RU2600154C2 - Способ трехмерной печати металлами и смесями порошкообразных материалов - Google Patents
Способ трехмерной печати металлами и смесями порошкообразных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2600154C2 RU2600154C2 RU2015104519/02A RU2015104519A RU2600154C2 RU 2600154 C2 RU2600154 C2 RU 2600154C2 RU 2015104519/02 A RU2015104519/02 A RU 2015104519/02A RU 2015104519 A RU2015104519 A RU 2015104519A RU 2600154 C2 RU2600154 C2 RU 2600154C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- printing
- powder
- powdered
- metals
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 title abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title abstract description 7
- 238000007639 printing Methods 0.000 title abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract 4
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 claims description 13
- 238000009432 framing Methods 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 27
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
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
- 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
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
-
- 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
- B22F3/12—Both compacting and sintering
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к трехмерной печати и может быть использовано для создания объемных изделий. Способ трехмерной печати объемного изделия из металлического порошкообразного материала, включающий прессование порошкообразного металлического материала рабочей поверхностью электрода с последующей подачей тока, разогревающего порошкообразный материал и приваривающего его к формируемому объемному изделию. Порошкообразный металлический материал подают в струе обрамляющего воздушного потока вдоль электрода. Обеспечивается повышение прочности изделий, уменьшение пористости, исключение предварительного подогрева порошка. 5 ил.
Description
Изобретение относится к трехмерной печати и может быть использовано для создания объемных изделий из металлов и смеси порошкообразных материалов.
Недостатками известных способов для трехмерной печати металлами является высокая пористость готовых изделий, относительно низкая прочность получаемых изделий, необходимость предварительного подогрева исходного материала, наличие инертной среды, необходимость в мелкоизмельченном материале (пудре), сегрегация порошковых смесей при печати.
Изобретение позволяет исключить вышеуказанные недостатки, а именно повысить прочность изделий, получаемых трехмерной печатью металлами и порошковыми смесями, добиться низкой пористости, вплоть до плотности литого материала, отказаться от предварительного подогрева исходного материала, повысить размеры частиц используемого порошка, исключить сегрегацию частиц порошка при печати.
Этот технический эффект достигается тем, что порошкообразный материал или смесь порошкообразных материалов прессуется рабочей поверхностью электрода с последующей подачей тока, разогревающего порошкообразный материал и приваривающего его к формируемому объемному изделию, при этом электрод имеет возможность перемещаться по трем координатным осям.
На фиг. 1 приведена схема осуществления способа.
На фиг. 2 и на фиг. 3 приведены схемы осуществления способа с использованием обрамляющего воздушного потока.
На фиг. 4 приведена схема осуществления способа с изменением рабочей поверхности электрода.
На фиг. 5 приведена схема осуществления двухэлектродного способа.
Схема способа включает в себя формируемое объемное изделие 1, порошкообразный материал 2, электрод 3, подключенный к источнику тока 4 и соединенный с нагружающим устройством 5.
Способ для трехмерной печати осуществляется следующим образом (фиг. 1). Устройство подачи порошкообразного материала (на схеме не показано) подает исходный порошкообразный материал 2 под рабочую поверхность электрода 3. Электрод 3 электроконтактной машины (на схеме не показано) при своем движении сжимает порошкообразный материал 2, прижимает его к поверхности формируемого объемного изделия 1 и приваривает порошкообразный материал 2 к поверхности формируемого объемного изделия 1 за счет нагрева проходящим через электрод 3 и формируемое объемное изделие 1 электрического тока. Далее электрод 3 движется в обратном направлении и смещается на величину шага вдоль одной из координатных осей. После приварки порошкообразного материала 2 вдоль одной из координатных осей механизм перемещения электрода 3 (на схеме не показано) смещает электрод 3 на величину шага вдоль другой координатной оси и процесс повторяется. Таким образом, последовательно смещаясь по трем координатным осям, электрод 3 формирует из порошкообразного материала 2 объемное изделие 1.
