RU2701328C1 - Установка для получения детали из металлического порошкового материала - Google Patents
Установка для получения детали из металлического порошкового материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2701328C1 RU2701328C1 RU2018134459A RU2018134459A RU2701328C1 RU 2701328 C1 RU2701328 C1 RU 2701328C1 RU 2018134459 A RU2018134459 A RU 2018134459A RU 2018134459 A RU2018134459 A RU 2018134459A RU 2701328 C1 RU2701328 C1 RU 2701328C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder material
- metal powder
- layer
- nozzle
- cartridge
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 91
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 8
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 36
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 13
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 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
- 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
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- 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
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению детали аддитивным наращиванием из металлического порошкового материала. Установка содержит камеру, в верхней части которой установлен механизм лазерной обработки с оптической системой, а в нижней части - станина с расположенными на ней системой нанесения порошкового материала и строительной платформой, выполненной с возможностью поступательного перемещения в вертикальном направлении и расположенной под оптической системой и механизмом лазерной обработки. Система нанесения порошкового материала содержит ролик и установленный напротив ролика с одной стороны строительной платформы манипулятор с насадкой для подачи порошкового материала и насадкой для сбора не сплавленного порошкового материала, сообщенными посредством шлангов с картриджем с износостойким металлическим порошковым материалом для формирования износостойкого контура слоя детали и с картриджем с металлическим порошковым материалом с эффектом памяти формы для формирования внутренней горизонтальной поверхности слоя в контуре детали. Обеспечивается получение слоев детали, состоящих из расположенных вдоль направления формирования каждого слоя детали внутренних слоев из различного по составу порошкового материала, а также обеспечивается снижение потерь порошкового материала за счет зацикливания процесса его подачи и сбора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к оборудованию для получения детали методом селективного лазерного спекания с применением поверхностно-пластического деформирования и точечной контактной сварки.
Известны различные аналоги установок для получения деталей из металлического порошкового материала с применением лазерной технологии, спекающие (сплавляющие) детали из порошков, и состоящие, в основном, из лазерно-оптической системы, рабочей камеры с вертикально подвижным столом, механизмов вертикальной подачи порошка из бункера-питателя и горизонтальной подачи порошка в рабочую камеру с последующим выравниванием ножами или валиками и спеканием каждого его слоя, с системами вакуумирования. очистки и защиты газовой среды, системой управления и т.д. (установки моделей «Phenix 250» (Франция). EOSINTS 750 (Германия), Concept М2 (Германия), патент US №6215093 В1, опубл. 10.04.2001).
Недостатком данных установок является отсутствие возможности формирования слоев детали композитной структуры, состоящих из расположенных вдоль направления формирования каждого слоя детали внутренних слоев, полученных из различного по составу металлического порошкового материала.
В качестве прототипа взят патент US №20090206065 А1, опубл. 20.08.2009. Установка содержит камеру, в верхней части которой установлены оптическая система и механизм лазерной обработки, в нижней части размещена станина, с расположенными на ней системой осаждения металлического порошкового материала, содержащей ролик, два контейнера для сбора металлического порошкового материала и два питателя для подачи металлического порошкового материала, и строительной платформой, выполненной с возможностью поступательного перемещения в вертикальном направлении и расположенной между питателями системы осаждения металлического порошкового материала.
Недостатком данной установки является отсутствие возможности формирования слоев детали композитной структуры, состоящих из расположенных вдоль направления формирования каждого слоя детали внутренних слоев, полученных из различного по составу металлического порошкового материала, а также высокий расход металлического порошкового материала.
Задачей изобретения является усовершенствование установки для получения детали из металлического порошкового материала, позволяющее получить деталь слоистой композитной структуры в направлениях перпендикулярных направлению формирования детали, а также снижение расхода металлического порошкового материала.
Техническим результатом является обеспечение возможности получения слоев детали, состоящих из расположенных вдоль направления формирования каждого слоя детали внутренних слоев, полученных из различного по составу металлического порошкового материала, а также снижение потерь металлического порошкового материала, за счет зацикливание процесса его подачи и сбора.
