PL249540B1 - Sposób osadzania wkładki we wnętrzu wytworu wytwarzanego w technologii przyrostowej opartej na łożu proszku - Google Patents

Abstract

Sposób osadzania wkładki we wnętrzu wytworu wytwarzanego w technologii przyrostowej, opartej na łożu proszku, przeznaczony jest do stosowania w procesach przyrostowych, opartych na konsolidacji łoża proszku, charakteryzuje się tym, że w pierwszej kolejności w modelu cyfrowym projektowanego wytworu uwzględnia się geometrię, umiejscawianej w obszarze wnętrza tego wytworu (1), zamkniętej kieszeni (2), kolejno realizowany proces przyrostowego wytwarzania wytworu (1) chwilowo zatrzymuje się w momencie, gdy w wytworze (1) utworzona jest już kieszeń (2), niemniej jest ona na zatrzymanym etapie procesu wytwarzania przyrostowego jeszcze całkowicie nie zamknięta, następnie z wnętrza wytworzonej jak opisano wyżej częściowo kieszeni (2) przy użyciu, zamocowanego na ramieniu manipulatora (6), narzędzia (7) usuwa się proszek, po czym w oczyszczonej z proszku kieszeni (2) umieszcza się wkładkę (3), którą do kieszeni (2) wytwarzanego wytworu (1) wprowadza ramię (6b) manipulatora (6), po operacji umieszczenia wkładki (3) kontynuuje się proces przyrostowego wytwarzania wytworu (1), w którym następuje nakładanie kolejnych warstw proszku i jego spajanie.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób osadzania wkładki we wnętrzu wytworu wytwarzanego w technologii przyrostowej opartej na łożu proszku. Przez pojęcie wkładki należy rozumieć wszelakiego rodzaju elementy, których istnieje potrzeba zintegrowania z wytworem wytwarzanym w technologii przyrostowej jak tagi RFID, czujniki, na przykład temperatury/położenia, magnesy. Rozwiązanie według wynalazku przeznaczone jest do stosowania w procesach przyrostowych opartych na konsolidacji łoża proszku (z ang. powder bed fusion, PBF), w szczególności takich jak selektywne spiekanie laserowe (z ang. selective laser sintering, SLS), wielodyszowe spajanie (z ang. multi jet fusion MJF), selektywne spajanie absorpcyjne (z ang. selective absorption fusion, SAF), selektywna mikrometalurgia proszków (z ang. selective laser melting, SLM), czy selektywna-elektronowa mikrometalurgia proszków (z ang. electron beam melting, EBM).

Publikacja “Embedding objects during 3D printing to add new functionalities” Po Ki Yuena, Science and Technology, Corning Incorporated, Corning, New York 14831-0001, USA (Received 7 June 2016; accepted 4 July 2016; published online 13 July 2016). http://dx.doi.org/10.1063Z1.4958909 ujawnia metody integracji i osadzania obiektów w celu dodania nowych funkcjonalności podczas drukowania 3D w oparciu o technologię osadzania topionego tworzywa sztucznego (z ang. Fused Deposition Modeling, FDM). Ujawniony w powyższej publikacji proces wytwórczy nie odbywa się w atmosferze ochronnej i/lub podwyższonej temperaturze. Prace związane z osadzaniem wkładki mogą zostać przeprowadzone w sposób manualny, podczas zatrzymania pracy urządzenia.

Z międzynarodowego zgłoszenia wynalazku WO2016146374A1 znany jest proces wytwarzania przy użyciu technologii przyrostowych wyrobów z wewnętrznymi kanałami przeznaczonymi do prowadzenia elementów przewodzących i innych komponentów. Wytwarzany obiekt może zawierać: jeden lub więcej elementów elektrycznych, elektromagnetycznych, anten, pojemnościową strukturę sprzęgającą i elektromagnes, rezystor, przełącznik, przetwornik, półprzewodnik (taki jak dioda, tranzystor, układ scalony (IC), element optoelektroniczny, wyświetlacz), czujnik, detektor, chip RFID, antenę, rezonator, urządzenie piezoelektryczne, urządzenie zabezpieczające (takie jak przepięcie lub bezpiecznik) i tym podobne. Rozwiązanie w przykładzie realizacji ujawnia zastosowanie technologii FDM (fused deposition modeling). Rozwiązanie zakłada montaż wybranych elementów w przygotowanych kanałach i ich ewentualne wypełnienie. Proces ten ma miejsce po wykonaniu wyrobu, a kanały są przygotowane tak, aby był do nich dostęp z zewnątrz.

Z międzynarodowego zgłoszenia wynalazku WO2016140909A1 znane jest urządzenie do osadzania elementu z wykorzystaniem technologii przyrostowej. W rozwiązaniu korzystnie powleczony element należy umieścić, zatrzasnąć lub zanurzyć w podłożu częściowo wydrukowanym w technologii przyrostowej z pomocą lub bez pomocy osadzania ultradźwiękowego, energii cieplnej, ogrzewania i/lub użycia klejów. Następnie proces drukowania 3D zostaje wznowiony w celu pełnego osadzania elementu w obiekcie.

Z amerykańskiego dokumentu patentowego US 2013/017017 znany jest sposób budowy komponentów elektronicznych, elektromagnetycznych i elektromechanicznych z wykorzystaniem technologii FDM.

Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US20140268604A1 znany jest sposób osadzania elementów w postaci drutu, czy siatki w struktury przestrzenne w trakcie trwania procesu przyrostowego. Rozwiązanie to bazuje na przejeździe głowicy, która jednocześnie do podawanego materiału podaje wybrany element do osadzenia.

Celem według wynalazku jest nowy sposób osadzania wkładek we wnętrzu wytworów wytwarzanych w technologii przyrostowej.

Celem według wynalazku jest sposób osadzenia we wnętrzu wytworu wytwarzanego w technologii przyrostowej elementu, którego późniejsze usunięcie będzie niemożliwe bez zniszczenia wyrobu.

Sposób osadzania wkładki we wnętrzu wytworu wytwarzanego w technologii przyrostowej opartej na łożu proszku, według wynalazku charakteryzuje się tym, iż w pierwszej kolejności w modelu cyfrowym projektowanego wytworu uwzględnia się geometrię, umiejscawianej w obszarze wnętrza tego wytworu, zamkniętej kieszeni, kolejno realizowany proces przyrostowego wytwarzania wytworu chwilowo zatrzymuje się w momencie gdy w wytworze utworzona jest już kieszeń, niemniej jest ona na zatrzymanym etapie procesu wytwarzania przyrostowego jeszcze całkowicie nie zamknięta, następnie z wnętrza wytworzonej jak opisano wyżej częściowo kieszeni przy użyciu, zamocowanego na ramieniu manipulatora, narzędzia usuwa się proszek, po czym w oczyszczonej z proszku kieszeni umieszcza się wkładkę, którą do kieszeni wytwarzanego wytworu wprowadza ramię manipulatora, po operacji umieszczenia wkładki kontynuowany jest proces przyrostowego wytwarzania wytworu, w którym następuje nakładanie kolejnych warstw proszku i jego spajanie.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na sprawne osadzanie wkładek w wytworach wytwarzanych w technologii przyrostowej. Rozwiązanie według wynalazku w pełni zabezpiecza osadzone w wytworze wkładki przed niepożądaną ingerencją z zewnątrz jak i warunkami środowiskowymi.

Przedmiot wynalazku został bliżej objaśniony w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia etap wytwarzania wytworu, w chwili osadzania w nim wkładki, fig. 2 kontynuację procesu po osadzeniu w wytworze wytwarzanym w technologii przyrostowej wkładki, a fig. 3 wytwór z osadzoną w nim wkładką wytworzony w technologii przyrostowej.

