RU2705821C1 - Способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами - Google Patents
Способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705821C1 RU2705821C1 RU2018129402A RU2018129402A RU2705821C1 RU 2705821 C1 RU2705821 C1 RU 2705821C1 RU 2018129402 A RU2018129402 A RU 2018129402A RU 2018129402 A RU2018129402 A RU 2018129402A RU 2705821 C1 RU2705821 C1 RU 2705821C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- internal channels
- channels
- laser
- synthesis
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
- B23K26/342—Build-up welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser 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
Abstract
Изобретение относится к способу лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами и может быть использовано в авиационной и ракетной технике. Способ включает создание виртуальной модели объемного изделия с внутренними каналами с помощью системы трехмерного геометрического моделирования и лазерный послойный синтез объемного изделия спеканием или сплавлением поперечных слоев материала. Создают виртуальную модель объемного изделия с элементами внутренних каналов, которую разделяют на модель основы с каналами, получаемыми механической обработкой, и по меньшей мере одну модель фрагмента с каналами, получаемыми послойным лазерным синтезом. Затем по модели основы изготавливают механической обработкой монолитное основание с элементами внутренних каналов. На полученном монолитном основании достраивают по фрагменту модели с ответными элементами внутренних каналов лазерным послойным синтезом объемное изделие с внутренними каналами из поперечных слоев материала. Технический результат заключается в повышении производительности лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами. 5 ил.
Description
Изобретение относится к технологии послойного формообразования, в частности к производству изделий спеканием или сплавлением различных материалов, а именно к технологии лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами, и может быть использовано в авиационной и ракетной технике.
Известен «Способ получения в деталях внутренних прямолинейных и криволинейных каналов» по патенту РФ на изобретение №2484935, с использованием инструмента для сварки трением с перемешиванием, при этом упомянутый инструмент размещают на поверхности детали, сообщают ему вращательное движение, наконечник инструмента погружают в материал детали в зоне расположения изготавливаемого внутреннего канала и перемещают вдоль его траектории, при этом в зоне обработки создают давление, обеспечивающее течение пластифицированного металла до разрыва его сплошности и получение сварного шва с внутренней полостью, образующей упомянутый канал.
Недостатком известного способа по патенту РФ на изобретение №2484935 является низкая производительность процесса сварки трением с перемешиванием, так как перемещение инструмента по поверхности детали вдоль траектории проходит с небольшой скоростью, и после обработки давлением, обеспечивающим течение пластифицированного металла до разрыва его сплошности и получение сварного шва с внутренней полостью, требуется длительная термическая обработка детали для снятия значительных остаточных напряжений.
Известен «Способ изготовления многослойной монококовой конструкции в виде единой непрерывной оболочки» по патенту РФ на изобретение №2563063, принятый в качестве ближайшего аналога. Единая непрерывная оболочка требуемой конфигурации и аэродинамической формы с внутренними силовыми элементами включает лазерную многослойную наплавку слоев на подложку, при этом предварительно выполняют послойную электронную 3D-модель изготавливаемой конструкции, а подложку располагают в вертикальной плоскости и осуществляют на нее последовательно слой за слоем наплавку оболочки с внутренними силовыми элементами согласно электронной 3D-модели по меньшей мере одной рабочей лазерной головкой, которую перемещают в вертикальной плоскости с автоматической подачей проволоки из материала слоев и поступательно перемещают относительно продольной оси изготавливаемой конструкции, которую в процессе наплавки фиксируют по мере ее изготовления механизированными опорами, при этом в процессе наплавки изменяют ширину наплавляемого участка путем поступательного и продольного движения лазерного луча с заданной амплитудой.
Недостатком известного способа по патенту РФ на изобретение №2563063 является низкая производительность процесса лазерной многослойной наплавки слоев, так как наплавку слоев проводят автоматической подачей проволоки, которая подается в зону наплавки с низкой скоростью, равной скорости плавления материала лазерным лучом.
Перед заявляемым изобретением поставлена задача повышения производительности лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами.