Дополнением к описанному способу осуществления трехмерной печати может быть защита подаваемого порошкообразного материала в обрамляющем воздушном или ином газовом потоке, что дает возможность защиты от окружающей атмосферы и использования охлаждающей жидкости, которая, кроме прочего, может закаливать наращиваемый слой. Данное дополнение включает в себя также формируемое объемное изделие 1, порошкообразный материал 2, электрод 3, подключенный к источнику тока 4 и соединенный с нагружающим устройством 5, сжатый воздух 6 (фиг. 2). При введении данного дополнения способ осуществляется следующим образом. Устройство подачи порошкообразного материала (на схеме не показано) подает исходный порошкообразный материал 2 вдоль электрода 3 в струю обрамляющего сжатого воздуха 6, который подает порошкообразный материал 2 к поверхности формируемого объемного изделия 1. Обрамляющий сжатый воздух 6 не позволяет частицам порошкообразного материала 2 выйти из зоны обрамления, а при встрече с поверхностью формируемого объемного изделия 1 часть сжатого воздуха, направленная внутрь обрамления, поддерживает порошкообразный материал во взвешенном состоянии, исключая сегрегацию частиц порошкообразного материала 2. Электрод 3 электроконтактной машины (на схеме не показано) при своем движении сжимает порошкообразный материал 2, прижимает к поверхности формируемого объемного изделия 1 и приваривает порошкообразный материал 2 к поверхности формируемого объемного изделия 1 за счет нагрева проходящим через электрод 3 и формируемое объемное изделия 1 электрического тока. Далее процесс продолжается, как описано выше.
Также порошкообразный материал 2 можно подавать в обрамляющем воздушном потоке 6 вдоль поверхности формируемого объемного изделия 1 (фиг. 3).
Для повышения возможностей описанных способов трехмерной печати прессование и приварку порошкообразного материала можно осуществлять не только торцевой поверхностью электрода, но и боковой поверхностью, что облегчает получения изделий с навесными перекрытиями. На фиг. 4 представлена схема осуществления данного способа.
Подаваемый порошкообразный материал может также перед приваркой приклеиваться (прицепляться) к рабочей поверхности электрода и после привариваться на изделие. При использовании ферромагнитных порошков последние могут дозированно примагничивается к рабочей поверхности электрода путем использования постоянных магнитов или электромагнитных устройств.
При больших размерах изделия возможна подача тока через два электрода. В данном случае разогрев порошка и его приварка будет осуществляться током, проходящим через цепочку: первый электрод - порошкообразный материал - формируемое объемное изделие - порошкообразный материал - второй электрод (фиг. 5). Неприваренный порошок в промежутке между электродами приваривается при смещении электродов на следующий шаг.
Путем выбора усилия сжатия порошкообразного материала, силы тока, его продолжительности можно регулировать плотность и прочность печатаемого изделия. Размерами частиц порошкообразного материала и размерами рабочей поверхности электрода можно регулировать шероховатость поверхности и точность печатаемого изделия. Толщину каждого слоя печати можно регулировать количеством подаваемого порошкообразного материала. При такой печати возможно использование как мелких, так и крупных частиц порошкообразного материала. При использовании порошкообразных смесей возможно использование композиций керамических и металлических порошков, что открывает широкие возможности получения изделий с разнообразными свойствами.
Для качественного осуществления способа необходимо регулирование тока и его продолжительности. Данная регулировка может осуществляться путем предварительного измерения сопротивления или разности потенциалов в спрессованном порошке. Данная информация поступает в контроллер, который подает команду на контактор электроконтактной машины для подачи тока необходимой величины.
Во всех описанных способах осуществление трехмерного перемещения электрода может быть заменено трехмерным перемещение изделия или взаимным совмещением перемещений этих изделий. Также во всех описанных способах стержневые электроды можно заменить на роликовые, тем самым повысив производительность. Производительность трехмерной печати металлами и смесями порошкообразных материалов также можно повысить использованием многоэлектродного устройства.
После трехмерной печати для уменьшения шероховатости поверхности изделия можно обработать ее с помощью пескоструйной или дробеструйной обработки или другими способами.
