CN110014651B - 用于从增材制造的零件移除构建材料的系统和方法 - Google Patents

用于从增材制造的零件移除构建材料的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110014651B
CN110014651B CN201910004331.5A CN201910004331A CN110014651B CN 110014651 B CN110014651 B CN 110014651B CN 201910004331 A CN201910004331 A CN 201910004331A CN 110014651 B CN110014651 B CN 110014651B
Authority
CN
China
Prior art keywords
component
removal device
powder
powder removal
unsintered
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910004331.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110014651A (zh
Inventor
D.R.隆巴多
A.L.特里默
M.拉赫马内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN110014651A publication Critical patent/CN110014651A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110014651B publication Critical patent/CN110014651B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/60—Treatment of workpieces or articles after build-up
    • B22F10/68—Cleaning or washing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/35—Cleaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/41—Radiation means characterised by the type, e.g. laser or electron beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/49—Scanners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/247—Removing material: carving, cleaning, grinding, hobbing, honing, lapping, polishing, milling, shaving, skiving, turning the surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2202/00—Treatment under specific physical conditions
    • B22F2202/01—Use of vibrations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

一种使用增材制造系统形成的构件，构件包括外表面、内腔、设置在内腔内且邻近于外表面的至少一个粉末移除装置，其中至少一个粉末移除装置构造成从构件移除未烧结和部分烧结的粉末；以及至少一个出口端口，其限定在外表面中，以促进未烧结和部分烧结的粉末从构件排出。

Description

用于从增材制造的零件移除构建材料的系统和方法
技术领域
本公开的领域大体上涉及增材制造，并且更具体而言，涉及从增材制造的零件移除构建材料的方法。
背景技术
使用增材制造技术(如电子束增材打印)制造的至少一些已知的构件或零件包括未烧结和部分烧结的粉末的沉积物，其在构建层产生之后保留在构建层内。必须清洁制造的构件，以移除剩余的未烧结和部分烧结的粉末。
已知的增材制造过程(具体地，电子束熔化(EBM))已知导致残留量的粉末打印介质在制造的构件内留下。EBM打印为相对快的，但是需要部分烧结的材料在过程期间的产生来管理“冒烟”并且提供EBM打印固体零件和机器的连续性。“冒烟”为粉末由于局部电荷和排斥静电力的累积而从粉末床的喷出。这导致松散的粉末从粉末床移位。未烧结和部分烧结的粉末(为过程的产物)相对难以从内腔抽取，因此将EBM打印的适用性限制于相对简单形状。EBM打印的用户受益于过程的增加的构建速度，然而，由于在从打印构件内抽空未烧结和部分烧结的粉末方面的困难，故制造构件的设计和复杂性受到内腔和形状的几何形状的约束。未烧结和部分烧结的粉末的移除可使用各种已知技术(均具有其对应的缺点和成本)完成。未烧结和部分烧结的粉末可使用例如，吸入、鼓风机、振动、流体或溶剂，和/或外部工具来移除。
在EBM打印过程期间，粉末烧结在一起，以形成构件。在完成过程之后，未烧结的粉末和部分烧结的粉末两者保留在内腔内和在打印零件的外表面附近。未烧结和部分烧结的粉末必须分裂开并且从打印零件移除。使未烧结和部分烧结的粉末从打印零件移除需要任何数量的昂贵、耗时且费力的过程中的一个的实施。例如，用以移除粉末的当前方法严格地在制造的后处理阶段中。用于从使用增材制造来制造的构件移除残留粉末的当前过程包括但不限于：水泵送、泥浆泵送、使用水射流、化学辅助超声波测试、化学浸渍等。这些现有方法集中围绕并利用吸入和压缩空气喷嘴、超声波振动，以及用于移除粉末的溶剂或其它流体，并且在从打印零件移除残留的未烧结粉末时不为有效的。
发明内容
在一个方面中，提供一种使用增材制造系统形成的构件。构件使用增材制造系统形成，构件包括外表面、内腔、设置在内腔内且邻近于外表面的至少一个粉末移除装置，其中至少一个粉末移除装置构造成从构件移除未烧结和部分烧结的粉末，以及至少一个出口端口，其限定在外表面中，以促进未烧结和部分烧结的粉末从构件排出。