Поставленная задача в заявляемом изобретении решается за счет того, что способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами, включающий создание виртуальной модели объемного изделия с внутренними каналами с помощью системы трехмерного геометрического моделирования и лазерный послойный синтез объемного изделия спеканием или сплавлением поперечных слоев материала, при этом создают виртуальную модель объемного изделия с элементами внутренних каналов, которую разделяют на модель основы с каналами, получаемыми механической обработкой, и по меньшей мере одну модель фрагмента с каналами, получаемыми послойным лазерным синтезом, затем по модели основы изготавливают механической обработкой монолитное основание с элементами внутренних каналов и на полученном монолитном основании достраивают по фрагменту модели с ответными элементами внутренних каналов лазерным послойным синтезом объемное изделие с внутренними каналами из поперечных слоев материала.
Заявленное изобретение отличается от известного «Способа изготовления многослойной монококовой конструкции в виде единой непрерывной оболочки» по патенту РФ на изобретение №2563063 тем, что создают виртуальную модель объемного изделия с элементами внутренних каналов, которую разделяют на модель основы с каналами, получаемыми механической обработкой, и по меньшей мере одну модель фрагмента с каналами, получаемыми послойным лазерным синтезом, затем по модели основы изготавливают механической обработкой монолитное основание с элементами внутренних каналов и на полученном монолитном основании достраивают по фрагменту модели с ответными элементами внутренних каналов лазерным послойным синтезом объемное изделие с внутренними каналами из поперечных слоев материала.
Указанное отличие позволило получить технический результат, а именно, обеспечило повышение производительности лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами.
На фиг. 1 представлен вид спереди на объемное изделие с двумя внутренними каналами.
На фиг. 2 представлен вид сверху по стрелке А (фиг. 1) на объемное изделие с двумя внутренними каналами.
На фиг. 3 представлен разрез Б-Б (фиг. 1) объемного изделия с двумя внутренними каналами.
На фиг. 4 представлен разрез В-В (фиг. 1) объемного изделия с двумя внутренними каналами.
На фиг. 5 представлен разрез Г-Г (фиг. 2) объемного изделия с двумя внутренними каналами.
Способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами (фиг. 1-5), включающий создание виртуальной модели 1 объемного изделия 2 с внутренними каналами 3 с помощью системы трехмерного геометрического моделирования и лазерный послойный синтез объемного изделия 2 спеканием или сплавлением поперечных слоев 4 материала, при этом создают виртуальную модель 1 объемного изделия 2 с элементами 5 внутренних каналов 3, которую разделяют на модель 6 основы с каналами 7, получаемыми механической обработкой, и по меньшей мере одну модель 8 фрагмента с каналами 9, получаемыми послойным лазерным синтезом, затем по модели 6 основы изготавливают механической обработкой монолитное основание 10 с элементами 5 внутренних каналов 3 и на полученном монолитном основании 10 достраивают по фрагменту модели 8 с ответными элементами 5 внутренних каналов 3 лазерным послойным синтезом объемное изделие 2 с внутренними каналами 3 из поперечных слоев 4 материала.
Работу по предлагаемому способу осуществляют следующим образом (фиг. 1-5). С помощью системы трехмерного геометрического моделирования создают виртуальную модель 1 объемного изделия 2 с элементами 5 двух внутренних каналов 3. Разделяют виртуальную модель 1 на модель 6 основы с каналами 7, получаемыми механической обработкой, и на две модели 8 фрагментов с каналами 9, получаемыми послойным лазерным синтезом. Таким образом, из виртуальной модели 1 объемного изделия 2 с двумя внутренними каналами 3 получают модель 6 основы для механической обработки и две модели 8 фрагментов для лазерного послойного синтеза.
