CN111974993A - 用于增材制造过程的制造支承件及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于零件的增材制造方法包括通过以下来形成柱：熔合金属材料以形成中空本体部分，所述中空本体部分包括具有内表面和外表面的壁，以及熔合金属材料以形成从本体部分的远端延伸的罩部分。所述方法包括通过熔合金属材料以形成支承在罩部分上的远侧部分来形成柱，由柱支承零件的至少一部分，以及从该零件移除柱。

Description

用于增材制造过程的制造支承件及方法
技术领域
本公开的各种实施例大体上涉及增材制造，且更具体地涉及用于增材制造工艺的制造支承件。
背景技术
增材制造可用于产生多种零件，包括模型、原型、组件的部件或全功能装置。术语“增材制造”涵盖涉及以逐层方式构造零件的各种制造工艺。一种类型的增材制造、粉末床熔合涉及将材料的晶粒熔合在一起以形成零件。用于粉末床熔合工艺的合适材料可包括聚合物或金属粉末。激光烧结或电子束熔融可用于将粉末的颗粒熔合在一起。未烧结的粉末可在过程结束时移除，仅留下熔合聚合物或金属。粉末床熔合工艺可包括通过分配机构(例如刮板或滚筒)沉积一层金属粉末，以及用激光熔合一部分沉积层。
包括沿水平延伸特征或形成悬垂的特征的零件，在制造过程期间经常需要支承件。在没有支承件的情况下，这些特征可能变得弯曲或以其它方式扭曲，或者甚至可能与零件的其余部分分离或引起零件塌缩。为了防止此类故障，已使用了具有盒形的制造支承结构。然而，盒形制造支承结构可涉及使用大量的额外烧结材料，显著增加打印时间，且形成可损坏滚筒的尖锐边缘。因此，减小晶格的尺寸和/或消除尖锐边缘的备选制造支承结构可改善制造过程。
示例性混合支承系统在授予Craeghs等人的美国专利申请公开号2016/0107234(“234公布”)中有所公开。在‘234公开案中公开的混合支承系统包括体积支承结构、部分固化支承结构和加强支承结构。此混合支承系统形成为设在部分固化支承件下方的固体体积支承件的网络。虽然在‘234公开案中公开的支承系统可用于支承一些类型的零件，但对于需要精确度的零件而言可能不是有益的。例如，部分固化部分可能难以与零件分离，且可包括在制造过程期间引入变形的无支承区域。
所公开的方法、计算机可读存储介质和柱可解决上文所阐述的问题中的一个或多个和/或本领域中的其它问题。然而，当前公开的范围由所附权利要求书限定，而不是由解决任何特定问题的能力限定。
发明内容
一方面，一种用于零件的增材制造方法可包括通过以下来形成柱：熔合金属材料以形成中空本体部分，所述中空本体部分包括具有内表面和外表面的壁，以及熔合金属材料以形成从本体部分的远端延伸的罩部分。所述方法可包括通过熔合金属材料以形成支承在罩部分上的远侧部分来形成柱，由柱支承该零件的至少一部分，以及从该零件移除柱。
另一方面，一种计算机可读存储介质可存储指令，所述指令在由增材制造设备执行时引起增材制造设备执行包括通过熔合金属材料以形成中空本体部分来形成柱的方法，所述中空本体部分包括具有内表面和外表面的壁。所述方法还可以包括熔合金属材料以形成从本体部分的远端延伸的罩部分，以及熔合金属材料以形成支承在罩部分上的远侧部分。所述方法可还包括熔合金属材料以形成支承于所述柱上的零件的至少一部分。
另一方面，一种用于支承在增材制造过程中制造的零件的柱可包括中空本体部分，该中空本体部分包括具有内表面和外表面的壁，该壁包括熔合金属材料、从本体部分的远端延伸的罩部分，以及支承在罩部分上的远侧部分。
附图说明
并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了各种示例性实施例，并与描述一起用于解释公开的实施例的原理。
图1是根据本公开的方面的增材制造系统和支承柱的示意性前视图。
图2是示出根据本公开的方面的图1的柱的前视图。
图3A、图3B和图3C分别是沿图2的线3A-3A、3B-3B和3C-3C的横截面视图。
图4是示出根据本公开的方面的方法的流程图。
