CN114178545A - 用于增材制造物体的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请题为“用于增材制造物体的系统和方法”。一种增材制造物体的方法，其包括通过使用粉末沉积装置在构建平台上方沉积粉末来相继形成多个粉末层。该方法还包括在使用粘合剂输送装置形成多个粉末层中的每一个相继粉末层之前，通过粘结多个粉末层中的每一个粉末层的选择区域来相继形成粘合剂壳。粘合剂壳包围粉末的一部分。该方法还包括使用固结装置使由粘合剂壳粘合的粉末的部分致密化。

Description

用于增材制造物体的系统和方法
优先权
本申请要求于2020年9月11日提交的美国序列号62/706,813的优先权。
技术领域
本发明总体上涉及增材制造，更具体地涉及用于粉末床粘合剂喷射增材制造以由粉末材料形成物体的系统和方法。
背景技术
金属注射成型(MIM)是一种金属加工工艺，其中粉末金属与一种或多种粘合剂混合以产生原料。然后使用注射成型将原料作为液体注射到模具中。然后将模制件或“生坯(green part)”冷却并从模具中取出。成型后，生坯经过调节操作(例如，使用溶剂、热熔炉、催化过程或多种方法的组合)以去除粘合剂的一部分并生成“棕坯(brown part)”。然后，棕坯经过烧结操作以去除粘合剂的剩余部分，使金属颗粒致密化，并且生产“成品零件”。MIM有利地提供生产大批量和/或复杂零件的成本效益。然而，MIM需要昂贵的永久性工具，这对于小批量零件的生产可能不具有成本效益。
对于生产小批量零件，金属粘合剂喷射可为MIM工艺提供一种具有成本效益的替代方案。在金属粘合剂喷射中，液体粘合剂被选择性地施加以逐层结合金属粉末颗粒，从而形成棕坯。然后，对棕坯进行烧结操作，以去除粘合剂，使金属颗粒致密化，并且生产成品零件。
然而，在MIM和金属粘合剂喷射中，在烧结操作中致密化期间，金属颗粒可在所有粘合剂除气之前封装粘合剂中的一些。这可能导致成品零件中含有粘合剂和/或最终零件的密度低于期望的密度。这在生产相对较厚的零件时尤其成问题。因此，本领域技术人员继续进行研究和开发工作，以提供改进的增材制造技术，诸如粉末床粘合剂喷射增材制造。
发明内容
以下是根据本公开的主题的示例的非穷尽列表，这些示例可要求保护，也可不要求保护。
在一个示例中，所公开的增材制造系统包括构建平台。增材制造系统还包括被配置为沉积粉末的粉末沉积装置，使得在构建平台上方相继形成多个粉末层。增材制造系统进一步包括粘合剂输送装置，该粘合剂输送装置被配置为在多个粉末层中的每一个相继粉末层的选择区域处输送粘合剂，从而相继形成粘合剂壳。增材制造系统还包括固结装置，该固结装置被配置为使由粘合剂壳粘合的粉末的一部分致密化。
在一个示例中，所公开的增材制造物体的方法包括以下步骤：(1)通过沉积粉末相继形成多个粉末层；以及(2)在形成多个粉末层中的每一个相继粉末层之前，通过粘结多个粉末层中的每一个粉末层的选择区域来相继形成粘合剂壳。粘合剂壳包围粉末的一部分。
在一个示例中，所公开的增材制造物体通过包括以下步骤的工艺制成：(1)通过沉积粉末相继形成多个粉末层；以及(2)在形成多个粉末层中的每一个相继粉末层之前，通过粘结多个粉末层中的每一个粉末层的选择区域来相继形成粘合剂壳的多个壳层，从而形成粘合剂壳。粘合剂壳包围粉末芯。
从以下详细描述、附图和所附权利要求书中，所公开的增材制造系统、方法和增材制造物体的其他示例将变得显而易见。
附图说明
图1是增材制造系统的示例的示意图；
图2至图5共同示意性地示出了相继形成多个粉末层和相继形成多个壳层的示例；
图6示意性地示出了增材制造物体的示例，该物体包括粘合剂壳和由粘合剂壳粘合的粉末芯；
图7和图8共同示意性地示出了使用振动机构使由粘合剂壳的一部分粘合的粉末致密化的示例；
图9和图10共同示意性地示出了使用捣固头使由粘合剂壳的一部分粘合的粉末致密化的示例；
图11和图12共同示意性地示出了使用多个捣固销使由粘合剂壳的一部分粘合的粉末致密化的示例；
图13是增材制造物体的方法的示例的流程图；
图14是飞行器制造和维修方法的流程图；以及
图15是飞行器示例的示意性框图。
具体实施方式
以下详细描述参考附图，这些附图说明了本文所公开的主题的具体示例。具有不同结构和操作的其他示例不脱离本公开的范围。类似的附图标记可指不同附图中的相同特征、元件或部件。在整个本公开中，多个项目中的任何一个通常可单独称为项目，并且多个项目通常可统称为项目。
下文提供了本文所公开的主题的说明性的非穷尽的示例，这些示例可为但不一定是要求保护的。本文对“示例”的引用意指结合示例描述的一个或多个特征、结构、元件、部件、特性和/或操作步骤被包括在本文所公开的主题的至少一个方面、实施例和/或实施方式中。因此，贯穿本公开的短语“一个示例”、“另一个示例”、“一个或多个示例”和类似语言可但不一定指同一示例。此外，表征任何一个示例的主题可以但不一定包括表征任何其他示例的主题。此外，表征任何一个示例的主题可以但不一定与表征任何其他示例的主题相结合。
在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对所公开概念的透彻理解，这些概念可在没有这些细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，省略了已知设备和/或过程的细节，以避免不必要地模糊本公开。尽管将结合具体示例描述一些概念，但应理解，这些示例并非旨在限制。
本公开认识到，粉末床粘合剂喷射增材制造提供了具有成本效益的复杂零件生产。本公开还认识到，通过粉末床粘合剂喷射增材制造生产的相对较厚的零件可具有未去除粘合剂形式的异物夹杂物或不期望的孔隙率，这可能会降低零件的机械性能，并且限制粉末床粘合剂喷射增材制造的设计空间。因此，对于生产相对较厚的零件，诸如厚度大于0.125英寸(3.175毫米)的零件，可能不推荐采用当前的粉末床粘合剂喷射增材制造工艺。本公开还认识到，如果设计要求零件具有相对较厚的部分，则烧结操作必须在较低温度下操作较长的操作时间，这会增加工艺周期时间和总体生产成本。本公开还认识到，粉末床粘合剂喷射增材制造中使用的烧结操作可能会由于粉末的致密性和/或均匀性低于预期而导致棕坯出现不均匀收缩。
总体参考图1至图13，作为示例，本公开涉及增材制造系统100(在本文中通常称为系统)、增材制造物体130的方法1000以及使用系统100和/或根据方法1000制造的物体130。
在一个或多个示例中，系统100和方法1000是用于由粉末104制造物体130的粉末床粘合剂喷射制造的实施方式。本公开认识到，使用粉末床粘合剂喷射制造来制造物体或其他零件具有生产和设计灵活性优势。本公开还认识到在使用粉末床粘合剂喷射制造来制造物体或其他零件时的潜在问题，诸如上文所述的那些问题。系统100和方法1000的示例提供了这些潜在问题的解决方案。
系统100和方法1000的示例便于在“棕色”条件下形成物体130。在棕色条件下，物体130包括由粘结粉末104形成的外或外部粘合剂壳116(图1和图6)以及由通过粘合剂壳116粘合的未粘结(例如，松散)粉末104形成的内或内部粉末芯150(图6)。系统100和方法1000的示例也便于物体130的粉末芯150的密度的增加(在棕色条件下)，并且因此便于烧结过程之后的物体130的密度的增加(在成品条件下)。系统100和方法1000的示例还使得物体130(在成品条件下)能够在烧结过程之后通过消除粘合剂夹杂物、降低孔隙率和实现接近全密度来维持设计的或预期的机械性能。因此，系统100和方法1000的示例有益地扩展了粉末床粘合剂喷射制造的设计空间，并且促进了用于生产物体130的快速、低成本的解决方案，而不需要昂贵且长时间的永久性工具。