Технический результат достигается тем, что установка для получения детали аддитивным наращиванием из металлического порошкового материала содержит камеру, в верхней части которой установлен механизм лазерной обработки с оптической системой, а в нижней части - станина с расположенными на ней системой нанесения металлического порошкового материала и строительной платформой, выполненной С возможностью поступательного перемещения в вертикальном направлении и расположенной под оптической системой и механизмом лазерной обработки, при этом система нанесения металлического порошкового материала содержит ролик и установленный напротив ролика с одной стороны строительной платформы манипулятор с насадкой для подачи металлического порошкового материала и насадкой для сбора не сплавленного металлического порошкового материала, сообщенными посредством шлангов с картриджем с износостойким металлическим порошковым материалом для формирования износостойкого контура слоя детали и с картриджем с металлическим порошковым материалом с эффектом памяти формы для формирования внутренней горизонтальной поверхности слоя в контуре детали.
При этом насадку для подачи металлического порошкового материала и насадку для сбора металлического порошкового материала располагают соосно во взаимно противоположных направлениях.
При формировании детали с применением аддитивной технологии послойного наращивания из металлического порошкового материала удается получить деталь из одного материала, что придает ей физико-механические и как следствие эксплуатационные характеристики соответствующие данному материалу. В свою очередь все чаще используют для изготовления детали несколько материалов, объединенных в одной детали в виде послойного, либо матричного композита. Таким образом, получаемые детали обладают физико-механическими и эксплуатационными характеристиками применяемых при их изготовлении материалов. Применение комбинации материалов в виде композитного конструирования для изготовления детали связано с тем, что ряд свойств и характеристик материалов взаимоисключают друг друга в сочетании в одном материале, при этом каждый слой детали работает на определенный вид нагрузки, что позволяет применить материалы для изготовления слоев с физико-механическими и эксплуатационными характеристиками соответствующим типу нагружения данного слоя.
В существующих на сегодняшний день установках для 3D-печати деталей из металлического порошкового материала отсутствует возможность формирования слоев детали композитной структуры, состоящих из расположенных вдоль направления формирования каждого слоя детали внутренних слоев, полученных из различного по составу металлического порошкового материала, что в свою очередь приводит к изготовлению деталей с низкими эксплуатационные характеристиками.
Дополнительная установка в камеру на станину манипулятора с насадкой для подачи металлического порошкового материала, сообщенной по средством шлангов с картриджем с износостойким металлическим порошковым материалом и с картриджем с металлическим порошковым материалом с эффектом памяти формы, позволяет поэтапно наносить металлический порошковый материал необходимого состава из соответствующего картриджа, формируя на первом этапе слой из износостойкого металлического порошкового материала, образующего его контур, а на втором этапе - наносится металлический порошковый материал с эффектом памяти формы из картриджа с металлическим порошковым материалом с эффектом памяти формы, с последующим формированием внутренней горизонтальной поверхности слоя и его сплавлением с контуром данного слоя вдоль их границы сопряжения, что обеспечит возможность получения слоев детали, состоящих из расположенных вдоль направления формирования каждого слоя детали внутренних слоев, полученных из различного по составу металлического порошкового материала.
Размещение на манипуляторе насадки для сбора металлического порошкового материала, сообщенной также посредством шлангов с картриджем с износостойким металлическим порошковым материалом и с картриджем с металлическим порошковым материалом с эффектом памяти формы, позволяет собирать не сплавленный износостойкого металлический порошковый материала в картридж с износостойкого составом металлическим порошковым материалом и металлический порошковый материал с эффектом памяти формы в картридж с металлическим порошковым материалом с эффектом памяти формы (при формировании слоя, состоящего из трех и более контуров из различных составов металлического порошкового материала), что позволяет снизить потери металлического порошкового материала, за счет зацикливание процесса его подачи и сбора.
Таким образом, предлагаемая установка позволяет получить деталь слоистой композитной структуры в направлениях перпендикулярных направлению формирования детали, за счет обеспечения возможности получения слоев детали, состоящих из расположенных вдоль направления формирования каждого слоя детали внутренних слоев, полученных из различного по составу металлического порошкового материала, а также снизить расход металлического порошкового материала, за счет снижения потерь металлического порошкового материала, путем зацикливания процесса его подачи и сбора.