具体实施方式
前面的一般描述和下面的详细描述都仅是示例性和说明性的，并且不限制所要求保护的特征。如本文所用的，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“具有(having)”、“包括(including)”或其其它变型旨在涵盖非排他性包含，使得包括元素列表的过程、方法、制品或设备不仅仅包括那些元素，而且可包括未明确列出或此类过程、方法、制品或设备固有的其它元素。此外，在本公开中，相对术语，例如，如，“约”、“基本上”、“大体上”和“大约”用于指示所述值的±10％的可能变化。
图1是可形成其中可产生零件80的封闭空间的增材制造系统10的示意性前视图。制造系统10可以是粉末床熔合装置，如选择性激光烧结装置。在图1所示的示范性构造中，系统10可包括平台或零件床110、在零件床110的相对侧上的一对(或更多)粉末床120，以及控制器100。增材制造系统10还可以包括加热装置，如能量源112，其可以可操作地连接到电源114。平整器14可设在系统10内且可跨越粉末床120和零件床110移动。控制器100可与平整器14、零件床110、能量源112、电源114和粉末床120通信。
粉末床120可包含粉末材料130的贮存器。粉末130可以是用于经由熔合或烧结来增材制造的任何合适的粉末材料，如聚合物粉末或金属粉末。当金属粉末熔合以产生零件80时，能量源112可以是配置成提供能量束(如激光)的任何合适的能量源。为了引导能量束，能量源112可包括在包括反射镜(未示出)的组件中。
平整器14可形成为构造成分配粉末的一个或多个滚筒。响应于由控制器100输出的命令，平整器14可跨越床110、120平移。除了滚筒之外或替代滚筒，平整器14可包括刮板平整器(例如，包括刀片的矩形刮板)或定形为以便均匀地分配粉末130的任何其它合适的平整器。
零件80可包括一个或多个悬垂部分82，其如果在制造过程期间不支承，则可能由于其重量而潜在地引起变形。例如，悬垂部分82所具有的质量可能未由放置在部分82下的未烧结(松散)粉末130充分支承，如在床110的右侧部分上由零件80例示。因此，诸如柱12的制造支承结构可放置在悬垂部分82下方的零件平台110上。柱12可以在零件80的制造期间由系统10制造。
控制器100可以是例如任何合适的计算机，或配置成接收和/或生成表示零件的文件，并且控制系统10的各种部件以构造零件80的其它装置。一方面，控制器100可配置成控制平整器14、零件床110、能量源112和粉末床120以形成经由计算机辅助设计(CAD)软件提供的零件。为了控制平整器14、零件床110、能量源112和粉末床120，控制器100可配置成执行提供于存储介质(如计算机可读存储介质102)上的指令。计算机可读存储介质102可包括(例如)磁性存储装置，包括软盘、硬盘或磁带；半导体存储装置，如固态磁盘(SSD)或闪存；光盘存储装置；磁光盘存储装置；或任何其它类型的物理存储器，其上可以存储可由至少一个处理器读取的信息、三维模型或其它指令。此存储介质102可存储配置成由控制器100的一个或多个处理器执行以制造或生产零件80和柱12的指令。这些指令可以经由CAD软件或其它适当软件生成。备选地，指令可以以串流方式电子地传输到控制器100，而不永久地存储在系统10的位置处。
控制器100可配置成将控制信号输出到粉末床120内的可移动平台，以将粉末130引导至其上表面且朝向平整器14。控制器100可输出控制信号以经由电源114向能量源112供电，并将能量引导到零件床110上粉末130层的期望位置。控制器100还可经由相应电动机(未示出)控制零件床110和平整器14的移动。在备选构造中，增材制造系统10可以提供为电弧增材制造系统，所述电弧增材制造系统配置成熔合提供为线材的材料。