通常，粉末104包括适合于逐层结合以制成粘合剂壳116且适合于固化(诸如通过烧结操作)的任何粉末材料。粉末104的优选示例包括金属粉末和金属合金粉末。然而，粉末104不限于金属/金属合金粉末，还可包括陶瓷粉末、聚合物粉末等。在其他示例中，粉末104可包括不同类型的粉末材料或组成粉末的组合。
通常，物体130包括使用系统100制造和/或根据方法1000制造的任何增材制造物体。例如，物体130包括通过粉末床粘合剂喷射正在制造工艺制造的任何物品、零件、部件或其他三维结构。如本文将更详细描述的，在一个或多个示例中，物体130可采取“棕坯”的形式。在一个或多个示例中，物体130可采取“成品零件”的形式。
图1示意性地示出了系统100的示例。在一个或多个示例中，系统100包括构建平台112、粉末沉积装置102、粘合剂输送装置106和固结装置118。通常，系统100被配置为将三维(3D)模型转换成二维(2D)层。系统100根据每个2D层的预编程构造形状和预编程刀具路径(例如，G-代码)，利用计算机数控(CNC)累积过程来沉积粉末104并选择性地结合粉末104。
参考图1，在一个或多个示例中，系统100包括构建室110。构建平台112位于构建室110中。出于说明的目的，图1中省略了构建室110的前壁(或前栏)。提供构建平台112以支撑粉末床134和经由粉末床粘合剂喷射增材制造工艺制造的物体130。构建室220向构建平台112提供外围边界，并且向粉末床134提供外围边界。
在一个或多个示例中，密封件(未示出)与构建平台112和构建室110接触，以确保粉末104在物体130的形成期间保留在构建室110中。
尽管示例性示例将构建室110和构建平台112描绘为具有正方形横截面，但在其他示例中，构建室110和构建平台112可具有任何具有封闭横截面的几何形状，诸如圆形、椭圆形、矩形等。
在一个或多个示例中，构建平台112可相对于粉末沉积装置102和/或粘合剂输送装置106移动。在一个或多个示例中，随着多个粉末层114和多个壳层132中的相继粉末层和相继壳层形成，构建平台112在构建室110内相对于粉末沉积装置102和/或粘合剂输送装置106竖直移动(例如，降低)。在一个或多个示例中，随着多个粉末层114中的每一个相继粉末层形成，构建平台112相对于粉末沉积装置102水平移动，和/或随着多个壳层132中的每一个相继壳层形成，构建平台112相对于粘合剂输送设备106水平移动。在一个或多个示例中，随着多个粉末层114中的每一个粉末层形成，构建平台112相对于粉末沉积装置102绕竖直轴线旋转，和/或随着多个壳层132中的每一个壳层形成，构建平台112相对于粘合剂输送装置106绕竖直轴线旋转。
在一个或多个示例中，系统100包括构建平台致动器(未示出)，该构建平台致动器联接到构建平台112并被配置为驱动构建平台112的移动。在一个或多个示例中，构建平台致动器包括线性致动器或采取线性致动器的形式。在一个或多个示例中，构建平台致动器包括联接到构建平台112的转台。
粉末沉积装置102被配置为沉积粉末104。在一个或多个示例中，粉末沉积装置102被配置为选择性地将粉末104沉积在粉末床134中，以相继形成多个粉末层114中的每一个粉末层。例如，粉末沉积装置102被配置为沉积粉末104，使得多个粉末层114在构建平台112上方相继形成。
在一个或多个示例中，粉末沉积装置102相对于构建平台112可移动。在一个或多个示例中，随着多个粉末层114中的每一个相继粉末层形成，粉末沉积装置102相对于构建平台222水平移动。在一个或多个示例中，随着多个粉末层114中的每一个相继粉末层形成，粉末沉积装置202相对于构建平台112竖直移动。在一个或多个示例中，粉末沉积装置102具有多个自由度以适应用于将粉末104沉积在粉末床134中的多轴移动。
在一个或多个示例中，系统100包括联接到粉末沉积装置102的粉末沉积致动器138。粉末沉积致动器138被配置为驱动粉末沉积装置102的移动。在一个或多个示例中，粉末沉积致动器138包括线性致动器、机器人致动器臂(例如，六轴机器人致动器臂)等或采取线性致动器、机器人致动器臂(例如，六轴机器人致动器臂)等的形式。
在一个或多个示例中，粉末沉积装置102包括横穿粉末床134以沉积粉末104的涂覆机136或采取横穿粉末床134以沉积粉末104的涂覆机136的形式。在一个或多个示例中，涂覆机136被配置为在粉末床134中沉积或排出粉末104，以相继形成多个粉末层114中的每一个粉末层。在其他示例中，粉末沉积装置102可包括能够在粉末床134中沉积或以其他方式排出粉末104的各种其他类型的机构中的任何一种，诸如喷粉机等。
在一个或多个示例中，涂覆机136包括被配置为容纳粉末104的排出室(例如，粉末进料器或粉末料斗)。排出室包括用于排出粉末104的排出口。可替代地，在一个或多个示例中，系统100包括粉末室(未示出)，该粉末室被配置为容纳粉末104的供应，并且将粉末104分级以沉积在粉末床134中。涂覆机136被配置为将粉末104从粉末室移动到构建室110，并且将粉末104沉积在粉末床134中。
在一个或多个示例中，涂覆机136包括辊。在一个或多个示例中，辊被配置为收集粉末104并将粉末104沉积在构建平台112上或沉积在多个粉末层114中的前一个粉末层上。在一个或多个示例中，辊被配置为调平已沉积在粉末床134中的粉末104。在一个或多个示例中，涂覆机136附加地或可替代地包括不同类型的调平设备，诸如刀片，其被配置为调平已沉积在粉末床134中的粉末104。
粘合剂输送装置106被配置为将粘合剂108沉积在粉末104上。在一个或多个示例中，粘合剂输送装置106被配置为选择性地结合(例如，粘结)多个粉末层114中每一个粉末层的一部分粉末104，以相继形成多个壳层132中的每一个壳层。例如，粘合剂输送装置106被配置为在多个粉末层114的每一个相继粉末层的选择区域处输送粘合剂108，从而相继形成粘合剂壳116。
在一个或多个示例中，粘合剂输送装置106相对于构建平台112可移动。在一个或多个示例中，随着多个壳层132中的每一个相继壳层形成，粘合剂输送装置106相对于构建平台112水平移动。在一个或多个示例中，随着多个壳层132中的每一个相继壳层形成，粘合剂输送装置106相对于构建平台112水平移动。在一个或多个示例中，粘合剂输送装置106具有多个自由度以适应用于在任何位置处粘合粉末104的多轴移动。
在一个或多个示例中，系统100包括联接到粘合剂输送装置106的粘合剂输送致动器140。粘合剂输送致动器140被配置为驱动粘合剂输送装置106的移动。在一个或多个示例中，粘合剂输送致动器140包括线性致动器、机器人致动器臂(例如，六轴机器人致动器臂)等或采取线性致动器、机器人致动器臂(例如，六轴机器人致动器臂)等的形式。
粘合剂108包括任何粘合剂或粘合剂材料，其适于粘结粉末104以形成粘合剂壳116的固体横截面层(例如，多个壳层132中的任何一个)。在一个或多个示例中，粘合剂输送装置106包括粘合剂喷射打印头142，或者采用粘合剂喷射打印头142的形式，粘合剂喷射打印头142将粘合剂108施加(例如，策略性地沉积小滴)到粉末床134中，粉末床134将粉末104粘结到固体材料层(例如，壳层132)中。
在一个或多个示例中，系统200包括控制器144。控制器144经由一条或多条通信线路(诸如经由有线通信和/或无线通信)与系统100的操作部件通信。在一个或多个示例中，控制器144被配置为生成命令信号，以控制粉末沉积装置102和粘合剂输送装置106的移动和操作。例如，控制器144根据存储在控制器144中的预定计划(例如，G-代码)选择性地控制粉末沉积装置102和粘合剂输送装置106的移动，以相继沉积和加入(join)粉末104。
在一个或多个示例中，系统100包括电源146。电源146被配置为根据需要向系统100的部件供电。在一个或多个示例中，电源146可为单个电源，或者可包括一起工作以提供必要功率输出的多个电源。可替代地，多个电源可独立操作，并且可单独向系统100的特定部件供电。电源146可为AC或DC电源，或者可利用AC和DC的组合。
图2至图6示意性地示出了用于使用系统100(图1)形成物体130的过程的示例。在整个本公开中，并且特别是关于图2至图6，多个粉末层114可单独称为粉末层114-1至粉末层114-N。类似地，在整个本公开中，并且特别是关于图2至图6，多个壳层132可单独称为壳层132-1至壳层132-N。
如图2所示，在一个或多个示例中，在来自控制器144的指导下，粉末沉积装置102横穿构建平台112并沉积粉末104以形成第一(例如，初始)粉末层114-1(例如，多个粉末层114中的第一个粉末层)。如图3所示，在形成第一粉末层114-1之后，在来自控制器144的指导下，粘合剂输送装置106被激活并横穿第一粉末层114-1以策略性地沉积粘合剂108并粘结第一粉末层114-1的粉末104的选定部分。粘合第一粉末层114-1的粉末104的选定部分在构建平台112上形成物体130的第一壳层132-1(例如，多个壳层132中的第一个壳层)。
在一个或多个示例中，第一壳层132-1形成或限定粘合剂壳116的底部。在一个或多个示例中，第一壳层132-1的厚度大约等于第一粉末层114-1的厚度。在一个或多个示例中，第一壳层132-1的厚度大约为0.0625英寸(1.587毫米)。在一个或多个示例中，第一壳层132-1的厚度小于大约0.0625英寸(1.587毫米)。
如图3所示，在一个或多个示例中，粘合剂壳116的底部完全由单个壳层132(例如，第一壳层132-1)形成。在其他示例中，粘合剂壳116的底部可由多于一个的壳层132形成(例如，形成在第一壳层上的第二壳层、形成在第二壳层上的第三壳层等)。用于形成粘合剂壳116的底部的壳层132的数量可取决于粘合剂壳116的期望总厚度、粘合剂壳116的底部的期望厚度、粘合剂壳116的底部的轮廓、物体130的总尺寸、给定粉末层114的厚度以及由粘合剂壳116(例如，粉末芯150)粘合的粉末104的体积和/或密度等因素。
在一个或多个示例中，在来自控制器144的指导下，构建平台112选择性地向下索引一层厚度。如图4所示，在来自控制器144的指导下，粉末沉积装置102横穿第一粉末层114-1并沉积粉末104以形成第二粉末层114-2(例如，多个粉末层114中的相继第二个粉末层)。在形成第二粉末层114-2之后，在来自控制器144的指导下，粘合剂输送装置106被激活并横穿第二粉末层114-2以策略性地沉积粘合剂108并粘结第二粉末层114-2的粉末104的选定部分。粘结第二粉末层114-2的粉末的选定部分在第一壳层132-1上形成第二壳层132-2(例如，多个壳层132中的相继第二个壳层)。在形成第二壳层132-1后，粉末104的非粘结部分(例如，第一粉末芯层152-1)由第一壳层132-1和第二壳层132-2粘合。粉末104的另一非粘结部分仍然包装在第一壳层132-1和第二壳层132-2周围。
在一个或多个示例中，第二壳层132-2形成粘合剂壳116的连续侧部的区段(例如，具有封闭横截面)。在一个或多个示例中，第二壳层132-2的厚度大约为0.0625英寸(1.587毫米)。在一个或多个示例中，第二壳层132-1的厚度小于大约0.0625英寸(1.587毫米)。
在一个或多个示例中，如图5和图6所示，重复多次该成形和粘结程序以产生多个中间粉末层114，产生多个中间壳层132，并且最终产生包括粘合剂壳116和由粘合剂壳116粘合的粉末芯150的物体130(图6)。
通常，多个粉末层114中的每一个相继粉末层形成在多个粉末层114中的先前形成并位于其下方的粉末层和多个壳层132中的先前形成并位于其下方的壳层上。多个壳层132中的每一个相继壳层形成在多个壳层132中的先前形成并位于其下方的壳层上并附接到其上，以形成新的壳层132和新的粉末芯层152。在形成壳层132中的每一个相继壳层之后，粉末104的附加非粘结部分(例如，多个粉末芯层152中的每一个相继粉末芯层)由第一壳层132-1和多个中间壳层132(例如，壳层132-2至壳层132-8)粘合。粉末104的附加非粘结部分仍然包装在第一壳层132-1和多个中间壳层132周围。
在一个或多个示例中，多个中间壳层132(例如，壳层132-2至壳层132-8)中的每一个壳层形成粘合剂壳116的连续侧部的后续区段(例如，具有封闭横截面)。在一个或多个示例中，多个中间壳层132(例如，壳层132-2至壳层132-8)中的每一个壳层的厚度大约为0.0625英寸(1.587毫米)。在一个或多个示例中，多个中间壳层132(例如，壳层132-2至壳层132-8)中的每一个壳层的厚度小于大约0.0625英寸(1.587毫米)。在一个或多个示例中，多个中间壳层132(例如，壳层132-2至壳层132-8)中的每一个壳层的厚度相同。在一个或多个示例中，多个中间壳层132(例如，壳层132-2至壳层132-8)中的至少一个的厚度不同于多个中间壳层132(例如，壳层132-2至壳层132-8)中的至少另一个。
如图6所示，在一个或多个示例中，在来自控制器144的指导下，粉末沉积装置102横穿粉末层114中的前一个粉末层(例如，粉末层114-8)并沉积粉末104以形成最终粉末层114-N(例如，多个粉末层114中的最后一个粉末层)。在形成最终粉末层114-N之后，在来自控制器144的指导下，粘合剂输送装置106被激活并横穿最终粉末层114-N以策略性地沉积粘合剂108并粘结最终粉末层114-N的粉末104的选定部分。粘结最终粉末层114-N的粉末104的选定部分形成物体130的最终壳层132-N(例如，多个壳层132中的最后一个壳层)。在形成最终壳层132-N之后，粉末104的非粘结部分(例如，粉末芯150)由粘合剂壳116粘合。粉末104的另一非粘结部分仍然包装在粘合剂壳116周围。
在一个或多个示例中，最终壳层132-N形成或限定粘合剂壳116的顶部。在一个或多个示例中，最终壳层132-1的厚度大约等于最终粉末层114-N的厚度。在一个或多个示例中，最终壳层132-N的厚度大约为0.0625英寸(1.587毫米)。在一个或多个示例中，最终壳层132-N的厚度小于大约0.0625英寸(1.587毫米)。
如图6所示，在一个或多个示例中，粘合剂壳116的顶部完全由单个壳层132(例如，最终壳层132-N)形成。在其他示例中，粘合剂壳116的顶部可由多于一个的壳层132形成。用于形成粘合剂壳116的顶部的壳层132的数量可取决于粘合剂壳116的期望总厚度、粘合剂壳116的顶部的期望厚度、粘合剂壳116的顶部的轮廓、物体130的总尺寸、给定粉末层114的厚度以及由粘合剂壳116粘合的粉末104(例如，粉末芯150)的体积和/或密度等因素。
参考图6，在一个或多个示例中，粘合剂壳116具有近似匹配物体130的净形状的轮廓。因此，粘合剂壳116的底部、侧部和/或顶部可具有一个或多个直区段和/或一个或多个轮廓区段。类似地，粘合剂壳116的底部、侧部和/或顶部可包括一个或多个水平取向的区段、一个或多个竖直取向的区段和/或一个或多个倾斜取向的区段。
通常，粘合剂壳116具有适于封闭和容纳粉末芯150的封闭横截面形状。在一个或多个示例中，粘合剂壳116的厚度大约为0.0625英寸(1.587毫米)。在一个或多个示例中，粘合剂壳116的厚度小于大约0.0625英寸(1.587毫米)。在一个或多个示例中，粘合剂壳116的厚度是恒定的。在一个或多个示例中，粘合剂壳116的厚度是变化的。
再次参考图1，在一个或多个示例中，系统100包括固结装置118。固结装置118被配置为固结、压实、沉降、包装或以其他方式使粉末104的至少一部分(例如，位于多个壳层132内或由多个壳层132包围的粉末104的部分)致密化，该部分由粘合剂壳116粘合并形成物体130的粉末芯150(图6)。在棕色条件下，固结物体130的粉末芯150可在成品条件下(例如，在烧结操作之后)获得比当前粘合剂喷射工艺产生的更完全致密的物体130。
在一个或多个示例中，控制器144被配置为生成命令信号以控制固结装置118的移动和/或操作。例如，控制器144根据存储在控制器144中的预定计划选择性地控制固结装置118的移动和/或致动。
参考图1、图8和图9，在一个或多个示例中，固结装置118包括振动机构120。振动机构120联接到构建平台112。振动机构120被配置为压实(例如，沉降)由粘合剂壳116结合(例如，位于其中)的粉末104的部分。振动机构120可包括用于产生振动能量并将振动能量传递到粉末床134的各种适当类型的振动机构中的任何一种。
在一个或多个示例中，振动机构120包括超声振动元件122。超声振动元件122被配置为生成超声振动。超声振动将机械冲击传递到构建平台112并进入粉末床134，以震动位于构建室110中的粉末104，从而获得更致密和/或更均匀的粉末填料。
在一个或多个示例中，振动机构120可用于实现粉末104(例如，粉末芯150)的期望密度。通常，由振动机构120产生并传递到粉末104的振动能量(例如，超声振动)足以堆积(pack)粉末104。理想情况下，振动能量足以防止粉末104在施加粘合剂108和形成多个壳层132后的成型后沉降，并且防止在固化(例如烧结)操作之前或期间在粘合剂壳116内形成粉末芯150的粉末104的形成后沉降。振动能量还被配置为防止粉末104响应于振动能量而羽化。
如图7所示，在一个或多个示例中，在来自控制器144的指导下，振动机构120被激活，并且振动能量被转移到粉末床134，以将粉末104压实在粉末床134中。在一个或多个示例中，振动机构120在形成多个粉末层114中的每一个粉末层之后被激活。在一个或多个示例中，振动机构120在形成多个壳层132中的每一个壳层之后被激活。
如图7所示，在粉末104压实之后，粉末床134中的粉末104可沉降并变得更加密实地堆积。因此，可在先前形成的壳层132的顶表面和粉末床134的顶表面(例如，先前形成的粉末层114和/或先前形成的粉末芯层152的顶表面)之间形成间隙。如图8所示，在一个或多个示例中，在来自控制器144的指导下，粉末沉积装置102横穿先前形成的粉末层114并沉积粉末104以重新涂覆粉末床134并形成填充层154。填充层154填充振动压实操作期间暴露的任何间隙，并且在形成后续粉末层114之前形成粉末104的平滑层。
参考图1和图9至图12，在一个或多个示例中，固结装置118包括捣固机构124。捣固机构124被配置为压实(例如，压缩)由粘合剂壳116粘结(例如，位于其中)的粉末104的部分。捣固机构124可包括用于向粉末床134施加压缩力的任何一种或多种合适类型的捣固机构。
在一个或多个示例中，捣固机构124相对于构建平台112可移动。在一个或多个示例中，在多个粉末层114中的每一个相继粉末层和/或壳层132中的每一个相继壳层形成之后，捣固机构124相对于构建平台112水平移动。
在一个或多个示例中，在多个粉末层114中的每一个相继粉末层和/或壳层132中的每一个相继壳层形成之后，捣固机构124相对于构建平台112水平移动。在一个或多个示例中，捣固机构124具有多个自由度，以适应捣固机构124在任何位置处的多轴移动。
在一个或多个示例中，系统100包括联接到捣固机构124的捣固机构致动器148。捣固机构致动器148被配置为驱动捣固机构124的移动。在一个或多个示例中，捣固机构致动器148包括线性致动器、机器人致动器臂(例如，六轴机器人致动器臂)等或采取线性致动器、机器人致动器臂(例如，六轴机器人致动器臂)等的形式。
在一个或多个示例中，如果振动能量不足以实现粉末104(例如，粉末芯150)的期望密度，则除了振动机构120之外，还可使用捣固机构124。在一个或多个示例中，捣固机构124可用作振动机构120的替代品，以实现粉末104(例如，粉末芯150)的期望密度。例如，固结装置118可包括振动机构120和捣固机构124两者，振动机构120联接到构建平台112并被配置为压实由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分，捣固机构124被配置为压缩由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分。
参考图9，在一个或多个示例中，捣固机构124包括捣固头126。捣固头126被配置为连续压缩由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分的区段(例如，多个粉末芯层152中每一个粉末芯层的区段)。
在一个或多个示例中，在来自控制器144的指导下，捣固头126根据存储在控制器144中的预定计划沿着形成的粉末芯层152移动。随着捣固头126在来自控制器144的指导下沿着粉末芯层152移动，捣固头126被选择性地致动以沿着粉末芯层152向选定位置施加压缩力，并且压实由多个壳层132粘合的粉末104。在一个或多个示例中，利用CNC命令控制捣固头126的定位，使得压缩力仅施加到由相关联的壳层132粘结的沿着粉末芯层152的位置，而不损坏壳层132。在一个或多个示例中，捣固头126在多个粉末层114中的每一个粉末层形成之后被定位和致动。在一个或多个示例中，捣固头126在形成多个壳层132中的每一个壳层之后被定位和致动。
如图9所示，在粉末104压实之后，形成多个粉末芯层152的粉末104可沉降并变得更加密实地堆积。因此，可在先前形成的壳层132的顶表面和粉末芯150的顶表面(例如，先前形成的粉末芯层152的顶表面)之间形成间隙。如图10所示，在一个或多个示例中，在来自控制器144的指导下，粉末沉积装置102横穿先前形成的粉末层114并沉积粉末104以重新涂覆粉末床134，并且在粉末芯150上方形成填充层154。填充层154填充压缩操作期间所暴露的任何间隙，并且在形成后续粉末层114之前形成粉末104的平滑层。
参考图11和图12，在一个或多个示例中，捣固机构124包括多个捣固销128。多个捣固销128被配置为同时压缩由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分的整体(例如，多个粉末芯层152中的每一个粉末芯层的整体)。
在一个或多个示例中，在来自控制器144的指导下，多个捣固销128定位在粉末床134上方。在来自控制器144的指导下，根据存储在控制器144中的预定计划，选择性地致动多个捣固销128中选定的捣固销，以沿着粉末芯层152向多个位置施加压缩力，并且压实由多个壳层132粘合的粉末104。在一个或多个示例中，利用CNC命令控制多个捣固销128中选定的捣固销的选择性致动，使得压缩力仅施加到由相关联的壳层132粘结的沿着粉末芯层152的位置，而不会损坏壳层132。在一个或多个示例中，在形成多个粉末层114中的每一个粉末层之后，多个捣固销128被定位并被选择性地致动。在一个或多个示例中，在形成多个壳层132中的每一个壳层之后，多个捣固销128的捣固头126被定位并被选择性地致动。
如图11所示，在粉末104压实之后，形成多个粉末芯层152的粉末104可沉降并变得更加密实地堆积。因此，可在先前形成的壳层132的顶表面和粉末芯150的顶表面(例如，先前形成的粉末芯层152的顶表面)之间形成间隙。如图12所示，在一个或多个示例中，在来自控制器144的指导下，粉末沉积装置102横穿先前形成的粉末层114并沉积粉末104以重新涂覆粉末床134，并且在粉末芯150上方形成填充层154。填充层154填充压缩操作期间暴露的任何间隙，并且在形成后续粉末层114之前形成粉末104的平滑层。
图13示出了用于形成物体130的方法1000的示例。根据一个或多个示例，方法1000利用系统100(图1)来制成物体130。通常，方法1000包括多个操作步骤，以实施上面关于图2至图12描述的形成、粘结和固结程序。
在一个或多个示例中，方法1000包括相继形成多个粉末层114的步骤(框1002)。在一个或多个示例中，方法1000包括沉积粉末104以相继形成多个粉末层114的步骤(框1004)。在一个或多个示例中，根据方法1000，使用粉末沉积装置102执行沉积粉末104的步骤(框1004)和相继形成多个粉末层114的步骤(框1002)。
在一个或多个示例中，方法1000包括相继形成粘合剂壳116的步骤(框1006)。在一个或多个示例中，方法1000包括在形成多个粉末层114中的每一个相继粉末层以相继形成粘合剂壳116之前粘结多个粉末层114中的每一个粉末层的选择区域的步骤(框1008)。在一个或多个示例中，根据方法1000，相继形成粘合剂壳116的步骤(框1006)包括在多个粉末层114中的每一个粉末层的选择区域处输送粘合剂108的步骤，以及相继形成粘合剂壳116的多个壳层132的步骤，该多个壳层包围由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分。在一个或多个示例中，根据方法1000，使用粘合剂输送装置106来执行粘结多个粉末层114中的每一个粉末层的选择区域的步骤(框1008)和相继形成粘合剂壳116的步骤(框1006)。
在一个或多个示例中，方法1000包括使由粘合剂壳116(例如，粉末芯150)粘合的粉末104的部分致密化的步骤(框1010)。在一个或多个示例中，根据方法1000，使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分致密化的步骤(框1010)发生在形成多个粉末层114中的每一个粉末层的步骤(框1002)之后。在一个或多个示例中，根据方法1000，使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分致密化的步骤(框1010)发生在形成多个壳层132中的每一个壳层的步骤之后。在一个或多个示例中，根据方法1000，使用固结装置118执行使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分致密化的步骤(框1010)。
在一个或多个示例中，根据方法1000，使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分致密化的步骤(框1010)包括使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分经受振动能量的步骤(框1012)。在一个或多个示例中，使用振动机构120执行使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分经受振动能量的步骤(框1012)。
在一个或多个示例中，根据方法1000，使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分致密化的步骤(框1010)包括使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分经受压缩力的步骤(框1014)。在一个或多个示例中，使用捣固机构124执行使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分经受压缩力的步骤(框1014)。
在一个或多个示例中，根据方法1000，使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分致密化的步骤(框1010)包括使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分经受振动能量的步骤(框1012)和使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分经受压缩力的步骤(框1014)。
在一个或多个示例中，根据方法1000，使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分经受振动能量的步骤(框1012)发生在形成粘合剂壳116的多个壳层132中的每一个相继壳层的步骤之前。在一个或多个示例中，根据方法1000，使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分经受压缩力的步骤(框1014)发生在形成粘合剂壳116的多个壳层132中的每一个相继壳层的步骤之后。
在一个或多个示例中，方法1000包括在使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分致密化的步骤(框1010)之后形成填充层154的步骤。
根据方法1000，沉积粉末104的操作步骤(框1004)、形成粉末层114的操作步骤(框1002)、粘合粉末104的操作步骤(框1008)、形成粘合剂壳116的操作步骤(框1004)和使粉末104致密化的操作步骤(框1010)可重复多次，以相继形成多个粉末层114、相继形成多个壳层132、相继使由粘合剂壳116粘合的粉末104的部分致密化，并且最终形成棕色条件下的物体130(框1016)。
在一个或多个示例中，在物体130完全形成之后，物体130处于绿色条件(例如，“生坯”)，并且封装在粉末104的非粘结部分中(例如，如图1和图6所示)，并且被留下来固化并获得强度。固化后，物体130处于棕色条件。
在一个或多个示例中，方法1000包括烧结物体130的步骤(框1018)。烧结物体130从粘合剂壳116移除粘合剂108，并且固化(例如，粘结在一起)粉末芯150的粉末104和粘合剂壳116的粉末104。通常，烧结过程在具有受控气氛的熔炉中进行，在该熔炉中对零件进行热处理并烧掉粘合剂108。烧结过程将颗粒融合在一起，形成具有低孔隙率的坚固零件。在烧结时，物体130在成品条件下形成(框1020)。
贯穿本公开，关于沉积粉末104以形成多个粉末层114中的一个和粘结粉末104以形成多个壳层132中的一个而描述的方法1000的操作步骤和/或系统100的部件的示例同样适用于沉积粉末104以形成多个粉末层114中的任何其他一个以及粘结粉末104以形成多个壳层132中的任何其他一个的操作步骤和部件。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，系统100中可包括附加部件，诸如附加粉末沉积装置、附加粘合剂输送装置、附加固结装置、粉末料斗、调节器、阀、传感器等。
如本文所述，控制器144与系统100的各种部件通信和/或控制系统100的各种部件。在一个或多个示例中，控制器144是包括处理器和存储器的计算设备。存储器可为计算机可读存储介质，并且被配置为存储系统100的操作和/或方法1000的实施方式所需的数据。计算机可读存储介质是可用来存储信息的任何介质，这些信息以后可被处理器访问。计算机可读存储介质可包括计算机存储器和数据存储设备。计算机存储器可为快速存取存储器，并且可用于运行处理器可执行的程序指令。计算机存储器可包括随机存取存储器(RAM)、闪存和只读存储器(ROM)。数据存储设备可为物理设备，并且可用于存储处理器可访问的任何信息或计算机程序，诸如操作系统、计算机程序、程序模块和程序数据。数据存储设备及其相关联的计算机可读存储介质为系统提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的存储。数据存储设备可包括诸如软盘、硬盘驱动器和磁带等的磁性介质；诸如光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)和蓝光光盘等的光学介质；以及诸如随机存取存储器(RAM)、闪存和只读存储器(ROM)等的固态存储器。
在一个或多个示例中，存储器包括由系统100的受控操作所需的数据组成的数据包。例如，一个数据包可含有控制粉末沉积装置102所需的数据，另一个数据包可含有控制粘合剂输送装置106所需的数据，而另一数据包可含有控制固结装置118所需的数据。处理器与存储器通信以检索用于控制系统100的操作的必要数据。
在一个或多个示例中，除非另有说明，否则参考由一个或多个计算机或计算机系统执行的操作的行为和符号表示来描述本公开的主题。因此，应理解，这种有时被称为计算机执行的动作和操作包括由系统100的一个或多个处理器(诸如控制器144)经由以结构化形式表示数据的电信号进行的操纵。这种操纵转换数据或将其维持在系统100的存储器中的特定位置，其以本领域技术人员熟知的方式重新配置或以其他方式改变系统200的操作。维护数据的数据结构是存储器的物理位置，具有由数据格式限定的特定属性。然而，尽管在前述上下文中描述了一个或多个示例，但是正如本领域的技术人员将会理解的，因为本文所描述的一些动作和操作也可在硬件、软件和/或固件和/或它们的某种组合中实施，所以其并不意味着是限制性的。
现在参考图14和图15，增材制造系统100、方法1000和增材制造物体130的示例可在飞行器制造和服务方法1100的上下文中使用，如图14的流程图所示，并且在飞行器1200中使用，如图15示意性所示。
参考图15，在一个或多个示例中，飞行器1200包括机身1202、内部1206和多个高级系统1204。高级系统1204的示例包括推进系统1208、电气系统1210、液压系统1212和环境系统1214中的一个或多个。在其他示例中，飞行器1200可包括任何数量的其他类型的系统，诸如通信系统、制导系统、武器系统等。根据方法1000并使用增材制造系统100制成的物体130可为飞行器1200的结构、组件、子组件、部件、零件或任何其他部分，诸如机身1202或内部1206的一部分。
参考图14，在预生产期间，方法1100包括飞行器1200的规格和设计(框1102)和材料采购(框1104)。在飞行器1200的生产期间，飞行器1200的部件和子组件制造(框1106)和系统集成(框1108)均在进行。此后，飞行器1200经过认证和交付(框1110)以投入使用(框1112)。例行维护和服务(框1114)包括飞行器1200的一个或多个系统的修改、重新配置、翻新等。
图14所示的方法1100的每个过程可由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)来执行或实施。出于本说明的目的，系统集成商可包括但不限于任何数量的航天器制造商和主要系统分包商；第三方可包括但不限于任何数量的供应商、分包商和供应商；运营商可为航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
本文所示和所描述的系统100、方法1000和物体130的示例可在图14所示的流程图中所示的制造和服务方法1100的任何一个或多个阶段期间使用。在一个示例中，所公开的系统100和方法1000的实施方式可形成部件和子组件制造(框1106)和/或系统集成(框1108)的一部分。例如，使用所公开的系统100和方法1000的实施方式组装飞行器1200和/或其部件(例如，物体130)可对应于部件和子组件制造(框1106)，并且可按类似于飞行器1200投入使用(框1112)时准备的部件或子组件的方式准备。此外，所公开的系统100和方法1000的实施方式可在系统集成(框1108)以及认证和交付(框1110)期间被利用。类似地，所公开的系统100和方法1000的实施方式例如且不限于可在飞行器1200投入使用(框1112)时以及在维护和服务(框1114)期间被利用。
尽管示出了航空航天(例如，飞行器或航天器)示例，但本文所公开的示例和原理可应用于其他行业，诸如汽车行业、建筑行业、风力涡轮机行业、电子行业以及其他设计和制造行业。因此，除飞行器和航天器外，本文所公开的示例和原理可适用于粉末床、粘合剂喷射增材制造工艺，该工艺用于形成与其他交通工具(例如，陆地交通工具、海上交通工具、建筑交通工具等)、机械和独立结构一起使用的物体。
如本文所用，“被配置为”执行指定功能的系统、装置、设备、结构、物品、元件、部件或硬件确实能够在没有任何改变的情况下执行指定功能，而不仅仅具有在进一步修改后执行指定功能的潜力。换句话说，“被配置为”执行指定功能的系统、装置、设备、结构、物品、元件、部件或硬件是为了执行指定功能而专门选择、创建、实施、利用、编程和/或设计的。如本文所用，“被配置为”表示系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件的现有特性，其使得系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件能够在不作进一步修改的情况下执行指定功能。出于本公开的目的，被描述为“被配置为”执行指定功能的系统、装置、设备、结构、物品、元件、部件或硬件可附加地或可替代地被描述为“适于”和/或“可操作以”执行该功能。
除非另有说明，本文中术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用作标签，并不旨在对这些术语所指的项目强加顺序、位置或等级要求。此外，提及例如“第二”项目不要求或排除例如“第一”或较低编号项目和/或例如“第三”或较高编号项目的存在。
如本文所用，当与项目列表一起使用时，短语“至少一个”意指可使用一个或多个所列项目的不同组合，并且列表中的每个项目可能只需要一个。例如，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可包括但不限于项目A或项目A和项目B。该示例还可包括项目A、项目B和项目C，或者项目B和项目C。在其他示例中，“至少一个”可为，例如但不限于，项目A中的两个、项目B中的一个和项目C中的十个；项目B中的四个和项目C中的七个；以及其他合适的组合。
出于本公开的目的，术语“联接”和类似术语是指相互结合、链接、紧固、附接、连接、通信或以其他方式关联(例如，机械地、电气地、流体地、光学地、电磁地)的两个或多个元件。在各种示例中，元件可直接或间接地相关联。例如，元件A可与元件B直接地相关联。作为另一示例，元件A可例如经由另一元件C与元件B间接地相关联。应理解，并非各种公开的元件之间的所有关联都必须被表示出来。因此，也可存在除了图中所示的联接之外的联接。
如本文所用，术语“大约”是指或表示接近但不完全是所述条件的条件，该条件仍然执行期望的功能或实现期望的结果。例如，术语“大约”指在可接受的预定公差或精度范围内的条件。例如，术语“大约”是指在所述条件的10％范围内的条件。然而，术语“大约”并不排除正是所述条件的条件。
本领域的技术人员将会理解，上面提到的图1至图12和图15中描述和所示出的一些元件、特征和/或部件可按各种方式组合，而不需要包括图1至图12和图15、其他附图和/或所附公开中所描述和所示出的其他特征，即使此类组合在本文没有明确示出。类似地，不限于所呈现的示例的附加特征可与本文所示出和所描述的一些或所有特征组合。除非另有明确说明，否则上文提及的图1至图12和图15中描绘的示例的示意图并不意指对说明性示例的结构限制。相反，尽管指示了一个说明性结构，但是应理解，在适当时可修改该结构。因此，可对所示结构进行修改、添加和/或省略。此外，本领域的技术人员将会理解，并非所有在上面提到的图1至图12和图15中所描述和所示出的元件均需要被包括在每个示例中，并且并非本文所描述的所有元件均必须被描绘在每个说明性示例中。
在上面提到的图13和图14中，框可表示操作、步骤和/或其部分，并且连接各个框的线并不意指操作或其部分的任何特定顺序或依赖性。应理解，并不一定表示各种公开的操作之间的所有依赖性。上文提及的图13和图14以及描述本文阐述的所公开方法的操作的所附公开不应被解释为必须确定操作将被执行的顺序。相反，尽管指示了一个说明性顺序，但是应理解，在适当时可修改操作的顺序。因此，可对所示的操作进行修改、添加和/或省略，并且可按不同的顺序或同时执行某些操作。此外，本领域的技术人员将会理解，并非所有描述的操作均需要执行。
此外，贯穿本说明书对本文所使用的特征、优点或类似语言的引用并不意指可通过本文所公开的示例实现的所有特征和优点应是或在任何单个示例中。相反，提及特征和优点的语言被理解为意指结合示例描述的特定特征、优点或特性被包括在至少一个示例中。因此，贯穿本公开使用的特征、优点和类似语言的论述可以但不一定指相同的示例。
此外，本公开包括根据以下条款的实施例：
条款1.一种增材制造系统(100)，其包括：
构建平台(112)；
粉末沉积装置(102)，其被配置为沉积粉末(104)，使得多个粉末层(114)相继形成在构建平台(112)上方；
粘合剂输送装置(106)，其被配置为在所述多个粉末层(114)中的每一个相继粉末层的选择区域处输送粘合剂(108)，从而相继形成粘合剂壳(116)；以及
固结装置(118)，其被配置为使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的一部分致密化。
条款2.根据条款1所述的增材制造系统(100)，其中所述固结装置(116)包括振动机构(120)，所述振动机构联接到所述构建平台(112)并被配置为压实由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分。
条款3.根据条款2所述的增材制造系统(100)，其中所述振动机构(120)包括被配置为生成超声振动的超声振动元件(122)。
条款4.根据条款1所述的增材制造系统(100)，其中所述固结装置(116)包括捣固机构(124)，所述捣固机构被配置为压缩由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分。
条款5.根据条款4所述的增材制造系统(100)，其中所述捣固机构(124)包括捣固头(126)，所述捣固头被配置为相继压缩由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分。
条款6.根据条款4所述的增材制造系统(100)，其中所述捣固机构(124)包括多个捣固销(128)，所述多个捣固销被配置为同时压缩由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分的整体。
条款7.根据条款1所述的增材制造系统(100)，其中所述固结装置(116)包括：
振动机构(120)，其联接到所述构建平台(112)并被配置为压实由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的一部分；以及
捣固机构(124)，其被配置为压缩由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分。
条款8.一种增材制造物体(130)的方法(1000)，所述方法(1000)包括：
通过沉积粉末(104)相继形成多个粉末层(114)；以及
在形成多个粉末层(114)中的每一个相继粉末层之前，通过粘结所述多个粉末层(114)中的每一个粉末层的选择区域来相继形成粘合剂壳(116)，
其中所述粘合剂壳(116)包围所述粉末(104)中的一部分。
条款9.根据条款8所述的方法(1000)，其还包括使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分致密化。
条款10.根据条款9所述的方法(1000)，其中使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分致密化包括使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分经受振动能量。
条款11.根据条款9所述的方法(1000)，其中使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分致密化包括使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分经受压缩力。
条款12.根据条款9所述的方法(1000)，其中：
使用粉末沉积装置(102)相继形成所述多个粉末层(114)；
使用粘合剂输送装置(106)相继形成所述粘合剂壳(116)；以及
使用固结装置(118)来使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分致密化。
条款13.根据条款8所述的方法(1000)，其中相继形成所述粘合剂壳(116)包括在所述多个粉末层(114)中的每一个粉末层的选择区域处输送粘合剂(108)，以相继形成所述粘合剂壳(116)的多个壳层(132)，其包围由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分。
条款14.根据条款13所述的方法(1000)，其还包括：
使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分经受振动能量；以及
使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分经受压缩力。
条款15.根据条款14所述的方法(1000)，其中：
在形成所述粘合剂壳(116)的所述多个壳层(132)中的每一个相继壳层之前，使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分经受振动能量；以及
在形成所述粘合剂壳(116)的所述多个壳层(132)中的每一个相继壳层之后，使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分经受压缩力。
条款16.根据条款8所述的方法(1000)，其中所述粘合剂壳(116)包括：
匹配所述物体(130)的净形状的轮廓；以及
厚度小于0.0625英寸。
条款17.根据条款8所述的方法(1000)，其还包括烧结所述物体(130)以从所述粘合剂壳(116)移除粘合剂(108)并固化所述粉末(104)。
条款18.一种增材制造的物体(130)，其通过包括以下步骤的过程制成：
通过沉积粉末(104)相继形成多个粉末层(114)；以及
在形成所述多个粉末层(114)中的每一个粉末层之前，通过粘结所述多个粉末层(114)中的每一个粉末层的选择区域来形成粘合剂壳(116)，以相继形成所述粘合剂壳(116)的多个壳层(132)，
其中所述粘合剂壳(116)包围粉末芯(150)。
条款19.根据条款18所述的增材制造的物体(130)，其中所述过程还包括使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末芯(150)致密化的步骤。
条款20.根据条款18所述的增材制造的物体(130)，其中：
粘合剂壳(116)，其包括：
匹配所述物体(130)的净形状的轮廓；以及
厚度小于0.0625英寸；以及
所述过程还包括烧结所述物体(130)以从所述粘合剂壳(116)移除粘合剂(108)，并且固化所述粘合剂壳(116)和所述粉末芯(150)的所述粉末(104)的步骤。
一个示例的所描述的特征、优点和特性可按任何合适的方式组合到一个或多个其他示例中。相关领域的技术人员将认识到，可在没有特定示例的一个或多个特定特征或优点的情况下实施本文所描述的示例。在其他情况下，可在某些示例中认识到并非在所有示例中均存在的附加特征和优点。此外，尽管已经示出和描述了系统100、方法1000和物体130的各种示例，但是本领域技术人员在阅读说明书时可想到修改。本申请包括此类修改，并且仅限于权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种增材制造系统(100)，其包括：
构建平台(112)；
粉末沉积装置(102)，其被配置为沉积粉末(104)，使得多个粉末层(114)相继形成在所述构建平台(112)上方；
粘合剂输送装置(106)，其被配置为在所述多个粉末层(114)中的每一个相继粉末层的选择区域处输送粘合剂(108)，从而相继形成粘合剂壳(116)；以及
固结装置(118)，其被配置为使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分致密化。
2.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，其中所述固结装置(116)包括振动机构(120)，所述振动机构联接到所述构建平台(112)并被配置为压实由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分，并且其中所述振动机构(120)包括被配置为生成超声振动的超声振动元件(122)。
3.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，其中所述固结装置(116)包括捣固机构(124)，所述捣固机构被配置为压缩由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分，并且其中所述捣固机构(124)包括捣固头(126)，所述捣固头被配置为相继压缩由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分。
4.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，其中所述捣固机构(124)包括多个捣固销(128)，所述多个捣固销被配置为同时压缩由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分的整体。
5.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，其中所述固结装置(116)包括：
振动机构(120)，其联接到所述构建平台(112)并被配置为压实由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的一部分；以及
捣固机构(124)，其被配置为压缩由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分。
6.一种增材制造物体(130)的方法(1000)，所述方法(1000)包括：
通过沉积粉末(104)相继形成多个粉末层(114)；以及
在形成所述多个粉末层(114)中的每一个相继粉末层之前，通过粘结所述多个粉末层(114)中的每一个粉末层的选择区域来相继形成粘合剂壳(116)，
其中所述粘合剂壳(116)包围所述粉末(104)的一部分。
7.根据权利要求6所述的方法(1000)，其还包括使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分致密化。
8.根据权利要求6所述的方法(1000)，其中使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分致密化包括使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分经受振动能量。
9.根据权利要求6所述的方法(1000)，其中使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分致密化包括使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分经受压缩力。
10.根据权利要求6所述的方法(1000)，其中相继形成所述粘合剂壳(116)包括在所述多个粉末层(114)中的每一个粉末层的选择区域处输送粘合剂(108)，以相继形成所述粘合剂壳(116)的多个壳层(132)，所述多个壳层包围由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分。
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