在另一方面中，提供一种用于由粉末构建材料形成构件的方法。该方法包括产生构件的模型、产生至少一个粉末移除装置的模型、将至少一个粉末移除装置的模型集成到构件的模型中、将构件的模型输入到增材制造系统中，以及操作增材制造系统以构建包括至少一个粉末移除装置的构件，其中至少一个粉末移除装置构造成在至少一个粉末移除装置被激励时从构件移除未烧结和部分烧结的材料。
在又一方面中，提供一种用于从增材制造的零件移除未烧结和部分烧结的粉末的方法。该方法包括使用增材制造过程制作包括至少一个粉末移除装置的构件、激励构件，以使至少一个粉末移除装置从构件移除未烧结和部分烧结的粉末。
技术方案1. 一种使用增材制造系统形成的构件，所述构件包括：
外表面；
内腔；
至少一个粉末移除装置，其设置在所述内腔内并且邻近于所述外表面，其中所述至少一个粉末移除装置构造成从所述构件移除未烧结和部分烧结的粉末；以及
至少一个出口端口，其限定在所述外表面中，以促进所述未烧结和部分烧结的粉末从所述构件排出。
技术方案2. 根据技术方案1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置具有以下中的至少一个：
球形形状；
棱柱形状；
与环形盘形状组合的椭球形状；
Mobius环形状；
圆柱形形状；以及
长方形形状。
技术方案3. 根据技术方案1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置确定大小成使得所述至少一个粉末移除装置能够通过所述至少一个出口端口离开所述构件。
技术方案4. 根据技术方案1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置具有不对称的几何形状。
技术方案5. 根据技术方案1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置具有对称的几何形状。
技术方案6. 根据技术方案1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置未附接于所述构件。
技术方案7. 根据技术方案1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置拴在所述构件的相邻表面上，所述至少一个粉末移除装置构造成在振动时与所述相邻表面脱离。
技术方案8. 根据技术方案1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置具有近似等于熔化在一起的两个到三个颗粒的大小的大小。
技术方案9. 根据技术方案1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置构造成在所述至少一个粉末移除装置被激励时从所述构件移除未烧结和部分烧结的粉末。
技术方案10. 根据技术方案1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置包括多个粉末移除装置，它们相对于彼此布置，使得所述多个粉末移除装置构造成彼此相互作用，以促进在所述多个粉末移除装置被激励时使未烧结和部分烧结的粉末破裂。
技术方案11. 一种用于由粉末构建材料形成构件的方法，所述方法包括：
产生所述构件的模型；
产生至少一个粉末移除装置的模型；
将所述至少一个粉末移除装置的所述模型集成到所述构件的所述模型中；
将所述构件的所述模型输入到增材制造系统中；以及
操作所述增材制造系统以构建包括所述至少一个粉末移除装置的所述构件，其中所述至少一个粉末移除装置构造成从所述构件移除未烧结和部分烧结的材料。
技术方案12. 根据技术方案11所述的方法，其特征在于，产生至少一个粉末移除装置的模型包括产生具有近似等于熔化在一起的两个到三个颗粒的大小的大小的至少一个粉末移除装置的模型。
技术方案13. 根据技术方案11所述的方法，其特征在于，产生至少一个粉末移除装置的模型包括产生拴在所述构件的相邻表面上的至少一个粉末移除装置的模型。
技术方案14. 根据技术方案11所述的方法，其特征在于，产生至少一个粉末移除装置的模型包括产生多个粉末移除装置的模型。
技术方案15. 一种用于从增材制造的零件移除未烧结和部分烧结的粉末的方法，所述方法包括：
使用增材制造过程制作包括至少一个粉末移除装置的构件；以及
激励所述构件，以使所述至少一个粉末移除装置从所述构件移除未烧结和部分烧结的粉末。
技术方案16. 根据技术方案14所述的方法，其特征在于，激励所述构件包括使所述构件在从大约40赫兹到大约70赫兹的范围内振动。
技术方案17. 根据技术方案14所述的方法，其特征在于，激励所述构件包括使所述构件激励成使得所述构件的结构完整性不受损害。
技术方案18. 根据技术方案14所述的方法，其特征在于，激励所述构件包括使所述构件以所述构件的共振频率振动。
技术方案19. 根据技术方案14所述的方法，其特征在于，激励所述构件包括使所述构件以具有从大约29.4米/秒平方(m/s2)到大约39.2m/s2的范围内的加速度的振动幅度振动。
技术方案20. 根据技术方案14所述的方法，其特征在于，激励所述构件包括使所述构件以具有从大约0.0254毫米(mm)到大约0.127mm英寸的范围内的位移的振动幅度振动。
附图说明
图1为示例性增材制造系统的示意图。
图2为用于制造包含粉末移除装置的构件和使用增材制造系统(如图1的制造系统)的方法的流程图。
图3为用于从制造构件移除粉末的方法的流程图。
图4A为使用增材制造系统(如图1的增材制造系统)制造的示例性粉末移除装置的透视图；
图4B为使用增材制造系统(如图1的增材制造系统)制造的备选示例性粉末移除装置的透视图；
图4C为使用增材制造系统(如图1的增材制造系统)制造的备选示例性粉末移除装置的透视图；
图4D为使用增材制造系统(如图1的增材制造系统)制造的备选示例性粉末移除装置的透视图；
图4E为使用增材制造系统(如图1的增材制造系统)制造的备选示例性粉末移除装置的透视图；
图4F为使用增材制造系统(如图1的增材制造系统)制造的备选示例性粉末移除装置的透视图；
图5A为在图3的粉末移除过程之前的构件的图像；
图5B为经历图3的粉末移除方法的图5A的构件的图像；以及
图6为振动碗的透视图，该振动碗可用于实施图3的方法，以激励粉末移除装置并且从构件移除粉末。
部件列表
100增材制造系统
101构建板
102构件
103外表面
104材料
105内腔
106电子束系统
107电子束
108扫描器系统
109粉末移除装置
110构建固定装置
