)的预定颗粒尺寸。继而，并且至少由于金属粉末原料(10)的预定颗粒尺寸，金属粉末原料(10)的颗粒可经由筛(60、62、64、66)的孔分离成定制的回收颗粒流(70、72、74、76)。应理解，筛上示意的尺寸(90μm、75μm、50μm和25μm)仅是用于示意该方案的非限制性实例筛尺寸；实践中可使用任何适当的筛尺寸。
图2中示意了另一个机械分离方案，其使用螺旋分离器(80)。在所示实施方案中，具有预定颗粒密度的金属粉末原料(10)经由喷嘴(20)提供给基材(15)。使用激光器(30)和相应的控制系统(未示出)来从金属粉末原料(10)生产增材制造零件(40)。在图2的实施方案中，包含一部分金属粉末原料(10)的废物粉末(50)被提供给螺旋分离器(80)。至少由于预定的颗粒密度，金属粉末原料(10)的颗粒可经由螺旋分离器(80)分离成定制的回收颗粒流(70、72、74、76)。
图3中示意了电磁分离方案的一个实施方案。在所示实施方案中，具有预定磁性性质的金属粉末原料(12)经由喷嘴(20)提供给基材(15)。具体而言，至少第一颗粒(13)具有第一预定磁性性质(例如，相对非磁性)，并且至少第二颗粒(14)具有第二预定磁性性质(例如，相对磁性)。使用激光器(30)和相应的控制系统(未示出)来从金属粉末原料(12)生产增材制造零件(40)。在图3的实施方案中，废物粉末(52)被提供给电磁分离器(90)，在这里，第二颗粒(14)被吸引到电磁分离器(90)并因此附着到电磁分离器(90)的外表面(91)。相对非磁性的第一颗粒(13)不附着到外表面(91)，并在电磁分离器(90)旋转时与第二颗粒(14)分离，例如由于重力，从而制得第一回收颗粒流(92)。可从外表面(91)移除第二颗粒(14)，如通过机械刮刀(85)，从而形成第二回收颗粒流(94)。
虽然已详细描述了本文所描述的新技术的各种实施方案，但显而易见，本领域技术人员将想到那些实施方案的修改和改编。不过，应明确地理解，此类修改和改编在本公开技术的精神和范围内。

Claims (8)

1.一种方法，所述方法包括：
为具有第一颗粒和第二颗粒的金属粉末的第一颗粒选择至少一种第一颗粒特征；
其中所述第一颗粒特征不同于所述第二颗粒的一种或多种颗粒特征；并且
其中所述第一颗粒特征与预定的粉末回收方法有关；并且
其中所述第一颗粒和第二颗粒中的至少之一包含金属；
产生具有所述第一颗粒和第二颗粒的金属粉末，所述第一颗粒具有所述至少一种第一颗粒特征；
在增材制造设备中利用所述金属粉末来生产增材制造产品；
结合所述利用步骤，获得所述金属粉末的废物部分，所述废物部分具有第一颗粒的废物体积分数(WP-Vf1P)；以及
使所述废物部分经受预定的粉末回收方法，其中所述经受步骤包括因所述至少一种第一颗粒特征而优先将所述废物部分的至少一些所述第一颗粒与至少一些所述第二颗粒分离，从而产生具有第一颗粒的第一回收体积分数(RV1-Vf1P)的第一回收体积；
其中所述第一颗粒的第一回收体积分数超过所述第一颗粒的废物体积分数，(RV1-Vf1P)>(WP-Vf1P)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述废物部分包含第二颗粒的废物体积分数(WP-Vf2P)，所述方法包括：
从所述废物部分回收第二回收体积；
其中所述第二回收体积包括第二颗粒的回收体积分数(RV2-Vf2P)；并且
其中所述第二颗粒的回收体积分数超过所述第二颗粒的废物体积分数，(RV2-Vf2P)>(WP-Vf2P)。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述第一颗粒特征为所述第一颗粒的维度特征和物理性质特征中的至少之一。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述维度特征为所述第一颗粒的形状和尺寸中的至少之一。
5.根据权利要求3-4中任一项所述的方法，其中所述物理性质特征为所述第一颗粒的磁性、表面电荷和密度中的至少之一。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述预定的粉末回收方法包括机械分离。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述机械分离为过筛、浮选、过滤、离心、空气分级和振动分离中的至少之一。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述预定的粉末回收方法为电磁分离和静电分离中的至少之一。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020072109A1 (en) * 2018-10-04 2020-04-09 Arconic Inc. System and method for producing gradient structures in a powder bed, and articles produced therefrom
CN109648082B (zh) * 2019-01-24 2021-08-06 华南理工大学 一种钛镍形状记忆合金的4d打印方法及应用
EP3705205A1 (de) * 2019-03-04 2020-09-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur additiven fertigung eines bauelements sowie computerprogramm
CN111036901A (zh) * 2019-12-10 2020-04-21 西安航天发动机有限公司 一种多材料零件的激光选区熔化成形方法
KR102230028B1 (ko) * 2019-12-31 2021-03-19 주식회사 이에스 파우더 회수 재생 장치 및 이를 이용한 파우더 회수 방법
CN113305059B (zh) * 2021-05-31 2023-04-07 江苏威拉里新材料科技有限公司 一种3d打印金属粉料清洁装置
CN114134359B (zh) * 2021-12-01 2022-07-12 东北大学 一种使用球形钛合金粗粉末制造钛合金材料的方法
DE102022103238B3 (de) 2022-02-11 2023-06-01 Dyemansion Gmbh Anlage und Verfahren zum Bearbeiten von additiv gefertigten Kunststoffbauteilen

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006098178A1 (ja) * 2005-03-15 2006-09-21 Taiheiyo Cement Corporation 異物粒子の分離方法
US20100192806A1 (en) * 2009-01-23 2010-08-05 Eos Gmbh Electro Optical Systems Method and system for recycling remaining powder of an equipment for generatively manufacturing three-dimensional objects
CN103801464A (zh) * 2014-02-28 2014-05-21 广州丽格打印耗材有限公司 粉末回收装置
WO2015075539A1 (ru) * 2013-11-21 2015-05-28 Юрий Александрович ЧИВЕЛЬ Способ получения объемных изделий из порошков и устройство для его осуществления
US20150298397A1 (en) * 2014-04-22 2015-10-22 Microjet Technology Co., Ltd. Powder recycling system
CN105033265A (zh) * 2015-08-26 2015-11-11 硕威三维打印科技（上海）有限公司 一种激光成型旧粉末回收再利用的系统及方法
CN105772712A (zh) * 2016-03-09 2016-07-20 北京理工大学 一种基于差异化粒径的多材质增材制造粉末分离方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060214335A1 (en) * 2005-03-09 2006-09-28 3D Systems, Inc. Laser sintering powder recycle system
US10434545B2 (en) * 2014-01-17 2019-10-08 United Technologies Corporation Particle separator for an additive manufacturing system and method of operation

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006098178A1 (ja) * 2005-03-15 2006-09-21 Taiheiyo Cement Corporation 異物粒子の分離方法
US20080135459A1 (en) * 2005-03-15 2008-06-12 Mitsuhiro Ito Method of Separating Foreign Particles
US20100192806A1 (en) * 2009-01-23 2010-08-05 Eos Gmbh Electro Optical Systems Method and system for recycling remaining powder of an equipment for generatively manufacturing three-dimensional objects
WO2015075539A1 (ru) * 2013-11-21 2015-05-28 Юрий Александрович ЧИВЕЛЬ Способ получения объемных изделий из порошков и устройство для его осуществления
CN103801464A (zh) * 2014-02-28 2014-05-21 广州丽格打印耗材有限公司 粉末回收装置
US20150298397A1 (en) * 2014-04-22 2015-10-22 Microjet Technology Co., Ltd. Powder recycling system
CN105033265A (zh) * 2015-08-26 2015-11-11 硕威三维打印科技（上海）有限公司 一种激光成型旧粉末回收再利用的系统及方法
CN105772712A (zh) * 2016-03-09 2016-07-20 北京理工大学 一种基于差异化粒径的多材质增材制造粉末分离方法

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