По модели 6 основы механической обработкой на станке с числовым программным управлением (ЧПУ) изготавливают монолитное основание 10 с каналами 7, которое служит подложкой для последующего лазерного послойного синтеза. Производительность станков с ЧПУ очень высокая и значительно превосходит производительность машин для лазерного послойного синтеза. Технологические возможности станков с ЧПУ по механической обработке наружных поверхностей практически не ограничены, ограничения имеются на механическую обработку внутренних каналов 3, в частности криволинейных каналов. Поэтому для повышения производительности при изготовлении объемного изделия 2 с двумя внутренними каналами 3 рационально изготовить монолитное основание 10 с каналами 7, получаемыми механической обработкой, представляющее собой большую долю объемного изделия 2. Далее на монолитном основании 10 достраивают лазерным послойным синтезом по двум фрагментам модели 8 ответные элементы 5 двух внутренних каналов 3, которые получить механической обработкой невозможно.
На монолитном основании 10 лазерным послойный синтез по двум моделям 8 фрагментов с каналами 9 достраивают объемное изделие 2. Лазерный послойный синтез заключается в Последовательном спекании или сплавлении поперечных слоев 4 материала, например порошка, лучом лазера, который обводит в соответствии с конфигурацией и размерами двух моделей 8 фрагментов с каналами 9 контур по поперечному слою 4, а затем сканирует поперечный слой 4 внутри этого контура. В результате теплового воздействия лазерного излучения из частиц порошка сплавлением или спеканием формируют поперечный слой 4 материала, монолитно связанный с нижележащим слоем 4 материала. Необходимо отметить, что первый слой 4 материала монолитно связан с монолитным основанием 10. Таким образом, из поперечных слоев 4 материала достраивают послойно объемное изделие 2 с двумя внутренними каналами 3 в соответствии с конфигурацией и размерами виртуальной модели 1.
Изобретение позволило получить технический результат, а именно обеспечило повышение производительности лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами.
Claims (1)
- Способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами, включающий создание виртуальной модели объемного изделия с внутренними каналами с помощью системы трехмерного геометрического моделирования и лазерный послойный синтез объемного изделия спеканием или сплавлением поперечных слоев материала, отличающийся тем, что создают виртуальную модель объемного изделия с элементами внутренних каналов, которую разделяют на модель основы с каналами, получаемыми механической обработкой, и по меньшей мере одну модель фрагмента с каналами, получаемыми послойным лазерным синтезом, затем по модели основы изготавливают механической обработкой монолитное основание с элементами внутренних каналов и на полученном монолитном основании достраивают по фрагменту модели с ответными элементами внутренних каналов лазерным послойным синтезом объемное изделие с внутренними каналами из поперечных слоев материала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018129402A RU2705821C1 (ru) | 2018-08-10 | 2018-08-10 | Способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018129402A RU2705821C1 (ru) | 2018-08-10 | 2018-08-10 | Способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2705821C1 true RU2705821C1 (ru) | 2019-11-12 |
Family
ID=68579809
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018129402A RU2705821C1 (ru) | 2018-08-10 | 2018-08-10 | Способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2705821C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021118535A1 (en) * | 2019-12-10 | 2021-06-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional (3d) printed objects with fracture channels |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2021881C1 (ru) * | 1986-10-17 | 1994-10-30 | Борд оф Риджентс, Дзе Юниверсити оф Тексас Систем | Способ изготовления детали и устройство для его осуществления |
WO2014074947A9 (en) * | 2012-11-08 | 2014-08-07 | Ddm Systems, Inc. | Additive manufacturing and repair of metal components |
RU2563063C2 (ru) * | 2013-11-08 | 2015-09-20 | Валерий Викторович Барыгин | Способ изготовления многослойной монококовой конструкции в виде единой непрерывной оболочки |