111出口端口
112粉末输送系统
114未烧结和部分烧结的粉末
116构建层
118粉末涂覆器
120控制器
122活塞
124边缘
126活塞
128边缘
200方法
202产生
204产生
206集成
208输入
210操作
300方法
302制作
304激励
306振动
400破碎器
402破碎器
404破碎器
406破碎器
408破碎器
410破碎器
500构件
502外表面
504内腔
600振动碗
602固定装置。
具体实施方式
本文中描述的方法和系统克服用于从构件移除未烧结和部分烧结的粉末的已知方法的至少一些缺点，该构件使用增材制造技术打印。更具体而言，本文中描述的方法和系统实现构件的增材制造，该构件包括在本文中被称为粉末移除装置的内置粉末移除工具。此外或备选地，方法和系统实现构件的增材制造，该构件以包含粉末移除装置的如打印的零件为特征，该粉末移除装置在被激励时促进在增材制造过程期间生成的未烧结和部分烧结的粉末的移除。此外，在一些实施例中，构件的后构建处理至少部分地在振动碗或其它结构内执行，该其它结构能够使构件移动，以激励构件内的粉末移除装置，以促进未烧结和部分烧结的粉末的移除。
该方法通过经由在打印过程期间产生在期望构件内制造的内部结构而将粉末移除工具集成到打印零件的制造中来利用增材制造过程。在机械地搅拌时，即，在由振动工具(如实验室桌子或碗)激励时，内部结构使包绕它们的粉末分裂，并且通过出口端口离开零件。因此，该方法提供成本有效的途径来抽空在打印过程之后保留的残留粉末。该方法将经济地增加对利用EBM机器的用户而言可用的构件设计空间。此外，该方法可应用于广泛的设计，随后通过增加EBM机器能够打印的零件的种类来扩展高速EBM打印的适用性和实用性。此外，本方法可应用于任何增材制造方法，而不仅仅是EBM，以促进以相对低的成本清除未烧结和部分烧结的粉末。此外，该方法提供以成本有效的方式从打印零件的内腔和外表面移除未烧结的粉末的成本有效方法，其不需要外部过程(即，喷砂、气动技术，或机械采摘)。
增材制造过程和系统包括例如并且不限于光固化、粉末床熔合、粘合剂喷射、材料喷射、片层压、材料挤出、定向能量沉积，以及混合系统。这些过程和系统包括例如并且不限于SLA-立体光刻设备、DLP-数字光处理、3SP-扫描、旋转和选择性光固化、CLIP-连续液体界面生产、SLS-选择性激光烧结、DMLS-直接金属激光烧结、SLM-选择性激光熔化、EBM-电子束熔化、SHS-选择性热烧结、MJF-多喷射融合、3D打印、体素喷射(Voxeljet)、聚合物喷射、SCP-平滑曲率打印、MJM-多喷射建模项目、LOM-层压物体制造、SDL-选择性沉积层压、UAM-超声波增材制造、FFF-熔融长丝制造、FDM-熔融沉积成型、LMD-激光金属沉积、LENS-激光工程净成型、DMD-直接金属沉积、混合系统，以及这些过程和系统的组合。这些过程和系统可采用例如并且不限于所有形式的电磁辐射、加热、烧结、熔化、固化、粘合、固结、压制、嵌入，以及它们的组合。
增材制造过程和系统采用材料，该材料包括例如并且不限于聚合物、塑料、金属、陶瓷、沙子、玻璃、蜡、纤维、生物物质、复合材料，以及这些材料的混合物。这些材料可以以如适合于给定的材料和过程或系统的各种形式用于这些过程和系统中，该各种形式包括例如并且不限于液体、固体、粉末、片材、箔、带、长丝、球粒、液体、浆液、线、雾化、糊状物，以及这些形式的组合。
在以下说明书和权利要求中，将参照许多用语，其应当限定成具有以下含义。
单数形式"一"、"一个"和"该"包括复数参照，除非上下文另外清楚地指出。
"可选"或"可选地"意思是随后描述的事件或情形可或可不发生，并且描述包括其中事件发生的情况，以及其中其不发生的情况。
如本文中遍及说明书和权利要求使用的近似语言可应用于修饰可在不导致其涉及的基本功能的变化的情况下可容许地改变的任何数量表达。因此，由用语或多个用语如"大约"、"大致"和"近似"修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况中，近似语言可对应于用于测量值的器具的精度。此处和遍及说明书和权利要求，范围限制可组合和/或互换，此类范围被识别并且包括包含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。
此外，除非另外指出，否则用语“第一”、“第二”等在本文中仅用作标签，并且不旨在对这些用语所涉及的项目强加顺序、位置或层次要求。此外，例如，对“第二”项目的引用不要求或排除存在例如“第一”或较低编号的项目或者“第三”或较高编号的项目。
如本文中使用的，用语“处理器”和“计算机”以及相关用语(例如，“处理装置”、“计算装置”以及“控制器”)不仅限于本领域中被称为计算机的那些集成电路，而是广泛地指微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)和专用集成电路，以及其它可编程电路，并且这些用语在本文中可互换地使用。在本文中描述的实施例中，存储器可包括但不限于计算机可读介质(如随机存取存储器(RAM))、计算机可读非易失性介质(如闪存)。作为备选，还可使用软盘、光盘-只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)，和/或数字通用盘(DVD)。此外，在本文中描述的实施例中，附加输入通道可为但不限于计算机外围设备，其与操作员界面相关联，如鼠标和键盘。作为备选，还可使用其它计算机外围设备，其可包括例如但不限于扫描器。此外，在示例性实施例中，附加输出通道可包括但不限于操作员界面监视器。
此外，如本文中使用的，用语“软件”和“固件”为可互换的，并且包括储存在存储器中用于由个人计算机、工作站、客户端以及服务器执行的任何计算机程序。
如本文中使用的，用语“非暂时性计算机可读介质”旨在表示以任何技术方法实施用于信息(如计算机-可读指令、数据结构、程序模块和子模块，或任何装置中的其它数据)的短期和长期储存的任何有形的基于计算机的装置。因此，本文中描述的方法可编码为可执行指令，其实施在有形的、非暂时性的计算机可读介质(包括但不限于储存装置和/或存储器装置)中。此类指令在由处理器执行时使处理器执行本文中描述的方法的至少一部分。此外，如本文中使用的，用语“非暂时性计算机可读介质”包括所有有形的计算机可读介质(包括但不限于非暂时性计算机储存装置，包括但不限于易失性和非易失性介质)，和可移动和不可移动的介质(如固件、物理和虚拟储存、CD-ROMS、DVD，以及任何其它数字源(如网络或互联网))，以及尚未开发的数字器件，其中唯一的例外为暂时性传播信号。
