CN109590465A - 改型框架和重涂系统 - Google Patents

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Abstract

一种改型框架和重涂系统。本公开涉及用于具有改进的粉末分配能力的增材制造的方法和设备。具体地，本公开的方法和设备采用粉末分配轮叶，以改善粉末从料斗的横向沉积。这些方法和设备具有降低粉末开销成本、减轻相关健康和环境风险以及提高制造效率的潜力。

Description

改型框架和重涂系统
技术领域
本公开涉及用于增材制造的改进的方法和设备。更具体地，本公开涉及改进粉末涂层效率以及用于其方法和设备的覆盖和支撑结构。
背景技术
与减材制造(subtractive manufacturing)方法相比，增材制造(AM)或增材印刷过程通常涉及堆积一种或多种材料以形成网状或近似网状(NNS)物件。尽管“增材制造”是工业标准术语(ASTM F2792)，但AM涵盖以多种名称公知的多种制造和成型技术，其中包括自由成形制造、3D打印、快速成型/加工等。AM技术能够由范围广泛的材料制造复杂部件。一般来说，独立物件能够通过计算机辅助设计(CAD)模型制造。特定类型的AM过程使用例如激光束等电磁辐射来熔融或烧结粉末材料，从而形成固体三维物件。
图1A中展示用于使用粉末构建材料的AM的设备的实例。设备140通过使用由源150产生的能量束170烧结或熔融粉末材料(未展示)以逐层方式构建物件或物件的部分，例如物件152，所述源可例如为用于产生激光束的激光器或在电流流动通过时发射电子的灯丝。待由能量束熔化的粉末由粉末储存器(未示出)或由附连至比如为重涂器臂146的重涂器机构的粉末料斗(未示出)供应，且使用沿y方向行进的重涂器臂146均匀地散布在粉末床142上来将粉末保持在一定水平148，且将延伸到粉末水平148以上的多余粉末材料去除至废物容器158。在例如激光振镜扫描器162的辐射发射导向装置的控制下，能量束170烧结或熔融构建的物件的横截面层。振镜扫描器162可包括例如多个可移动镜面或扫描透镜。扫描能量束的速度是关键的可控制过程参数，从而影响递送到特定斑点的能量的数量。典型的能量束扫描速度约为每秒10到1000毫米。构建平台144下降并且另一层粉末散布在粉末床和被构建的物件之上，之后通过激光器150连续熔融/烧结粉末。举例来说，粉末层的厚度通常为10到100微米。重复所述过程，直到物件152由熔融/烧结粉末材料完全建成为止。能量束170可以由计算机系统控制，所述计算机系统包括处理器和存储器(未展示)。计算机系统可以确定每一层的扫描模式并且控制能量束170以根据扫描模式辐照粉末材料。在完成物件152的制造后，可以将多个后处理程序施加于物件152。后处理程序包括例如通过吹气或抽真空来移除过量粉末。其它后处理程序包括应力消除热处理过程。此外，热和化学后处理程序能够用于对物件152进行表面处理。
传统的方法和设备可以具有附连至重涂器臂146顶部的粉末料斗(未示出)，如图1B所示。重涂器臂146可包含多个狭缝168，其在传统设备中是垂直的，因此允许粉末基本上仅沿垂直方向、即方向167流动。然后，重涂器臂146沿正y方向的后续运动将粉末散布或涂覆在构建表面上，例如，构建板144或最后完成的物件层152。因此，为了在构建平台上获得均匀的粉末涂层，可能需要大量的粉末；例如，DMLM平台上的均匀涂层是零件质量的关键。机器改型(Machine modifications)可能需要粉末比最初设计的更分散，并且这些效果可能导致板边缘处没有粉末。例如，粉末分配系统可能受到腔室加压和粉末动力学的影响。此外，可能存在与大量粉末状构建材料相关的环境和健康危害，更不用说增加的制造成本。因此，需要使粉末沉积设备的效率最大化。
传统的重涂器臂146具有第一端部165和第二端部166，第一端部165和第二端部166可被构造成在重涂器臂146的任一端部处附连至支撑臂，比如支撑臂169(图1C)。第一端部165和第二端部166可以是重涂器臂146的相对端部。支撑臂169本身可以包含支撑子结构，比如图1C中所示的支撑子结构，以便在附连点171处容纳重涂器臂146的第一端部165，然后在重涂器臂146的第二端部166处使长度172延伸至另一个支撑臂169。例如，支撑臂169可以在其接近附连点171时具有弯曲表面，围绕附连点171在y方向上具有较窄的宽度。围绕附连点171的较窄的y方向宽度可以限制重涂器臂146的可被容纳的尺寸(至少在y方向上的尺寸)，并且反过来，限制可被重涂器臂146容纳的粉末料斗的尺寸。可被容纳的粉末料斗的尺寸越受限制，构建给定零件所需的粉末料斗的数量就越大；对于大型物件或零件的制造而言，在新的粉末料斗中保持循环的需要可能大大延长生产时间。因此，需要能够一次容纳更多的粉末料斗。