На фиг. 1 изображена установка для получения деталей из металлического порошкового материала, которая состоит из камеры 1, в верхней части которой установлены оптическая система 2 и механизм лазерной обработки 3. В нижней части камеры 1 размещена станина 4, с расположенными на ней системой осаждения металлического порошкового материала, содержащей ролик 5, и строительной платформой 6, выполненной с возможностью поступательного перемещения в вертикальном направлении и расположенной под оптической системой и механизмом лазерной обработки, с одной стороны строительной платформы 6 напротив ролика 5 дополнительно установлены манипулятор 7 со сменными насадками для подачи металлического порошкового материала 11 и сбора металлического порошкового материала 12, сообщенные по средством шлангов 8 с картриджем с износостойким металлическим порошковым материалом 9 и картриджем с металлическим порошковым материалом с эффектом памяти формы 10.
Установка для получения деталей из металлического порошкового материала работает следующим образом. Отпускают строительную платформу 6 на величину формируемого слоя, на которую при помощи манипулятора 7 через насадку для подачи металлического порошкового материала 11, сообщенной с картриджем для подачи износостойкого металлического порошкового материала, доставляют посредством шланга 8 износостойкий металлический порошковый материал. Далее нанесенный износостойкий металлический порошковый материал выравнивают и уплотняют при помощи ролика 5. После чего генерируют лазерный луч в механизме лазерной обработки 3, который направляют в оптическую систему 2 и по заданной программе осуществляют сплавление износостойкого металлического порошкового материала и формирование износостойкого контура слоя первого слоя детали. После чего не сплавленный износостойкий металлический порошковый материал, при помощи манипулятора 7 через насадку для сбора металлического порошкового материала 12, посредством шлангов 8 доставляют в картридж с износостойким металлическим порошковым материалом 9.
После чего на строительную платформу 6 при помощи манипулятора 7 через насадку для подачи металлического порошкового материала 11, сообщенного с картриджем для подачи металлического порошкового материала с эффектом памяти формы 10, доставляют по средствам шланга 8 металлический порошковый материал с эффектом памяти формы. Затем металлический порошковый материал с эффектом памяти формы выравнивают и уплотняют при помощи ролика 5. После чего генерируют лазерный луч в механизме лазерной обработки 3, который направляют в оптическую систему 2, и по заданной программе осуществляют сплавление металлического порошкового материала с эффектом памяти формы с формированием внутренней горизонтальной поверхности слоя и его сплавлением с контуром данного слоя вдоль их границы сопряжения.
Второй и последующие слои детали формируются аналогично технологии формирования первого слоя детали.
Таким образом, совокупность предлагаемых признаков, позволяет достичь желаемый технический результат.
Claims (2)
1. Установка для получения детали аддитивным наращиванием из металлического порошкового материала, содержащая камеру, в верхней части которой установлен механизм лазерной обработки с оптической системой, а в нижней части - станина с расположенными на ней системой нанесения металлического порошкового материала и строительной платформой, выполненной с возможностью поступательного перемещения в вертикальном направлении и расположенной под оптической системой и механизмом лазерной обработки, отличающаяся тем, что система нанесения металлического порошкового материала содержит ролик и установленный напротив ролика с одной стороны строительной платформы манипулятор с насадкой для подачи металлического порошкового материала и насадкой для сбора не сплавленного металлического порошкового материала, сообщенными посредством шлангов с картриджем с износостойким металлическим порошковым материалом для формирования износостойкого контура слоя детали и с картриджем с металлическим порошковым материалом с эффектом памяти формы для формирования внутренней горизонтальной поверхности слоя в контуре детали.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что насадку для подачи металлического порошкового материала и насадку для сбора металлического порошкового материала располагают соосно во взаимно противоположных направлениях.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134459A RU2701328C1 (ru) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Установка для получения детали из металлического порошкового материала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134459A RU2701328C1 (ru) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Установка для получения детали из металлического порошкового материала |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2701328C1 true RU2701328C1 (ru) | 2019-09-26 |