图2是示出示范性零件80和支承零件80的相应悬垂部分82的多个柱12的前视图。零件80可以是具有任何期望形状的零件，并且可以基于提供给控制器100的三维模型(例如，数字文件，如固体模型文件或立体光刻(STL)文件)产生。模型可转换成例如大体上二维切片的多个切片，所述切片各自限定零件80的横截面层。柱12可以类似地基于三维模型产生。
柱12可以包括中空本体部分20、罩部分40以及可以提供罩部分40与悬垂部分82之间的桥接的桥接部分或远侧部分60。柱12的这些部分中的每一个可以经由增材制造工艺形成为单个整体结构。本体部分20可从近端22延伸到远端24。近端22可形成柱12的底部，并且最接近和/或放置在零件床110上。通孔可延伸穿过在近端22处的柱12的外表面和内表面以形成排放孔26。虽然在图2中的每个柱12中示出了一个排放孔26，但是可以提供两个、三个或更多个排放孔。本体部分20可以形成从近端22连续地延伸到远端24的柱12的中空内部。如本文中所使用，“中空”包括含有未烧结粉末或其它松散材料、空气、其它气体等的结构。因此，“中空”内部可以是不包含熔合金属粉末的内部。在制造过程结束时，任何松散粉末可经由排放孔26排放。本体部分20的远端24可以在中空内部的远端处支承罩部分40。罩部分40可以覆盖或延伸穿过远端24的一部分或全部。一方面，罩部分40可以覆盖整个远端24并且形成中空内部的上封闭端。
罩部分40可以由在远离本体部分20的方向上逐渐地会聚的一个或多个倾斜壁形成。例如，罩部分40可以由一对倾斜壁(图3B)形成，所述倾斜壁沿远侧方向逐渐地会聚或渐缩。一方面，罩部分40可以从远侧部分24到顶部远侧脊46(图3B)以一定倾斜延伸。在示例性构造中，罩部分40的倾斜壁可以相对于水平方向以35度或更大的角度延伸。因此，罩部分40可以在近侧部分处具有最大宽度，该近侧部分与本体部分20的远端24一体地形成。罩部分40可以具有连续变窄的宽度，该宽度终止于由远侧脊46形成的最窄端处。因此，罩部分40的宽度可以在远离本体部分20的方向上变窄。
罩部分40的倾斜表面可以形成远侧部分60从其延伸的支承表面。一方面，远侧部分60可以包括多个单独的构件62，其熔合在一起并形成不规则的外表面。单独构件62可以包括渐缩的远端64，所述远端与悬垂部分82一体地形成。这个渐缩端64可以促进远侧部分60与悬垂部分82的分离和从零件80移除柱12。单独构件62或成组构件62可以在基本上垂直方向上以不同量延伸。一方面，远侧部分60可包括在悬垂部分82与远侧部分60的远端的相交处的一系列峰和谷。这些单独的构件62可以是大致均匀地(规则地)分布的，或者可以不规则地分布。一方面，晶格的单独构件在熔合时可具有不同长度和/或形状。远侧部分60可以形成为晶格结构(例如，节点和支柱或梁的规则或不规则图案，如蜂巢结构)、圆锥形(例如，截头圆锥形)构件、圆柱形构件、一起形成块形状的构件和/或多个片状元件。
支柱12可设有支承悬垂部分82所需的高度。当提供多个柱12用于支承单个零件80的不同部分时，柱12可具有不同的相应高度。一方面，柱12的总高度可由从基部部分20的近端22到远侧部分60的远端的距离限定。如图2所示，本体部分20的高度可以大于罩部分40的高度和远侧部分60的高度。一方面，本体部分20的高度可以大于罩部分40和远侧部分60的组合高度。另外，本体部分20的高度可以大于柱12的总高度的50％。本体部分20的高度可以大于柱12的总高度的75％。在示范性构造中，本体部分20的高度可以大于柱12的总高度的85％。如图2中可见，根据零件80的形状，柱12的尺寸(例如，宽度)也可根据需要变化。一方面，每个柱12的高度可以对应于悬垂部分82的高度，而每个柱12的宽度可以对应于悬垂部分82的宽度。在示范性构造中，柱12的尺寸(宽度)可以是悬垂部分82的大小(宽度)的约85％或更多。柱12可具有的宽度小于部分82的宽度。如果需要，多个柱12可以一起支承单个部分82。
图3A是示出本体部分20的沿图2的线3A-3A的横截面视图。本体部分20可以由壁28限定，所述壁延伸以便限定连续的外表面30和相对的内表面32。柱12的中空内部34可以在整个本体部分20中延伸，并且可以由壁28封闭，除了存在排放孔26的情况下。外表面30可形成基本上平滑、至少部分弯曲的表面，其不含或基本上不含任何尖锐边缘。外表面30的至少部分弯曲表面可具有大体上对应于悬垂部分82形状的形状。具体地，外表面30可以形成为不含垂直延伸的尖锐边缘。如本文中所用，垂直延伸的边缘是可面对平整器14(图1)的表面的制造支承件的一部分的边缘。尖锐边缘可由两个表面的相交处形成，而不存在曲线。另外，可以相对于垂直方向测量缺乏尖锐边缘。例如，外表面30可以不含水平延伸的边缘，如相对于垂直方向形成小角度的边缘。
壁28可以具有大致恒定的厚度。此厚度可例如在约0.3mm到约2mm的范围内。一方面，壁28的厚度可在约0.3mm到约1mm之间。壁28的这样的厚度可以为支柱12的每个部分以及对于零件80的悬垂部分82提供足够的支承，同时与完全由晶格结构形成的支承件相比需要较少的材料。如果需要，壁28可以是较低密度壁，例如，其中每隔一层烧结。壁28的这种构造也可具有在约0.3mm到约2mm范围内的厚度。
图3B是沿着图2的线3B-3B截取的横截面视图，其中零件80省略。图3B示出了远侧部分60和罩部分40的一部分。罩部分40可以在罩部分40的最下(最近)端处从本体部分20的外周向远侧延伸。由罩部分40在其最近侧部分处限定的宽度可以与本体部分20的对应部分的宽度大致相同。罩部分40可以包括设在罩部分40的相对侧上的一对倾斜壁42、44。一方面，倾斜壁42、44可相对于由本体部分20形成的主轴线设在相对侧上。在示范性构造中，壁42、44可具有与本体部分20的壁28的厚度大致相同的厚度。壁42、44可以在罩部分40的最高(最远侧)部分处相交以形成远侧脊46。因此，倾斜壁42、44和远侧脊46可以形成对远侧部分60的支承。一方面，远侧部分60可具有大体上匹配本体部分20的圆周形状的外圆周形状。虽然部分20和60的形状可以是类似的，但远侧部分60的宽度可以小于本体部分20的宽度。
图3C是沿着图2的线3C-3C截取的横截面视图，其中零件80省略。图3C示出了包括多个构件62的远侧部分60的一部分。远侧部分60的邻近构件62可以熔合在一起，或者可以形成彼此分离的细柱。在备选构造中，构件62可形成蜂巢形状。一方面，除渐缩端64之外，远侧部分60可以具有大致一致的宽度。
工业适用性
诸如柱12的制造支承结构的所公开方面可用于多种增材制造装置和工艺。例如，柱12可以在其中零件需要支承的任何增材制造工艺中采用，而不管零件的尺寸、形状或预期用途如何。柱12对于涉及将金属颗粒熔合在一起并且用平整器分配金属颗粒的过程的增材制造工艺尤其有用。
例如，零件80和柱12可以通过增材制造系统10以逐层方式形成。为了形成零件80和柱12的层，可经由粉末床120将一定量的未烧结粉末130推动到平整器14前方的位置。然后，平整器14可以将粉末均匀地分配在零件床110上以提供未烧结粉末130的上层，如图1所示。能量源112可将能量束引向床110上的此粉末130层的区域以熔化或烧结粉末130上层的精确限定区域，以通过熔合材料形成零件80和/或柱12的一部分。为了重复该过程，另外一定量的未烧结粉末130可由粉末床120提供并由平整器14分布。在备选构造中，增材制造系统10可熔合材料，如材料线(例如，在电弧增材制造系统中)。
图4示出用于产生根据本发明的方面的制造支承件的示范性方法400。例如，可以通过执行存储在计算机可读存储介质102上的指令来执行方法400。表示诸如零件80的零件的数字文件可以在执行方法400之前提供给控制器100。在示范性第一步骤402中，诸如粉末的金属材料可例如通过激光烧结来熔合，例如以形成柱12的中空本体部分20。这可以通过重复分布并熔合未烧结粉末130的层的过程来执行。在步骤402中形成的柱12的本体部分20可支承在零件床110上或零件80的一部分上。
步骤404可包括熔合诸如粉末130的金属材料以形成罩部分40。步骤402可以在步骤402完成之后执行，因为罩部分40可以一体地形成在本体部分20的远端24上。一方面，罩部分40可以通过在本体部分20上方的顺序位置处分配并熔合未烧结的粉末130来形成。熔合粉末130层可在形成罩部分40的过程期间形成大体上会聚的壁(例如，壁42、44)。当罩部分40的远侧脊46完全形成时，步骤404可结束。
步骤406可包括熔合诸如粉末130的金属材料以形成远侧部分60并且可至少部分地与步骤404重叠。在步骤406中，一旦已经通过熔合粉末130形成了罩部分40的至少一部分，则远侧部分60就可以开始形成于罩部分40的上表面上。
在步骤408中，悬垂部分82的一部分可以形成于远侧部分60的远侧区域上。因此，步骤408可以包括将零件80的一部分熔合到柱12。步骤406可以基于正在制造的零件80的几何形状与步骤408重叠。
由于步骤408可通过在远侧部分60上形成悬垂部分82来执行，所以悬垂部分82可由柱12支承。一方面，在步骤410中，可以经由远侧部分60向罩部分40传输悬垂部分82的重量的力，该力可以随着悬垂部分82的每个后续层而增加。倾斜壁42、44可以将该力传输到中空本体部分20的壁28。因此，柱12可以通过将悬垂部分82的重量的力传递通过柱12的每个部分来支承悬垂部分82。此重量可均匀分布，以最大化柱12可安全地支承的重量，同时消除了在中空内部34内包括加强结构的需要。
步骤412可以在完成步骤402、404、406和408中的每一个之后执行。远侧部分60可以形成有一定形状，如构件62的渐缩端64，该形状促进从零件80的悬垂部分82移除。因此，在步骤412中，可以使用一个或多个适当的工具来将远侧部分60与部分82分离。例如，诸如冷凿的工具可以容易地将远侧部分60与部分82分离。任何适当的工具可用于分离远侧部分60和部分82。如果需要，悬垂部分82的表面可在远侧部分60的移除之后抛光或以其它方式处理。
用于执行方法400的前述示例性步骤系列可以产生多个柱12中的一个。当零件80包括需要支承的多个悬垂部分82时，可在将向悬垂部分82提供支承的每个位置处执行方法400。
柱12可以提供具有减少量的材料的改进的强度。因此，柱12可提供改善的支承并避免变形。因此，柱12在制造高零件或具有大悬垂部分的零件时可能是特别有益的。使用具有薄壁的中空本体减少生产柱12所需的材料量，从而显著降低产生零件所需的成本和时间。在一个实例中，制造时间可减少30％或更多。缺乏尖锐边缘可减少对平整器14的磨损或损坏，无论平整器是滚筒还是刮板。因此，可以制造高零件，同时降低在平整器中产生撕裂或切口的可能性。柱12的形式还可以降低可能引起制造过程失效的支承结构本身变形或损坏的可能性。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不偏离本公开的范围的情况下，可以对所公开的方法和柱进行各种修改和更改。考虑到本文公开的系统的说明和实践，方法和柱的其它实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。说明书和示例旨在仅被认为是示例性的，本公开的真实范围由下文的权利要求书及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于零件的增材制造方法，包括：
通过以下形成柱：
熔合金属材料以形成中空本体部分，所述中空本体部分包括具有内表面和外表面的壁；
熔合金属材料以形成从所述本体部分的远端延伸的罩部分；以及
熔合金属材料以形成支承在所述罩部分上的远侧部分；
通过所述柱支承所述零件的至少一部分；以及
从所述零件移除所述柱。
2.根据权利要求1所述的增材制造方法，其中所述壁的外表面形成为不含垂直延伸的尖锐边缘。
3.根据任一前述权利要求所述的增材制造方法，其中所述本体部分的形成高度大于所述罩部分的高度并且大于所述远侧部分的高度。
4.根据任一前述权利要求所述的增材制造方法，其中所述罩部分形成有倾斜壁。
5.根据权利要求4所述的增材制造方法，其中所述远侧部分形成为以便从所述倾斜壁延伸。
6.根据权利要求5所述的增材制造方法，其中所述远侧部分形成有外周，所述外周具有的宽度小于所述本体部分的外周的宽度。
7.根据任一前述权利要求所述的增材制造方法，其中所述本体部分的外表面形成为以便至少部分地弯曲。
8.根据任一前述权利要求所述的增材制造方法，其中所述罩部分形成为以便覆盖所述本体部分的远端。
9.一种用于支承增材制造过程中制造的零件的柱，所述柱包括：
中空本体部分，所述中空本体部分包括具有内表面和外表面的壁，所述壁包括熔合的金属材料；
罩部分，所述罩部分从所述本体部分的远端延伸；以及
远侧部分，所述远侧部分支承在所述罩部分上。
10.根据权利要求9所述的柱，其中所述本体部分的高度大于所述罩部分的高度并且大于所述远侧部分的高度。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140303942A1 (en) 2013-04-05 2014-10-09 Formlabs, Inc. Additive fabrication support structures
WO2014174090A2 (en) * 2013-04-26 2014-10-30 Materialise N.V. Hybrid support systems and methods of generating a hybrid support system using three dimensional printing
US9688024B2 (en) 2013-08-30 2017-06-27 Adobe Systems Incorporated Adaptive supports for 3D printing
FR3021901B1 (fr) 2014-06-05 2016-07-22 Inria Inst Nat De Rech En Informatique Et En Automatique Structure de support d'un objet au cours de sa fabrication par un procede de fabrication additive ; procede de generation d'une telle structure.
EP3277484B1 (en) 2015-04-03 2020-06-03 Materialise N.V. Support structures in additive manufacturing
US10583606B2 (en) * 2016-02-11 2020-03-10 General Electric Company Method and supports with powder removal ports for additive manufacturing
CN105643943B (zh) 2016-03-31 2019-01-04 周宏志 一种增材制造用支撑的生成方法及其系统
US10800108B2 (en) * 2016-12-02 2020-10-13 Markforged, Inc. Sinterable separation material in additive manufacturing
US20180154441A1 (en) * 2016-12-07 2018-06-07 General Electric Company Methods and table supports for additive manufacturing
US20180304541A1 (en) 2017-04-19 2018-10-25 Carbon, Inc. 3d lattice supports for additive manufacturing

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