发明内容
下文呈现本公开的一个或多个方面的简化概述，以便提供对此些方面的基本理解。此概述并非所有所预期方面的广泛综述，且既不希望指明所有方面的关键或决定性要素，也不希望划定任何或所有方面的范围。其目的在于以简化形式展示一个或多个方面的一些概念，以引出下文呈现的更详细描述。
一方面，本公开涉及制造物件的方法，包括：(a)熔合给定粉末的给定层的至少一部分以形成至少一个熔合区域；(b)提供随后的粉末层，粉末通过重涂器机构向下输送，该机构具有以一定角度定向的多个轮叶，以使粉末在横向方向上朝向粉末床的边缘散布；以及(c)重复步骤(a)和(b)直到形成物件为止。在一些方面中，重涂器机构包括重涂器臂。在一些方面中，重涂器机构还包括重涂器叶片。在一些方面中，所述熔合包括通过激光束或通过电子束进行辐照。在一些方面中，所述熔合包括粘合剂喷射。
在另一方面中，本公开涉及一种用于通过增材制造形成物件的设备，包括：由构建板限定的粉末床区域，该构建板适于在制造物件时下降；粉末融合机构，用于在粉末床内熔合部分粉末；以及用于提供粉末层的粉末重涂器机构，该机构具有两个相对端部并且具有以一定角度定向的多个轮叶，以使粉末在横向方向上朝向粉末床的边缘散布。在一些方面中，粉末重涂器机构通过位于粉末床的相对边缘上的第一支撑臂和第二支撑臂保持在板中，第一支撑臂和第二支撑臂各自在粉末床的相应边缘附近具有大致水平表面，水平表面适于支撑重涂器机构的每个端部。在一些方面中，每个支撑件的水平表面在垂直方向上是不被阻挡的，允许在保持重涂器机构水平的同时通过将重涂器机构从垂直方向降低到位而附连重涂器机构。在一些方面中，粉末重涂器机构包括重涂器臂。在一些方面中，粉末熔合机构包括能量源。在一些方面中，所述能量源为激光源。在一些方面中，所述能量源为电子束源。在一些方面中，所述重涂器臂包括重涂叶片。
具体地，本申请技术方案1涉及一种制造物件的方法，包括：(a)熔合粉末的给定层的至少一部分以形成至少一个熔合区域；(b)提供随后的粉末层，所述粉末通过重涂器机构向下输送，所述机构具有以一定角度定向的多个轮叶，以使粉末在横向方向上朝向粉末床的边缘散布；以及(c)重复步骤(a)和(b)直到形成所述物件为止。
本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的方法，其中，所述重涂器机构包括重涂器臂。
本申请技术方案3涉及根据技术方案2所述的方法，其中，所述重涂器机构还包括重涂器叶片。
本申请技术方案4涉及根据技术方案1所述的方法，其中，所述熔合包括通过激光束或通过电子束进行辐照。
本申请技术方案5涉及根据技术方案1所述的方法，其中，所述熔合包括粘合剂喷射。
本申请技术方案6涉及一种用于通过增材制造形成物件的设备，包括：由构建板限定的粉末床区域，所述构建板适于在制造所述物件时下降；粉末融合机构，用于在所述粉末床内熔合部分粉末；以及用于提供粉末层的粉末重涂器机构，所述机构具有两个相对的端部并且具有以一定角度定向的多个轮叶，以使粉末在横向方向上朝向粉末床的边缘散布。
本申请技术方案7涉及根据技术方案6所述的设备，其中，所述粉末重涂器机构通过位于所述粉末床的相对边缘上的第一支撑臂和第二支撑臂保持就位，所述第一支撑臂和第二支撑臂各自具有靠近所述粉末床的相应边缘的大致水平表面，所述水平表面适于支撑所述重涂器机构的每个端部。
本申请技术方案8涉及根据技术方案7所述的设备，其中，每个支撑件的所述水平表面在垂直方向上不被阻挡，允许在保持所述重涂器机构水平的同时通过将所述重涂器机构从垂直方向降低到位而附连所述重涂器机构。
本申请技术方案9涉及根据技术方案6所述的设备，其中，所述粉末重涂器机构包括重涂器臂。
本申请技术方案10涉及根据技术方案6所述的设备，其中，所述粉末熔合机构包括能量源。
本申请技术方案11涉及根据技术方案10所述的设备，其中，所述能量源为激光源。
本申请技术方案12涉及根据技术方案10所述的设备，其中，所述能量源为电子束源。
本申请技术方案13涉及根据技术方案9所述的设备，其中，所述重涂器臂包括重涂器叶片。
本发明的这些和其它方面将在阅览以下的详细描述之后得到更全面的理解。
附图说明
图1A示出用于根据常规方法的AM的设备的实例的示意图。
图1B示出用于根据常规方法的AM的重涂器臂的实例的示意图。