Family
ID=68063199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018134459A RU2701328C1 (ru) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Установка для получения детали из металлического порошкового материала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2701328C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2821983C2 (ru) * | 2022-12-15 | 2024-06-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Аддитивные Производственные Системы" | Гибридная производственная система |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6215093B1 (en) * | 1996-12-02 | 2001-04-10 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Selective laser sintering at melting temperature |
| US20090206065A1 (en) * | 2006-06-20 | 2009-08-20 | Jean-Pierre Kruth | Procedure and apparatus for in-situ monitoring and feedback control of selective laser powder processing |
| RU135564U1 (ru) * | 2013-06-20 | 2013-12-20 | Дмитрий Сергеевич Колчанов | Устройство для изготовления детали из биметаллического композита селективным лазерным сплавлением |
| RU2550670C2 (ru) * | 2013-09-10 | 2015-05-10 | Рустем Халимович Ганцев | Способ изготовления металлического изделия лазерным цикличным нанесением порошкового материала и установка для его осуществления |
-
2018
- 2018-09-28 RU RU2018134459A patent/RU2701328C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6215093B1 (en) * | 1996-12-02 | 2001-04-10 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Selective laser sintering at melting temperature |
| US20090206065A1 (en) * | 2006-06-20 | 2009-08-20 | Jean-Pierre Kruth | Procedure and apparatus for in-situ monitoring and feedback control of selective laser powder processing |
| RU135564U1 (ru) * | 2013-06-20 | 2013-12-20 | Дмитрий Сергеевич Колчанов | Устройство для изготовления детали из биметаллического композита селективным лазерным сплавлением |
| RU2550670C2 (ru) * | 2013-09-10 | 2015-05-10 | Рустем Халимович Ганцев | Способ изготовления металлического изделия лазерным цикличным нанесением порошкового материала и установка для его осуществления |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2821983C2 (ru) * | 2022-12-15 | 2024-06-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Аддитивные Производственные Системы" | Гибридная производственная система |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10926336B2 (en) | Machine and method for powder-based additive manufacturing | |
| EP3106288B1 (en) | Additive manufacturing apparatus and method for large components | |
| KR20180061137A (ko) | 적층 제조에서의 재료 디스펜싱 및 압축 | |
| DK2477769T3 (en) | Method for producing an article by laser from at least two different powdered materials and corresponding manufacturing device | |
| EP3137285B1 (de) | Pulverbettbasiertes additives fertigungsverfahren und anlage zur durchführung dieses verfahrens | |
| CN111225758B (zh) | 粉末供给装置以及三维层叠造型装置 | |
| US20170008126A1 (en) | An additive manufacturing system with a multi-energy beam gun and method of operation | |
| JP2018009245A (ja) | ３次元物品の積層造形における粉体分配 | |
| US10391556B2 (en) | Powder transfer apparatus and method for additive manufacturing | |
| CN111805687B (zh) | 一种陶瓷基复合材料3d打印成型装置和打印成型方法 | |
| JP6702936B2 (ja) | タイヤ金型のための部品、特にライニングブレードの粉体ベースの付加製造工程 | |
| JP2019073797A (ja) | 積層造形のための空気流制御 | |
| CN106903775A (zh) | 一种多喷头协同控制陶瓷粉末3d成型方法 | |
| CN105922566B (zh) | 一种等离子熔覆直接制造3d打印设备及方法 | |
| DE102017112849A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur drahtgebundenen additiven Fertigung | |
| CN105922571B (zh) | 一种等离子3d快速成型设备及成型方法 | |
| KR20180103332A (ko) | 와이퍼 및 롤러 구조를 이용한 분말 공급 방식을 갖는 3d 레이저 프린터 장치 | |
| RU2701328C1 (ru) | Установка для получения детали из металлического порошкового материала | |
| CN105922569B (zh) | 一种等离子熔覆制造快速成型设备及成型方法 | |
| RU2691468C1 (ru) | Установка для получения детали из металлического порошкового материала | |
| CN105922567B (zh) | 一种选区等离子熔铸快速成型设备及方法 | |
| DE102018125853A1 (de) | Vorrichtung zur additiven Fertigung | |
| WO2020072018A1 (en) | Production method with molten filaments on a powder bed | |
| CN105922570B (zh) | 一种选区等离子熔化快速成型设备及快速成型方法 | |
| RU2702532C1 (ru) | Установка для получения детали из металлического порошкового материала |