US20160061381A1 (en) * | 2014-03-17 | 2016-03-03 | Igor K. Kotliar | Pressure Vessels, Design and Method of Manufacturing Using Additive Printing |
US20160332370A1 (en) * | 2014-03-28 | 2016-11-17 | Hitachi, Ltd. | Laser Powder Lamination Shaping Device, Laser Powder Lamination Shaping Method, and 3D Lamination Shaping Device |
RU2642654C1 (ru) * | 2015-02-03 | 2018-01-25 | Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. | Технологические формы, изготовленные на основе моделирования методом наплавления, для формования и тиражирования объектов |
-
2018
- 2018-08-10 RU RU2018129402A patent/RU2705821C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2021881C1 (ru) * | 1986-10-17 | 1994-10-30 | Борд оф Риджентс, Дзе Юниверсити оф Тексас Систем | Способ изготовления детали и устройство для его осуществления |
WO2014074947A9 (en) * | 2012-11-08 | 2014-08-07 | Ddm Systems, Inc. | Additive manufacturing and repair of metal components |
RU2563063C2 (ru) * | 2013-11-08 | 2015-09-20 | Валерий Викторович Барыгин | Способ изготовления многослойной монококовой конструкции в виде единой непрерывной оболочки |
US20160061381A1 (en) * | 2014-03-17 | 2016-03-03 | Igor K. Kotliar | Pressure Vessels, Design and Method of Manufacturing Using Additive Printing |
RU2016140472A (ru) * | 2014-03-17 | 2018-04-20 | Игорь К. КОТЛЯР | Сосуды, работающие под давлением, и способы их изготовления с использованием аддитивной технологии |
US20160332370A1 (en) * | 2014-03-28 | 2016-11-17 | Hitachi, Ltd. | Laser Powder Lamination Shaping Device, Laser Powder Lamination Shaping Method, and 3D Lamination Shaping Device |
RU2642654C1 (ru) * | 2015-02-03 | 2018-01-25 | Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. | Технологические формы, изготовленные на основе моделирования методом наплавления, для формования и тиражирования объектов |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021118535A1 (en) * | 2019-12-10 | 2021-06-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional (3d) printed objects with fracture channels |
CN114786926A (zh) * | 2019-12-10 | 2022-07-22 | 惠普发展公司,有限责任合伙企业 | 具有破裂通道的三维(3d)打印物体 |
CN114786926B (zh) * | 2019-12-10 | 2023-11-07 | 惠普发展公司,有限责任合伙企业 | 具有破裂通道的三维(3d)打印物体 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bhavar et al. | A review on powder bed fusion technology of metal additive manufacturing | |
CN108746616B (zh) | 一种同轴送粉与激光锻打复合增减材制造方法及装置 | |
Lee et al. | Development of a hybrid rapid prototyping system using low-cost fused deposition modeling and five-axis machining | |
Ding et al. | A tool-path generation strategy for wire and arc additive manufacturing | |
Duda et al. | 3D metal printing technology | |
Akula et al. | Hybrid adaptive layer manufacturing: An Intelligent art of direct metal rapid tooling process | |
Jin et al. | A parallel-based path generation method for fused deposition modeling | |
CN108581397B (zh) | 增减材复合制造涡轮叶片的加工方法 | |
Xu et al. | A review of slicing methods for directed energy deposition based additive manufacturing | |
US10456867B2 (en) | Micro-forging by a generative manufacturing process | |
CN107159886B (zh) | 自适应变熔池激光增材制造工艺 | |
US20180326547A1 (en) | Additive manufacturing of gears | |
JP2019048453A (ja) | ハイブリッド物品を準備するための方法 | |
Jaiganesh et al. | Manufacturing of PMMA cam shaft by rapid prototyping | |
재규변 et al. | Trend of metal 3D printing by welding | |
WO2019024469A1 (zh) | 一种适用于复杂零件和模具的增材加工成形方法 | |
Atzeni et al. | Additive manufacturing as a cost-effective way to produce metal parts | |
CN105643053A (zh) | 熔化极气体保护电弧熔敷三维打印方法 | |
RU2705821C1 (ru) | Способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами | |
CN103498142A (zh) | 激光熔覆高温合金异型连接结构成形方法 | |
Ugla et al. | Deposition-path generation of SS308 components manufactured by TIG welding-based shaped metal deposition process | |
Grguraš et al. | Optimization of hybrid manufacturing for surface quality, material consumption and productivity improvement | |
Homar et al. | The Development of a Recognition Geometry Algorithm for Hybrid-Subtractive and Additive Manufacturing. | |
Lin et al. | A literature review on the wire and arc additive manufacturing—welding systems and software | |
WO2020215634A1 (zh) | 一种采用 mig/mag 作为热源的双金属电弧增材制造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210416 Effective date: 20210416 |