图1C示出用于根据常规方法的AM的支撑臂的实例。
图2A示出用于根据本公开的一些方面的AM的设备的实例的示意图。
图2B示出用于根据本公开的一些方面的AM的重涂器臂的实例的示意图。
图2C示出用于根据本公开的一些方面的AM的支撑臂的实例。
具体实施方式
以下结合附图阐述的详细描述旨在作为对各种配置的描述，而不旨在表示可实践本文所描述的概念的唯一配置。详细描述包括旨在提供对各种概念的透彻理解的具体细节。然而，对于所属领域的技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些情况下，众所周知的部件以框图展示，以免模糊概念。
本申请涉及用于提高粉末涂层效率和覆盖率的方法和设备。如上所述，DMLM平台上的均匀粉末涂层是零件质量的关键。粉末分配系统可能受到腔室加压和粉末动力学的影响。此外，机器改型可能需要粉末比最初设计的更分散。这些效果可导致例如板的边缘处缺少粉末。为了解决这个问题，可以将轮叶结合到重涂器机构内，以便引导来自重涂器顶部的料斗的粉末沉积到平台的边缘，由此改善粉末分配。这种粉末分配轮叶可以直接构建在重涂器臂内或者结合到插入件内，该插入件可以嵌套在沉积狭缝上方的重涂器机构内。轮叶可以在与垂直方向不同的方向和角度上构造，以确保粉末横向沉积或至少具有非零横向分量。将粉末分配轮叶结合到重涂器机构内的方法和设备，通过直接结合或通过结合到嵌入重涂器机构中的插入件内，可以减少粉末使用并防止粉末分配成为生产中的限制因素。现有的粉末分配系统和基于粉末的增材制造方法和设备可以用于这种机器扩展/改型工作中。粉末分配轮叶的使用可以提高重涂机构的粉末生产能力，并且可以使给定系统的粉末分配能力最大化。轮叶应用还允许更大的构建体积(增加重涂器有效宽度)，同时最少的机器改型。轮叶可以利用和采用在重涂器上方的储存器中的粉末高度的势能，以在重涂器行程的整个距离上实现更宽的粉末层，而不会增加重涂器或机器界面的其他特征。
另外，结合定向/倾斜粉末分配轮叶的重涂器可以与改型的支撑臂一起使用，比如改型的支撑托架，以适应更宽的粉末料斗和/或更宽的重涂器臂。
如这里所使用的，“垂直”方向指的是z方向，“降低”某物指的是使其垂直向下移动，即，沿z维度，比如在负z方向上。
如本文所使用，除非另有说明，否则相对于垂直方向，即z轴，测量“处于一定角度”。在一些方面，粉末重涂器机构可以包含以一定角度定向的多个轮叶，以使粉末在横向方向上朝向粉末床的边缘散布。在一些这样的方面中，与垂直方向的角度可以是大于0°的任何角度，直到并包括90°，比如10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°，或其间的任何整数或范围，如本说明书的其他部分中所公开的，其通过引用结合到本段中。在一些方面，重涂器机构中的所有多个轮叶可以与垂直方向以相同的角度定向。在一些方面，多个轮叶可以与垂直方向以多个不同的角度定向。
如本文所使用的，“横向”方向指的是水平方向，即xy平面。在一些方面中，重涂器机构可具有多个轮叶，多个轮叶以一定角度定向以沿横向方向散布粉末。在一些这样的方面，粉末的扩散在横向方向上，即在xy平面中，具有分量，并且还在垂直方向上，即z方向上，具有分量。在这些方面中的一些中，横向分量大于垂直分量。在这些方面中的其它方面中，横向分量小于垂直分量。
如本文所使用的，“支撑臂”包括但不限于托架。
图2A示出用于根据本公开的AM的设备的实例的示意图。设备240在某些方面可以类似于设备140(图1A)。
在一些方面，重涂器机构，比如重涂器臂246，是改型的重涂器臂，如图2B所示。在一些方面中，重涂器臂246可以类似于重涂器臂146。重涂器臂246可包含多个狭缝268，其在一些方面中可以是基本垂直的。在一些方面，多个狭缝268中的一个或多个可包括与垂直方向成一定角度的开口，以允许粉末不仅垂直地向下流动(即，沿方向267)，而且还以各种角度向下流动，例如，沿第一方向273和第二方向274流动。在一些方面，插入件280可以嵌套在重涂器臂246中，插入件280包括与垂直方向成一个或多个角的多个轮叶275。多个轮叶275可以通过本领域技术人员已知的任何合适的方式产生。从附连到重涂器臂246和插入件280的顶部的粉末料斗(未示出)并且流过多个轮叶275的粉末可以在x维度上比流过重涂器臂146中的多个狭缝168(没有与垂直方向成一定角度的定向轮叶)的粉末更大地扩散。