Sposób osadzania wkładki we wnętrzu wytworu wytwarzanego w technologii przyrostowej opartej na łożu proszku w przykładzie realizacji według wynalazku polega na tym, iż w pierwszej kolejności w modelu cyfrowym projektowanego wytworu 1 uwzględnia się geometrię, umiejscawianej w obszarze wnętrza tego wytworu 1, zamkniętej kieszeni 2, której kształt i wielkość odpowiada umieszczanej w tej kieszeni 2 wkładce 3. Kolejno rozpoczyna się prowadzony w komorze procesowej 4 proces przyrostowego wytwarzania wytworu 1, przy czym proces ten chwilowo zatrzymuje się w momencie gdy w wytworze 1 utworzona jest już kieszeń 2, niemniej jest ona na zatrzymanym etapie procesu wytwarzania przyrostowego wytworzona częściowo, a mianowicie nie jest jeszcze całkowicie zamknięta. Otwarcie jest od strony nakładanego materiału. Proces zatrzymuje się na etapie po przejeździe zgarniacza 5. Następnie z wnętrza wytworzonej jak opisano wyżej częściowo wytworzonej kieszeni 2 przy użyciu, zamocowanego na ramieniu 6a manipulatora 6, narzędzia 7 w postaci wyciągu, usuwa się proszek. Ramię 6a manipulatora 6 z narzędziem 7 podjeżdża bezpośrednio nad kieszeń 2, a po oczyszczeniu kieszeni 2 przemieszcza się do pozycji spoczynkowej. W oczyszczonej z proszku kieszeni 2 umieszcza się wkładkę 3, którą do kieszeni 2 wytwarzanego wytworu 1 wprowadza ramię 6b manipulatora 6. Po operacji umieszczenia wkładki 3, to jest gdy podające ją ramię 6b manipulatora 6 jest już w pozycji spoczynkowej kontynuowany jest proces przyrostowego wytwarzania wytworu 1, w którym następuje nakładanie kolejnych warstw proszku i jego spajanie. W powyższym procesie następuje zamknięcie kieszeni 2. Nakładana warstwa proszku przysypuje w całości wkładkę 3, co pozwala na kontynuację procesu z użyciem głowicy 8 wytwarzającej wiązki lasera/wiązki elektronów, które spajają proszek. Na koniec procesu przyrostowego wytwarzania wytwór 1 jest wyciągany z komory procesowej 4. Efektem powyższego procesu jest wytwór 1, w którego objętości umiejscowiona jest wkładka 3. W rozwiązaniu według wynalazku manipulator 6 może być zamontowany w komorze procesowej 4 albo poza nią. Osadzenie wkładki 3 w kieszeni 2 realizowane jest pomiędzy następującymi po sobie etapami nakładania kolejnej warstwy proszku, pomiędzy przejazdami zgarniacza 5, przed lub po etapie spajania proszku. Po osadzeniu wkładki 3 przestrzeń kieszeni 2 jest zasypywana proszkiem. Wkładka 3 powinna mieścić się w całości w kieszeni 2, tak aby mogła być w niej zasypana od góry proszkiem. Magazyn wkładek może być umiejscowiony we wnętrzu komory procesowej lub poza nią.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Sposób osadzania wkładki we wnętrzu wytworu wytwarzanego w technologii przyrostowej opartej na łożu proszku, znamienny tym, że w pierwszej kolejności w modelu cyfrowym projektowanego wytworu uwzględnia się geometrię, umiejscawianej w obszarze wnętrza tego wytworu (1), zamkniętej kieszeni (2), kolejno realizowany proces przyrostowego wytwarzania wytworu (1) chwilowo zatrzymuje się w momencie gdy w wytworze (1) utworzona jest już kieszeń (2), niemniej jest ona na zatrzymanym etapie procesu wytwarzania przyrostowego jeszcze całkowicie nie zamknięta, następnie z wnętrza wytworzonej jak opisano wyżej częściowo kieszeni (2) przy użyciu, zamocowanego na ramieniu (6a) manipulatora (6), narzędzia (7) usuwa się proszek, po czym w oczyszczonej z proszku kieszeni (2) umieszcza się wkładkę (3), którą do kieszeni (2) wytwarzanego wytworu (1) wprowadza ramię (6b) manipulatora (6), po operacji umieszczenia wkładki (3) kontynuuje się proces przyrostowego wytwarzania wytworu (1), w którym następuje nakładanie kolejnych warstw proszku i jego spajanie.