此外，如本文中使用的，用语“实时”是指相关事件发生的时间、测量和收集预定数据的时间、处理数据的时间，以及系统响应事件和环境的时间中的至少一个。在本文中描述的实施例中，这些活动和事件大致上立即发生。
参照图1，在示例性实施例中，增材制造系统100为电子束熔化(EBM)系统。在备选实施例中，增材制造系统100为任何其它合适的增材制造系统，包括但不限于直接金属激光烧结(DMLS)系统、直接金属激光熔化(DMLM)系统、选择性激光烧结(SLS)系统、直接金属激光沉积(DMLD)系统、直接金属激光沉积(DMLD)系统，以及LaserCusing®系统中的一个。在示例性实施例中，增材制造系统100包括构建固定装置110、定向在构建固定装置110内并构造成支承构件102的构建板101、构造成生成电子束107的电子束系统106、构造成以预选的扫描速度将电子束107选择性地引导横跨构建固定装置110的扫描器系统108、粉末输送系统112、粉末涂覆器118，以及控制器120。
在示例性实施例中，粉末涂覆器118能够依据由控制器120的指令移动，以将呈粉末状形式114的材料104从粉末输送系统112传递至构建固定装置110。例如，在示例性实施例中，粉末输送系统112包括活塞122，其能够依据由控制器120的指令操作，以在粉末输送系统112的边缘124上方提升呈粉末状形式114的选定厚度的材料104，并且粉末涂覆器118能够沿着边缘124扫掠，以捕获呈粉末状形式114的选定厚度的材料104并将其输送至构建固定装置110。粉末涂覆器118能够进一步操作成将呈粉末状形式114的捕获的材料104沉积在构建固定装置110的顶上，作为构建层116。此外，构建固定装置110能够依据由控制器120的指令操作，以重新定位构建板101，以在先前沉积的材料104层的顶上接收构建层116。例如，在示例性实施例中，构建固定装置110包括活塞126，其能够依据由控制器120的指令操作，以将构建板101在构建固定装置110的边缘128下方下降预选的距离，以适应构建层116从粉末涂覆器118的接收。在备选实施例中，增材制造系统100构造成将呈粉末状形式114的材料104以使得构件102能够如本文中描述地形成的任何方式沉积到构建层116上。
在示例性实施例中，电子束系统106依据由控制器120的指令构造成生成电子束107，电子束107具有预选能量，其足以在构建层116的预选区域处至少部分地熔化呈粉末状形式114的材料104，使得预选区域与构建层116正下方的层中的材料104熔合。在示例性实施例中，电子束系统106包括基于钇的固态激光器。在备选实施例中，电子束系统106包括用于电子束107的任何合适的源，其使得构件102能够如本文中描述地形成。此外，尽管增材制造系统100描述为包括单个电子束系统106，但是应当理解的是，增材制造系统100可包括多于一个的电子束系统106。在一些实施例中，例如，增材制造系统100包括具有第一功率的第一电子束系统106，和具有不同于第一功率的第二功率的第二电子束系统106。在其它实施例中，增材制造系统100包括电子束系统106的任何组合，它们均具有使得构件102能够如本文中描述地形成的任何合适的功率。
在示例性实施例中，扫描器系统108依据由控制器120的指令构造成将电子束107选择性地引导至对应于构件102的部分的构建层116的预选区域，使得预选区域与构建层116正下方的层中的材料104熔合。例如，扫描器系统108包括合适的传感器，如二维(2D)扫描检流计、三维(3D)扫描检流计以及动态聚焦扫描检流计(未示出)中的至少一个，以确定构建层116相对于电子束107的位置和方位。在备选实施例中，扫描器系统108构造成以任何合适的方式(其使得增材制造系统100能够如本文中描述地起作用)将电子束107选择性地引导至构建层116的预选区域。
控制器120可操作地联接于构建固定装置110、电子束系统106、扫描器系统108、粉末输送系统112以及粉末涂覆器118中的各个，以将增材制造系统100实施为计算机数控(CNC)机器。在示例性实施例中，为了形成构件102，控制器120接收构件102的计算机设计模型并且生成构建文件，其中计算机设计模型“切片”成一系列薄的平行平面，使得材料104在各个平面内的分布被限定。控制器120接着按需要将命令信号提供至构建固定装置110、电子束系统106、扫描器系统108、粉末输送系统112以及粉末涂覆器118并且从它们接收反馈，以根据模型切片沉积和熔合连续的材料104层，以形成构件102。例如，控制器120构造成控制构建固定装置110、粉末输送系统112以及粉末涂覆器118，以向各个连续构建层116提供呈粉末状形式114的材料104，并且构造成控制电子束系统106的功率输出以及扫描器系统108的位置、移动和扫描速度，使得电子束107沿着各个构建层116遵循预定路径，使得材料104选择性地熔合，以根据构建文件形成具有熔合层厚度的各个构件102层。
在示例性实施例中，如形成的构件102包括外表面103、内腔105、设置在内腔105内且邻近于外表面103的至少一个粉末移除装置109，其中至少一个粉末移除装置109构造成在至少一个粉末移除装置109被激励时从构件102移除未烧结和部分烧结的粉末114，以及至少一个出口端口11，其限定在外表面103中，以促进未烧结和部分烧结的粉末114从构件102排出。在示例性实施例中，粉末移除装置109构造成通过出口端口111从构件102的构建层116内移除未烧结和部分烧结的粉末114，这可为构件102中的预先存在的设计特征和在制造之前添加至构件102的模型的特征中的一个，其促进粉末移除装置109、未烧结和部分烧结的粉末114从构件102内的离开。
在示例性实施例中，粉末移除装置109具有可定制的几何形状，使得它们可以以适于促进从构件102内移除未烧结和部分烧结的粉末的任何形式成形。此外，粉末移除装置109确定大小成使得粉末移除装置109能够通过至少一个出口端口111离开构件102。粉末移除装置109可具有不对称或对称的几何形状。在示例性实施例中，粉末移除装置109在增材制造过程期间制造在构件102的构建层116内。此外，在示例性实施例中，粉末移除装置109与构件102分离并且不附接于构件102。作为备选，粉末移除装置109可拴在构件102的相邻表面上(例如，由相对薄的一块材料)，使得粉末移除装置109在振动时与构件102脱离。在示例性实施例中，粉末移除装置109具有在近似40微米与近似100微米之间且包括近似40微米和近似100微米的大小。此外，在一些实施例中，粉末移除装置109包括多个粉末移除装置109，它们相对于彼此布置，使得粉末移除装置109彼此相互作用，以促进在粉末移除装置109被激励时使未烧结和部分烧结的粉末114破裂(例如，由振动器件，如振动碗600(图6中示出))。