在一些方面，所有多个轮叶275与垂直方向成相同的角度。在其他方面，多个轮叶275可以与垂直方向成多个不同的角度。在一些方面中，多个轮叶275可定位在重涂器臂246的第一端部265和/或第二端部266处或附近。在一些方面中，多个轮叶275可以沿着重涂器臂246的整个长度定位。在一些方面中，插入件280的尺寸可以设定成用作独立的重涂器机构，而不嵌套到重涂器臂246内。
图2C示出与设备240中的重涂器臂246一起使用的改型的支撑臂269的实例。支撑臂可以包括安装表面279，安装表面279可以包括形成与图2C中所示的x-y平面基本平行的平面的基本平坦表面。安装表面还可包括一系列安装点276A-C，其可以是通孔和/或螺纹孔。安装点可以配置成与设备上的安装点对齐(例如，在图1C中所示的部分177处)。支撑臂269还可包括横撑(cross brace)278，横撑278可为大致X形。可以使用改型的支撑臂269在附连界面271处将重涂器臂246在设备240中保持就位。在一些方面，附连界面271包括形成与图2C中所示的x-y平面基本平行的平面的基本平坦表面，以及可以形成为基本平坦表面的侧表面290，基本平坦表面形成基本垂直于x-y平面的平面。附连界面还可包括可以是通孔和/或螺纹孔的至少一个安装点277。基本平坦表面271、侧表面290和/或安装点277的尺寸大小可以容纳重涂器臂246的端部265、266。当比较图1C所示的支撑臂和改型的支撑臂269时，改型的支撑臂269的附连界面271移动，使得附连界面271沿x方向更靠近安装表面279的安装点276A-C。因此，通过使附连界面271沿x方向更靠近安装点276A-C移动，改型的支撑臂可以容纳沿x方向更长的重涂器；允许更大的可用构建区域。
使附连界面271在x方向上更靠近安装点276A-C移动的上述优点可以通过去除图1C中所示的横撑175来实现。此外，在图2C所示的实例中，改型的支撑臂的下支架270的角度被改型为比图1C中所示的支撑臂的部分169更陡。为了补偿图1C中所示的横撑175的去除，可以将横撑(例如图2C中所示的横撑278)添加到支撑臂的另一部分。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括优选实施例，并且还使所属领域的技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书界定，且可以包括所属领域的技术人员所想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求书的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，那么此类其它示例希望在权利要求书的范围内。来自所描述的各种实施例的方面以及每个此类方面的其它已知等效物可由所属领域的一般技术人员混合和匹配以根据本申请的原理构造出额外实施例和技术。

Claims (10)

1.一种制造物件的方法，包括：
(a)熔合粉末的给定层的至少一部分以形成至少一个熔合区域；
(b)提供随后的粉末层，所述粉末通过重涂器机构向下输送，所述机构具有以一定角度定向的多个轮叶，以使粉末在横向方向上朝向粉末床的边缘散布；以及
(c)重复步骤(a)和(b)直到形成所述物件为止。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述重涂器机构包括重涂器臂。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述重涂器机构还包括重涂器叶片。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述熔合包括通过激光束或通过电子束进行辐照。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述熔合包括粘合剂喷射。
6.一种用于通过增材制造形成物件的设备，包括：
由构建板限定的粉末床区域，所述构建板适于在制造所述物件时下降；
粉末融合机构，用于在所述粉末床内熔合部分粉末；以及
用于提供粉末层的粉末重涂器机构，所述机构具有两个相对的端部并且具有以一定角度定向的多个轮叶，以使粉末在横向方向上朝向粉末床的边缘散布。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述粉末重涂器机构通过位于所述粉末床的相对边缘上的第一支撑臂和第二支撑臂保持就位，所述第一支撑臂和第二支撑臂各自具有靠近所述粉末床的相应边缘的大致水平表面，所述水平表面适于支撑所述重涂器机构的每个端部。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，每个支撑件的所述水平表面在垂直方向上不被阻挡，允许在保持所述重涂器机构水平的同时通过将所述重涂器机构从垂直方向降低到位而附连所述重涂器机构。
9.根据权利要求6所述的设备，其中，所述粉末重涂器机构包括重涂器臂。
10.根据权利要求6所述的设备，其中，所述粉末熔合机构包括能量源。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180264598A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-20 General Electric Company Constantly varying hatch for additive manufacturing
FR3116461B1 (fr) * 2020-11-26 2022-12-23 S A S 3Dceram Sinto Machine de fabrication de pièces crues en matériau céramique ou métallique

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015141779A1 (ja) * 2014-03-19 2015-09-24 シーメット株式会社 リコーターユニット、三次元積層造形装置、三次元積層造形方法および造形物
CN105855548A (zh) * 2016-06-08 2016-08-17 天津清研智束科技有限公司 一种粉末分配装置及增材制造装置
CN106346003A (zh) * 2015-07-13 2017-01-25 株式会社沙迪克 金属三维打印机
CN106488819A (zh) * 2014-06-20 2017-03-08 维洛3D公司 用于三维打印的设备、系统和方法
EP3205483A1 (en) * 2016-01-12 2017-08-16 Hamilton Sundstrand Corporation Additive manufacturing quality control systems
CN107107469A (zh) * 2014-12-15 2017-08-29 阿卡姆股份公司 用于增材制造的改进方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10300959C5 (de) * 2003-01-14 2013-10-02 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Beschichtereinrichtung für eine Bauvorrichtung zur Erstellung von Formteilen aus Baumaterial
DE102006053121B3 (de) 2006-11-10 2007-12-27 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes mittels eines Beschichters für pulverförmiges Aufbaumaterial
DE102007050679A1 (de) 2007-10-21 2009-04-23 Voxeljet Technology Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Fördern von Partikelmaterial beim schichtweisen Aufbau von Modellen
JP4798185B2 (ja) 2008-08-05 2011-10-19 パナソニック電工株式会社 積層造形装置
DE102009035258A1 (de) * 2009-07-29 2011-02-03 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes
EP2289652B2 (de) 2009-08-25 2022-09-28 BEGO Medical GmbH Vorrichtung und Verfahren zur generativen Fertigung
EP2289462B1 (de) 2009-08-25 2012-05-30 BEGO Medical GmbH Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen, generativen Fertigung
EP2942130B1 (de) 2014-05-09 2019-01-30 MTU Aero Engines GmbH Vorrichtung und Verfahren zur generativen Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs
US10328525B2 (en) 2015-08-25 2019-06-25 General Electric Company Coater apparatus and method for additive manufacturing
US9718086B2 (en) 2015-10-27 2017-08-01 Hamilton Sundstrand Corporation Rake systems for additive manufacturing systems
DE102015015353A1 (de) 2015-12-01 2017-06-01 Voxeljet Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen mittels Überschussmengensensor
WO2017143145A1 (en) 2016-02-17 2017-08-24 UCT Additive Manufacturing Center Pte. Ltd. Multi-blade recoater
WO2017180084A1 (en) 2016-04-10 2017-10-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Dispensing powdered build material for additive manufacturing
JP6443410B2 (ja) * 2016-08-10 2018-12-26 トヨタ自動車株式会社 三次元造形システムおよび三次元造形方法
JP6188103B1 (ja) * 2016-11-16 2017-08-30 株式会社ソディック 積層造形装置
US20180345378A1 (en) * 2017-05-31 2018-12-06 General Electric Company Apparatus and method for real-time simultaneous additive and subtractive manufacturing with mechanism to recover unused raw material
US20210206087A1 (en) * 2017-07-28 2021-07-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015141779A1 (ja) * 2014-03-19 2015-09-24 シーメット株式会社 リコーターユニット、三次元積層造形装置、三次元積層造形方法および造形物
CN106488819A (zh) * 2014-06-20 2017-03-08 维洛3D公司 用于三维打印的设备、系统和方法
CN107107469A (zh) * 2014-12-15 2017-08-29 阿卡姆股份公司 用于增材制造的改进方法
CN106346003A (zh) * 2015-07-13 2017-01-25 株式会社沙迪克 金属三维打印机
EP3205483A1 (en) * 2016-01-12 2017-08-16 Hamilton Sundstrand Corporation Additive manufacturing quality control systems
CN105855548A (zh) * 2016-06-08 2016-08-17 天津清研智束科技有限公司 一种粉末分配装置及增材制造装置

Also Published As

Publication number Publication date
ZA201806496B (en) 2019-08-28
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