JP2019509393A - レーザー付加製造によって製造される多孔質装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[0031]実施例1:従来の製造技術を用いて製造された部品と比べた、LAMTを用いて製造されたディスク、カップアセンブリ、及びリストリクターの例:
[0032]図1は、従来方法でプレス及び焼結したディスク(左)及びLAMT印刷したディスク(右)の画像である。両方のディスクとも、316Lステンレススチール粒子から製造した。従来のディスクは不規則形状の粉末粒子から製造し、LAMTディスクは、39マイクロメートルの平均粒子を有し、表Iに示す物理特性(みかけ密度及び粒径分布)を有する球状に成形された粉末粒子から製造した。
[0039]本発明は、向上した性能のために設計されている一体化された中実の金属部材を有するか又は有しない種々の形状の多孔質部品を包含する。例えば、従来の焼結技術によって形成される装置と比べて、本発明にしたがって形成されるフィルター及び流量制御装置は、最終製品の全体的な寸法を増加させることなくフィルター又は流量制御表面積の増加を与える。言い換えれば、本発明にしたがって製造される装置は、好ましくは、従来の焼結製品と比べて減少した製品寸法を有するが、同等か又は優れた機能的性能を有して製造される。
[0048]従来の焼結製造プロセス又はLAMTの両方を用いて、図1に示すもののような多孔質ディスク、及び図3に示すもののような中実のスリーブ内の多孔質リストリクターを含む流体フローリストリクターを製造した。表IIは、所定の媒体グレード値に関する、LAMT部品(「3D印刷(LAMT)部品」と示す)と比べた、従来法で製造された316Lステンレススチール多孔質金属部品(「従来のプレス部品」と示す)に関する性能データを示す。バブルポイント値は「H2O」の単位で表し、ASTM−E128−99にしたがって採取した。列のそれぞれの組は、LAMTプロセス中に用いた金属粒子の相対粒径分布(PSD)を示す。標準PSDデータを表Iにおいて見ることができ、これは金属付加製造装置において通常用いられる粉末を代表するものである。部品の透過性は2.5psiにおけるN2の流量によって特徴付け、これは1平方インチあたりの標準リットル/分(SLM/in2)の単位で表す。従来のプレス部品の透過性データは、試験した同等のLAMT部品の厚さに標準化した。バブルポイント及び流量データは、更に0.1から100までの範囲の内部Mott媒体グレード値によって分類している。
Claims (41)
- 粒子の第1の層をビルドプレート上に配置し;
第1の層の少なくとも第1の部分の中の粒子をレーザービームに曝露して、第1の層内の粒子の少なくとも一部を完全に溶融させないで互いと結合させ;
第1の層の上に粒子の第2の層を配置し;
第2の層の少なくとも第1の部分の中の粒子をレーザービームに曝露して、第2の層内の粒子の少なくとも一部を完全に溶融させないで互い及び第1の層の少なくとも一部と結合させ;そして
必要に応じて第2の層の上に粒子の次の層を配置して物品を形成し、それぞれの次の層の少なくとも一部をレーザービームに曝露して、次の層のそれぞれの中の粒子の少なくとも一部を完全に溶融させないで互いと結合させる;
工程を含み;
物品は実質的に均一で相互接続されている多孔性を示す厚さを有することを特徴とする、少なくとも部分的に多孔質である物品の製造方法。 - ビルドプレートが非多孔質であり、第1の層の少なくとも一部の中の粒子をレーザービームに曝露する工程によって、第1の層の少なくとも一部がビルドプレートに結合し、ビルドプレートは物品の一体部分である、請求項1に記載の方法。
- 第1、第2、及び次の層の中の粒子が、ニッケル、コバルト、鉄、銅、アルミニウム、パラジウム、チタン、タングステン、白金、銀、金、並びにこれらの合金及び酸化物を含む、請求項1に記載の方法。
- 第1、第2、及び次の層の中の粒子がポリマー材料を含む、請求項1に記載の方法。
- 第1、第2、及び次の層の中の粒子がニッケルベースの合金を含む、請求項1に記載の方法。
- 第1、第2、及び次の層の中の粒子がステンレススチール合金を含む、請求項1に記載の方法。
- 第1、第2、及び次の層の中の粒子が、実質的に球状、不規則形状、及びこれらの混合形状からなる群から選択される形状を有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 多孔性が0.1〜200マイクロメートルの平均細孔径を有することを特徴とする、請求項1に記載の物品。
- 第1、第2、及び次の層の中の粒子の平均径が10〜500マイクロメートルの範囲内である、請求項1に記載の方法。
- 第1の層の少なくとも第2の部分の中の粒子を、第1の層の第1の部分の中の粒子を曝露するレーザービームの出力と異なる出力を有するレーザービームに曝露して、第1の層の第2の部分の中の粒子を互いと結合させて、第1の層の第1の部分の中に形成される構造と異なる密度を有する構造を形成する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 第1の層の少なくとも第2の部分の中の粒子を、レーザービームが第1の第1の部分を横切って動く速度と異なる速度で第1の層の第2の部分を横切って動くレーザービームに曝露して、第1の層の第2の部分の中の粒子を互いと結合させて、第1の層の第1の部分の中に形成される構造と異なる密度を有する構造を形成する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 物品をビルドプレートに対して少なくとも30°の角度で形成する、請求項1に記載の方法。
- 粒子の第1の層をビルドプレート上に配置し;
粒子の第1の層の上に粒子の複数の次の層を配置し;そして
粒子の次の層をその上に配置する前に、第1の層及び複数の次の層のそれぞれの少なくとも一部の中の粒子をレーザービームに曝露する;
工程を含み;
第1の層及び複数の次の層のそれぞれの少なくとも一部の中の粒子をレーザービームに曝露する工程が、
粒子の第1の部分を、実質的に均一で相互接続されている多孔性を有することを特徴とする第1の構造の形成をもたらす第1の条件下でレーザービームに曝露し;そして
粒子の第2の部分を、実質的に非多孔質である第2の構造の形成をもたらす第2の条件下でレーザービームに曝露する;
ことを含み:
第1及び第2の構造が互いと一体的に接続されており;そして
第1及び第2の構造が一緒になって物品の少なくとも一部を形成している、少なくとも部分的に多孔質である物品の製造方法。 - 第1の条件が、第2の条件において用いるレーザー出力よりも小さいレーザー出力を含む、請求項13に記載の方法。
- 第1の条件が、第2の条件において用いるレーザーラスター速度よりも高いレーザーラスター速度を含む、請求項13に記載の方法。
- 第1及び複数の次の層の中の粒子が、ニッケル、コバルト、鉄、銅、アルミニウム、パラジウム、チタン、タングステン、白金、銀、金、並びにこれらの合金及び酸化物を含む、請求項13に記載の方法。
- 第1及び複数の次の層の中の粒子がステンレススチール合金を含む、請求項13に記載の方法。
- 第1及び複数の次の層の中の粒子がニッケルベースの合金を含む、請求項13に記載の方法。
- 第1及び複数の次の層の中の粒子がポリマー材料を更に含む、請求項16に記載の方法。
- 第1及び複数の次の層の中の粒子が、実質的に球状、不規則形状、及びこれらの混合形状からなる群から選択される形状を有することを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 多孔性が0.1〜200マイクロメートルの平均細孔径を有することを特徴とする、請求項13に記載の物品。
- 第1及び複数の次の層の中の粒子の平均径が10〜500マイクロメートルの範囲内である、請求項13に記載の方法。
- 物品をビルドプレートに対して少なくとも30°の角度で形成する、請求項13に記載の方法。
- 粒子の第1の層を複合アセンブリの第1の部分の上に配置し;
第1の層の少なくとも第1の部分の中の粒子をレーザービームに曝露して、第1の層内の粒子の少なくとも一部を完全に溶融させないで複合アセンブリの第1の部分及び互いと結合させ;
粒子の第2の層を第1の層の上に配置し;
第2の層の少なくとも第1の部分の中の粒子をレーザービームに曝露して、第2の層内の粒子の少なくとも一部を完全に溶融させないで互い及び第1の層の少なくとも一部と結合させ;そして
第2の層の上に粒子の複数の次の層を配置して、それぞれの次の層の少なくとも一部をレーザービームに曝露して、次の層のそれぞれの中の粒子の少なくとも一部を完全に溶融させないで互いと結合させる;
工程を含み;
第1の層、第2の層、及び複数の次の層は、一緒になって複合アセンブリの第2の部分を形成する、第1及び第2の部分を含む複合アセンブリの製造方法。 - 複合アセンブリの第1及び第2の部分の少なくとも一方が、実質的に均一で相互接続されている多孔性を示す厚さを有することを特徴とし、複合アセンブリの第1及び第2の部分の他方が、実質的に非多孔質である厚さを有することを特徴とする、請求項24に記載の方法。
- 第1、第2、及び複数の次の層の中の粒子が、ニッケル、コバルト、鉄、銅、アルミニウム、パラジウム、チタン、タングステン、白金、銀、金、並びにこれらの合金及び酸化物を含む、請求項24に記載の方法。
- 第1、第2、及び複数の次の層の中の粒子がステンレススチール合金を含む、請求項24に記載の方法。
- 第1、第2、及び複数の次の層の中の粒子がニッケルベースの合金を含む、請求項24に記載の方法。
- 第1、第2、及び複数の次の層の中の粒子がポリマー材料を更に含む、請求項26に記載の方法。
- 第1、第2、及び次の層の中の粒子が、実質的に球状、不規則形状、及びこれらの混合形状からなる群から選択される形状を有することを特徴とする、請求項24に記載の方法。
- 多孔性が0.1〜100マイクロメートルの平均細孔径を有することを特徴とする、請求項24に記載の物品。
- 第1、第2、及び次の層の中の粒子の平均径が10〜500マイクロメートルの範囲内である、請求項24に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法によって製造される物品。
- 物品がフィルター装置である、請求項33に記載の物品。
- 物品が流体流量制限装置である、請求項33に記載の物品。
- 請求項13に記載の方法によって製造される物品。
- 物品がフィルター装置である、請求項36に記載の物品。
- 物品が流体流量制限装置である、請求項36に記載の物品。
- 請求項24に記載の方法によって製造される複合アセンブリ。
- 複合アセンブリがフィルター装置である、請求項39に記載の複合アセンブリ。
- 複合アセンブリが流体流量制限装置である、請求項39に記載の複合アセンブリ。
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