在示例性实施例中，控制器120使用一个或更多个电子计算装置来实施。此类装置典型地包括至少一个处理装置(未示出)，如通用中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、微控制器、精简指令集计算机(RISC)处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理(DSP)装置，和/或能够执行本文中描述的功能的任何其它电路或处理装置。本文中描述的方法可编码为实施在计算机可读介质(包括但不限于非暂时性储存装置和/或联接于至少一个处理器的存储器装置)中的可执行指令。此类指令在由控制器或处理装置执行时，使控制器或处理装置执行本文中描述的方法步骤中的至少一些。尽管控制器120示出为离散系统，但是控制器120可由至少一个处理器至少部分地实施，该至少一个处理器嵌入在构建固定装置110、电子束系统106、扫描器系统108、粉末输送系统112，和粉末涂覆器118，以及任何其它合适的计算装置中的任一个内。以上实例仅为示例性的，并且因此不旨在以任何方式限制用语—控制器和处理装置的定义和/或含义。
如以上提到的，使用典型的增材制造过程构建的构件的几何特性可为有限的。具体而言，使用EBM打印构建的构件可受到存在于内腔105内或者存在于此类构件的外表面103上的未烧结和部分烧结的粉末的量的约束。然而，在一些实施例中，如本文中描述的增材制造系统100构造成产生构件102和定位在构件102内的粉末移除装置109，使得构件102仅需要后处理激励，如在从构建板101移除之后执行的振动程序，以使用粉末移除装置109从构件102移除未烧结和部分烧结的粉末114。
例如，在某些实施例中，控制器120构造成使用预选的操作参数来操作至少电子束系统106和扫描器系统108，该预选的操作参数导致具有所需大小的粉末移除装置109的产生，以促进未烧结和部分烧结的粉末114的周围颗粒的激励。因此，粉末移除装置109能够使未烧结和部分烧结的粉末114在腔内和在构件102的表面上分裂开。例如，在一个实施例中，预选的操作参数可包括由电子束系统106生成的、在从大约100瓦到大约2000瓦的范围内的电子束107的功率，和在从大约50毫米/秒到大约2000毫米/秒的范围内的扫描器系统108的扫描速度，使得构件102的各个熔合构建层116的厚度在从大约10微米到大约1000微米的范围内，并且各个粉末移除装置109的大小在从大约20微米到大约3000微米的范围内。
在示例性实施例中，预选的操作参数导致生成构件102和粉末移除装置109，其可从构建板101移除并且被激励，使得未烧结和部分烧结的粉末114由粉末移除装置109分裂开和逐出并且随后从构件102擦去。与使用典型操作参数和粉末移除工具来构建相比，粉末移除装置109的包含和粉末移除装置109的随后激励实现构件102的更复杂几何形状的制造，并且减少从构件102移除未烧结粉末114所需的时间和成本。
图2为用于制造构件(如构件102(图1中示出))并且使用增材制造系统(如EBM系统100)的方法200的流程图，该构件包含粉末移除装置，如粉末移除装置109(图1中示出)。参照图2，在示例性实施例中，方法200包括产生202构件(如构件102)的模型、产生204至少一个粉末移除装置(如粉末移除装置109)的模型、将至少一个粉末移除装置109的模型集成206到构件102的模型中、将构件的模型输入208到增材制造系统(如增材制造系统100)中，以及操作210增材制造系统100以构建包括至少一个粉末移除装置109的构件102，其中至少一个粉末移除装置109构造成在至少一个粉末移除装置109被激励时从构件102移除未烧结和部分烧结的材料(如未烧结和部分烧结的粉末114)。
增材制造系统100可操作成使得存在从大约10微米到大约1000微米的范围内的光束直径。此外，增材制造系统100可操作成使得存在从大约10微米到大约1000微米的范围内的颗粒大小。粉末移除装置109具有近似等于熔化在一起的两个到三个颗粒的大小的大小。此外，粉末移除装置109可拴在构件102的相邻表面上，使得粉末移除装置109构造成在振动时脱离相邻表面。在示例性实施例中，粉末移除装置109未附接于构件102。
图3为用于从增材制造的零件(如构件102)移除粉末(如未烧结和部分烧结的粉末114(图1中示出))的方法300的流程图。参照图3，在示例性实施例中，方法300包括使用增材制造过程制作302包括至少一个粉末移除装置109的构件102。方法300还包括激励304构件102，使至少一个粉末移除装置109从构件102移除烧结和部分烧结的粉末114。
在示例性实施例中，执行激励304，使得构件102(图1中示出)以从大约40赫兹到大约70赫兹的范围内的速率振动。此外，在示例性实施例中，执行激励304，使得构件102以具有从大约29.4米/秒平方(m/s2)到大约39.2m/s2的范围内的加速度的振动幅度振动。此外，在示例性实施例中，执行激励304，使得构件102以具有从大约0.0254毫米(mm)到大约0.127mm的范围内的位移的振动幅度振动。此外，在示例性实施例中，执行激励304，使得构件102激励成使得构件102的结构完整性不受损害。此外或备选地，激励304构件102包括以构件102的共振频率使构件102振动306。
图4A-4F为使用增材制造系统(如增材制造系统100)制造的备选示例性粉末移除装置(如粉末移除装置109)的透视图。参照图4A-4F，粉末移除装置109(图1中示出)可具有各种几何形状。粉末移除装置109的形状可取决于打印的构件102(图1中示出)的特征而变化。例如，如果构件102的大体形状为复杂的并且包含错综复杂的特征或内部通路，则假定构件102的任何特征或内部通路的几何约束，粉末移除装置109的形状可设计成促进移除未烧结和部分烧结的粉末114。此外，如果构件102的大体形状较不复杂，则粉末移除装置109的形状可较不重要。此外，如果构件102包括一系列管或连接零件，则可在战略上采用各种形状，以确保未烧结和部分烧结的粉末114(图1中示出)和粉末移除装置109从构件102的移除和离开。此外，粉末移除装置109可具有对称或不对称的形状和特征。具有不对称特征和对称特征两者的粉末移除装置109在从构件102内移除未烧结和部分烧结的粉末114方面为有效的，然而，不对称特征具有更容易搅拌粉末移除装置109，因此开始未烧结和部分烧结的粉末114的移除的附加优点。