Claims (1)
- Способ трехмерной печати объемного изделия из металлического порошкообразного материала, включающий прессование порошкообразного металлического материала рабочей поверхностью электрода с последующей подачей тока, разогревающего порошкообразный материал и приваривающий его к формируемому объемному изделию, отличающийся тем, что порошкообразный металлический материал подают в струе обрамляющего воздушного потока вдоль электрода.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015104519/02A RU2600154C2 (ru) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | Способ трехмерной печати металлами и смесями порошкообразных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015104519/02A RU2600154C2 (ru) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | Способ трехмерной печати металлами и смесями порошкообразных материалов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015104519A RU2015104519A (ru) | 2016-08-27 |
| RU2600154C2 true RU2600154C2 (ru) | 2016-10-20 |
Family
ID=56851879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015104519/02A RU2600154C2 (ru) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | Способ трехмерной печати металлами и смесями порошкообразных материалов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2600154C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2699890C1 (ru) * | 2018-06-05 | 2019-09-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Способ управления с помощью тока процессом кристаллизации жидкого токопроводящего материала в 3D-принтере |
| RU2706270C1 (ru) * | 2018-06-21 | 2019-11-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Способ изготовления изделий из жидкого токопроводящего материала в 3D-принтере |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2242535C1 (ru) * | 2003-09-23 | 2004-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет | Способ термического нанесения многослойного покрытия |
| RU2279329C2 (ru) * | 2001-02-22 | 2006-07-10 | ЛЭИС ГмбХ | Способ и устройство для получения тел формованием |
| WO2009108913A2 (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-03 | San Diego State University | Current activated tip-based sintering (cats) |
| RU2453407C2 (ru) * | 2010-02-24 | 2012-06-20 | Ринат Назирович Сайфуллин | Способ и устройство для электроконтактной приварки ферромагнитного порошка |
-
2015
- 2015-02-10 RU RU2015104519/02A patent/RU2600154C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2279329C2 (ru) * | 2001-02-22 | 2006-07-10 | ЛЭИС ГмбХ | Способ и устройство для получения тел формованием |
| RU2242535C1 (ru) * | 2003-09-23 | 2004-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет | Способ термического нанесения многослойного покрытия |
| WO2009108913A2 (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-03 | San Diego State University | Current activated tip-based sintering (cats) |
| RU2453407C2 (ru) * | 2010-02-24 | 2012-06-20 | Ринат Назирович Сайфуллин | Способ и устройство для электроконтактной приварки ферромагнитного порошка |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2699890C1 (ru) * | 2018-06-05 | 2019-09-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Способ управления с помощью тока процессом кристаллизации жидкого токопроводящего материала в 3D-принтере |
| RU2706270C1 (ru) * | 2018-06-21 | 2019-11-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Способ изготовления изделий из жидкого токопроводящего материала в 3D-принтере |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015104519A (ru) | 2016-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4742148B2 (ja) | 粉末状形成材料から三次元物体を層方向に製造するための装置および方法 | |
| US9457403B2 (en) | Sintering method and apparatus | |
| RU2600154C2 (ru) | Способ трехмерной печати металлами и смесями порошкообразных материалов | |
| RU2550670C2 (ru) | Способ изготовления металлического изделия лазерным цикличным нанесением порошкового материала и установка для его осуществления | |
| PH12015502818A1 (en) | Carbon material-containing granulated particles in production of sintered ore, method for producing the same and method for producing sintered ore | |
| WO2005053860A3 (en) | Improved method and apparatus for sintering of inorganic materials as well as resulting objects | |
| RU2423203C2 (ru) | Способ спекания при лазерном послойном порошковом синтезе объемных деталей | |
| CN107803502A (zh) | 激光选区熔化成形设备振动铺粉装置 | |
| JP2007222941A (ja) | 粉末充填された溶接管、たとえばフラックス入り溶接ワイヤの製造方法 | |
| CN105499570A (zh) | 一种在交变磁场中金属陶瓷功能梯度零件的3d打印方法 | |
| AU2015284713A1 (en) | Powdered material preform and process of forming same | |
| Chen et al. | Effects of helium gas flow rate on arc shape, molten pool behavior and penetration in aluminum alloy DCEN TIG welding | |
| Guo et al. | Metal transfer characteristics of rotating arc narrow gap horizontal GMAW | |
| CN103862175A (zh) | 铜基非晶合金的激光焊接方法 | |
| CN205888079U (zh) | 金属工件的激光3d打印系统 | |
| RU2367548C1 (ru) | Способ электроконтактной приварки металлических порошков | |
| ES2571077A1 (es) | Inductor magnético y método de fabricación | |
| CN104446507A (zh) | 陶瓷发热体的制造方法及陶瓷发热体 | |
| RU165869U1 (ru) | Пресс одностороннего действия для электроимпульсного нанесения порошкового покрытия на рабочую поверхность изделия | |
| US20190091768A1 (en) | Rapid additive sintering of materials using electric fields | |
| Mironovs et al. | Combined static-dynamic compaction of metal powder and ceramic materials | |
| JP2001261440A (ja) | 耐酸化性炭化ハフニュウム焼結体及び耐酸化性炭化ハフニュウムーＬａＢ６焼結体とこれらの製造方法およびこれを用いたプラズマ発生用電極 | |
| RU2307010C1 (ru) | Способ электроконтактной приварки металлических порошков | |
| Geertruyden et al. | Evaluation of light gauge Al scrap remelting after consolidation via the extrusion process | |
| SU1140886A1 (ru) | Способ получени покрытий из металлического порошка |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170211 |