参照图4A，一个示例性粉末移除装置400具有球形形状。参照图4B，另一示例性粉末移除装置402具有棱柱形状。参照图4C，另一示例性粉末移除装置404具有与环形盘形状组合的椭球形状。参照图4D，另一示例性粉末移除装置406具有Mobius环形状。参照图4E，另一示例性粉末移除装置408具有圆柱形形状。参照图4F，另一示例性粉末移除装置410具有长方形形状。作为备选，粉末移除装置109(图1中示出)可具有任何合适的形状。
图5A和图5B分别为处于预处理和后处理状态的构件500的图像。图5A示出使用方法200(图2中示出)形成的构件500。由于EBM打印过程，故未烧结和部分烧结的粉末114保留在构建层116之间和在打印零件的表面上。这导致构件500具有明显粗糙的外表面502和内腔504。图5B示出在经历用于使用粉末移除装置109(图1中示出)从打印构件500移除未烧结和部分烧结的粉末的方法300之后的构件500。在与图5A相比时，构件500在外表面502和内腔504上具有明显较光滑的外观。
图6为可在方法300(图3中示出)期间用于激励粉末移除装置109(图1中示出)并且从使用方法(如方法200(图2中示出))制造的构件(如构件102(图1中示出))内移除未烧结和部分烧结的粉末114的振动碗600的图像。在示例性实施例中，振动碗600可构造成接收构件102并且可以以从大约40赫兹至大约70赫兹的范围内的速率振动。此外，或者作为备选，振动碗600的内部可具有固定的容器，或者拥有用以接收构件102的缓冲床。一旦构件102装固到振动碗600中。马达驱动振动碗600，使得所有未烧结和部分烧结的粉末114离开构件102。在振动完成时，构件102从振动碗600移除，同时未烧结和部分烧结的粉末保留在振动碗600中。
发明人：在振动碗的底部中示出的构件是什么。
以上描述的实施例克服用于从使用增材制造技术打印的构件移除未烧结和部分烧结的粉末的已知方法的至少一些缺点。具体而言，实施例通过经由在打印过程期间产生在期望构件内制造的内部结构而允许粉末移除工具集成到打印零件的制造中来利用增材制造过程，该内部结构在机械地搅拌时，即，在由振动工具(如实验室桌子或碗)激励时将包绕它们的粉末分裂开，并且通过出口端口离开零件。本文中描述的实施例提供成本有效的途径来抽空在打印过程之后保留的未烧结和部分烧结的粉末。此外，实施例可应用于广泛的设计，随后通过增加EBM机器能够打印的零件的种类来扩展高速EBM打印的适用性和实用性。实施例可应用于任何增材制造方法，而不仅仅是EBM，以促进以相对低的成本清除它们的粉末或烧结材料的内部特征。实施例提供以成本有效的方式从打印零件的内腔和外表面移除未烧结和部分烧结的粉末的成本有效方法，其不需要外部过程(即，喷砂、气动技术，或机械采摘)。
本文中描述的方法、系统以及设备的示例性技术效果包括以下中的至少一个：a)用以抽空在打印过程之后保留的未烧结和部分烧结的粉末的成本有效途径，以及b)集成到打印零件的制造中的粉末移除工具。
本文中公开的方法、系统以及组合物不限于本文中描述的具体实施例，而是相反地，方法的步骤、系统的元件和/或组合物的元件可独立地且与本文中描述的其它步骤和/或元件分开地利用。例如，方法、系统以及组合物不限于仅利用如本文中描述的增材制造系统来实践。相反，方法、系统以及组合物可结合许多其它应用和增材制造系统来实施和利用。
尽管各种实施例的特定特征可在一些附图中示出并且在其它附图中未示出，但这仅是为了方便。此外，在以上描述中提到"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。根据本公开的原理，附图的任何特征可与任何其它附图的任何特征组合来参照和/或要求权利。
该书面的描述使用实例(包括最佳模式)，使本领域技术人员能够实践本公开(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。

Claims (17)

1.一种使用增材制造系统形成的构件，所述构件包括：
外表面；
内腔；
至少一个粉末移除装置，其设置在所述内腔内并且邻近于所述外表面，其中所述至少一个粉末移除装置构造成从所述构件移除未烧结和部分烧结的粉末；以及
至少一个出口端口，其限定在所述外表面中，以促进所述未烧结和部分烧结的粉末从所述构件排出；
其特征在于，所述至少一个粉末移除装置拴在所述构件的相邻表面上，所述至少一个粉末移除装置构造成在振动时与所述相邻表面脱离。
2.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置具有以下中的至少一个：
球形形状；
棱柱形状；
与环形盘形状组合的椭球形状；
Mobius环形状；
圆柱形形状；以及
长方形形状。
3.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置确定大小成使得所述至少一个粉末移除装置能够通过所述至少一个出口端口离开所述构件。
4.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置具有不对称的几何形状。
5.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置具有对称的几何形状。
6.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置具有近似等于熔化在一起的两个到三个颗粒的大小的大小。
7.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置构造成在所述至少一个粉末移除装置被激励时从所述构件移除未烧结和部分烧结的粉末。
8.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述至少一个粉末移除装置包括多个粉末移除装置，它们相对于彼此布置，使得所述多个粉末移除装置构造成彼此相互作用，以促进在所述多个粉末移除装置被激励时使未烧结和部分烧结的粉末破裂。
9.一种用于由粉末构建材料形成构件的方法，所述方法包括：
产生所述构件的模型；
产生至少一个粉末移除装置的模型；
将所述至少一个粉末移除装置的所述模型集成到所述构件的所述模型中；
将所述构件的所述模型输入到增材制造系统中；以及
操作所述增材制造系统以构建包括所述至少一个粉末移除装置的所述构件，其中所述至少一个粉末移除装置构造成从所述构件移除未烧结和部分烧结的材料；
其特征在于，所述至少一个粉末移除装置拴在所述构件的相邻表面上，所述至少一个粉末移除装置构造成在振动时与所述相邻表面脱离。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，产生至少一个粉末移除装置的模型包括产生具有近似等于熔化在一起的两个到三个颗粒的大小的大小的至少一个粉末移除装置的模型。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，产生至少一个粉末移除装置的模型包括产生多个粉末移除装置的模型。
12.一种用于从增材制造的零件移除未烧结和部分烧结的粉末的方法，所述方法包括：
使用增材制造过程制作包括至少一个粉末移除装置的构件；其中所述至少一个粉末移除装置拴在所述构件的相邻表面上；以及
激励所述构件，以通过使所述至少一个粉末移除装置振动以与所述相邻表面脱离来使所述至少一个粉末移除装置从所述构件移除未烧结和部分烧结的粉末。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，激励所述构件包括使所述构件在从大约40赫兹到大约70赫兹的范围内振动。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，激励所述构件包括使所述构件激励成使得所述构件的结构完整性不受损害。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，激励所述构件包括使所述构件以所述构件的共振频率振动。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，激励所述构件包括使所述构件以具有从大约29.4米/秒平方(m/s2)到大约39.2m/s2的范围内的加速度的振动幅度振动。
17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，激励所述构件包括使所述构件以具有从大约0.0254毫米(mm)到大约0.127mm英寸的范围内的位移的振动幅度振动。
CN201910004331.5A 2018-01-03 2019-01-03 用于从增材制造的零件移除构建材料的系统和方法 Active CN110014651B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/860890 2018-01-03
US15/860,890 US20190201982A1 (en) 2018-01-03 2018-01-03 Systems and methods for removing build material from additively manufactured parts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110014651A CN110014651A (zh) 2019-07-16
CN110014651B true CN110014651B (zh) 2022-03-29

Family

ID=64664886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910004331.5A Active CN110014651B (zh) 2018-01-03 2019-01-03 用于从增材制造的零件移除构建材料的系统和方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US20190201982A1 (zh)
EP (1) EP3508287B1 (zh)
CN (1) CN110014651B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3565706B1 (en) * 2017-04-24 2023-08-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Removal of excess build material in additive manufacturing
US11344949B2 (en) * 2018-06-08 2022-05-31 General Electric Company Powder removal floating structures
CN111136911B (zh) * 2020-03-04 2020-12-08 安徽省春谷3D打印智能装备产业技术研究院有限公司 一种用于三维制造的3d打印载物盘自动更换装置
CN113275575B (zh) * 2021-03-05 2021-11-02 芜湖映日科技股份有限公司 一种管型靶材的生产方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3199270A1 (en) * 2016-02-01 2017-08-02 United Technologies Corporation Additive manufactured conglomerated powder removal from internal passages with co-built agitation solids
EP3257660A1 (en) * 2016-06-13 2017-12-20 Siemens Aktiengesellschaft Method of providing an abrasive means and of additively manufacturing a component

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2517490B (en) * 2013-08-23 2015-08-05 Univ Montfort Additive manufacturing methods
US10786966B2 (en) * 2015-10-05 2020-09-29 Raytheon Technologies Corporation Additive manufactured conglomerated powder removal from internal passages
US20170197364A1 (en) * 2016-01-13 2017-07-13 United Technologies Corporation Sacrificial core for conglomerated powder removal

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3199270A1 (en) * 2016-02-01 2017-08-02 United Technologies Corporation Additive manufactured conglomerated powder removal from internal passages with co-built agitation solids
EP3257660A1 (en) * 2016-06-13 2017-12-20 Siemens Aktiengesellschaft Method of providing an abrasive means and of additively manufacturing a component

Also Published As

Publication number Publication date
US20220226896A1 (en) 2022-07-21
US20190201982A1 (en) 2019-07-04
EP3508287B1 (en) 2020-10-28
CN110014651A (zh) 2019-07-16
EP3508287A1 (en) 2019-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110014651B (zh) 用于从增材制造的零件移除构建材料的系统和方法
CN111050954B (zh) 用于增材制造的设备及方法
US11801633B2 (en) Apparatuses for continuously refreshing a recoater blade for additive manufacturing including a blade feed unit and arm portion
Kim et al. Scheduling and process planning for multiple material stereolithography
Pham et al. Rapid manufacturing: the technologies and applications of rapid prototyping and rapid tooling
Chivel New approach to multi-material processing in selective laser melting
US20160339639A1 (en) Method for producing three-dimensional objects from powders and device for implementing same
WO2014208743A1 (ja) 三次元造形体およびサポート形成方法
JP6384826B2 (ja) 三次元積層造形装置、三次元積層造形方法および三次元積層造形プログラム
JP2017149139A (ja) 積層造形法のための粉末除去ポートを有する方法及び支持体
EP3196002A1 (en) Additive deposition system and method
JP2019090105A (ja) ３ｄ金属印刷プロセスで使用するためのレーザ誘起プラズマチャネルを介した電気パルスの適用
US11413813B2 (en) Electrostatic polymer aerosol deposition and fusing of solid particles for three-dimensional printing
Gawel Review of additive manufacturing methods
WO2020065653A1 (en) Method and system for additive manufacturing with a sacrificial structure for easy removal
CN107155316B (zh) 蜂巢结构及其制作方法
EP3437765A1 (en) Continuous additive manufacture of high pressure turbine
Kumar Additive Manufacturing Classification
CA2937266A1 (en) Additive-manufacturing device for creating a three-dimensional object, and associated method
JP6751252B2 (ja) 三次元造形物の製造方法及び三次元造形物の製造装置
Hashmi et al. A critical review of mechanical-based post-processing techniques for additively manufactured parts
JP6699240B2 (ja) 積層造形装置及び積層造形方法
EP3565706B1 (en) Removal of excess build material in additive manufacturing
JP2017159617A (ja) 積層造形装置
Rathor et al. Introduction to additive manufacturing: Concepts, challenges, and future scope

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant