RU2803176C1 - Устройство для селективного лазерного плавления порошковых материалов - Google Patents
Устройство для селективного лазерного плавления порошковых материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2803176C1 RU2803176C1 RU2022129723A RU2022129723A RU2803176C1 RU 2803176 C1 RU2803176 C1 RU 2803176C1 RU 2022129723 A RU2022129723 A RU 2022129723A RU 2022129723 A RU2022129723 A RU 2022129723A RU 2803176 C1 RU2803176 C1 RU 2803176C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working chamber
- heated working
- laser
- hopper
- powder materials
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области лазерных аддитивных технологий. Может использоваться для получения изделий из материалов, склонных к растрескиванию. Устройство для селективного лазерного плавления порошковых материалов содержит пространственную раму, установленные в ней источник лазерного излучения, узел передачи лазерного излучения к сканатору, бункер и нагреваемую рабочую камеру, открытый конец которой выполнен с возможностью подачи порошкового материала из бункера с помощью разравнивающего ножа, установленного на линейном приводе разравнивания. Нагреваемая рабочая камера выполнена с механизмом опускания изготавливаемой заготовки, корпус нагреваемой рабочей камеры выполнен из кварцевого стекла. Устройство снабжено высокоскоростной видеокамерой инфракрасного спектра, закрепленной на пространственной раме и направленной в зону лазерной обработки, нагревательным элементом в виде никель-хромовой нити, намотанной на корпус нагреваемой рабочей камеры, и охватывающим их теплоизолятором. Обеспечивается расширение диапазона обрабатываемых порошковых материалов за счет повышения максимальной температуры нагрева. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области лазерных аддитивных технологий и предназначено для получения изделий, за счет подогрева в нагреваемой рабочей камере подложки и материалов, которые склонны к растрескиванию во время лазерной обработки, а также для нахождения распределения температуры в зоне плавления.
Известно устройство для получения изделий из хрупких порошковых материалов, выполненное с нагреваемыми индукционными токами верхними слоями изделия, передающей свое тепло получаемому изделию (Патент США №US10464170B2, опубл. 05.11.2019 г.).
Недостатком данного устройства является большая трудоемкость изготовления нагревательной системы, возможность нагрева только тех материалов, которые индуцируются переменным магнитным полем, техническая сложность и малый КПД.
Другим недостатком данного устройства является отсутствие приборов диагностики для корректировки технологических процессов плавления.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство для селективного лазерного плавления (СЛП) порошковых материалов, содержащее пространственную раму, установленные в ней источник лазерного излучения, связанный с последним узел передачи лазерного излучения к сканатору, бункер и нагреваемую рабочую камеру, открытый конец которой выполнен с возможностью подачи порошкового материала из бункера с помощью разравнивающего ножа, установленного на линейном приводе разравнивания, при этом нагреваемая рабочая камера выполнена с механизмом опускания изготавливаемой заготовки (https://aconity3d.com/products/aconity-one/).
Недостатком известного устройства, в том числе технической проблемой, является ограниченный диапазон обрабатываемых порошковых материалов.
В основу заявленного изобретения был положен технический результат - расширение эксплуатационных возможностей за счет повышения максимальной температуры подогрева, обеспечивающего расширение диапазона обрабатываемых порошковых материалов, а также оптимизация параметров обработки за счет нахождения распределения температуры в зоне плавления.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для селективного лазерного плавления порошковых материалов, содержащем пространственную раму, установленные в ней источник лазерного излучения, связанный с последним узел передачи лазерного излучения к сканатору, бункер и нагреваемую рабочую камеру, открытый конец которой выполнен с возможностью подачи порошкового материала из бункера с помощью разравнивающего ножа, установленного на линейном приводе разравнивания, при этом нагреваемая рабочая камера выполнена с механизмом опускания изготавливаемой заготовки, корпус нагреваемой рабочей камеры, выполненный из кварцевого стекла, а устройство снабжено высокоскоростной видеокамеру инфракрасного спектра, закрепленной на пространственной раме и направленной в зону лазерной обработки, нагревательным элементом в виде никель-хромовой нити, намотанной на корпус нагреваемой рабочей камеры, и охватывающим их теплоизолятором.
Изобретение поясняется графическим изображением.
На чертеже схематично изображено устройство для селективного лазерного плавления порошковых материалов.
Устройство для селективного лазерного плавления порошковых материалов содержит пространственную раму 1, установленные в ней источник 2 лазерного излучения, связанный с последним узел передачи лазерного излучения 3 к сканатору 4, бункер 5 и нагреваемую рабочую камеру 6, открытый конец которой выполнен с возможностью подачи порошкового материала 7 из бункера 8 с помощью разравнивающего ножа 9, установленного на линейном приводе разравнивания 10, при этом нагреваемая рабочая камера 6 выполнена с механизмом опускания изготавливаемой заготовки 11, в заявленном устройстве корпус нагреваемой рабочей камеры 6 выполнен из кварцевого стекла, а устройство снабжено высокоскоростной видеокамерой 12 инфракрасного спектра закрепленной на пространственную раму, нагревательным элементом в виде никель-хромовой нити 13, намотанной на корпус нагреваемой рабочей камеры, и охватывающим их теплоизолятором 14.
Устройство для селективного лазерного плавления порошковых материалов работает следующим образом.
Перед изготовлением детали селективным лазерным плавлением в бункер 8 засыпают порошковый материал 7, а в нагреваемую рабочую камеру 6 устанавливают подложку для послойного получения изделия. Порошок из бункера 5 подается на открытый конец нагреваемой рабочей камеры, после чего разравнивается с помощью разравнивающего ножа 9, который приводится в движение линейным приводом разравнивания 10. Затем выставляется необходимая температура нагреваемой рабочей камеры 6 и включается нагревательный элемент в виде никель-хромовой нити 13. Остальные части устройства защищаются от нежелательного термического влияния теплоизолятором 14. После нагрева до заданной температуры включается источник 2 лазерного излучения, сканатор 4, связанный с источником лазерного излучения 2 узел передачи лазерного излучения 3. Затем источник 2 лазерного излучения переходит в режим эмиссии и в это время сканатор 4 отклоняется лазерный луч в соответствии с заданной программой обработки, после завершения обработки слоя, заготовка опускается с помощью механизма опускания изготавливаемой заготовки 11. Для корректировки технологических режимов процесса плавления используется высокоскоростная видеокамера 12 инфракрасного спектра, с помощью которой записываются видео процесса обработки, по которым после диагностики оптимизируются режимы обработки.
Использование в данном устройстве нагревателя в виде никель-хромовой нити позволяет упростить конструкцию по сравнению с устройствами с индукционными нагревателями, которые сложнее в разработке и изготовлении, а как следствие, требуют высококвалифицированного персонала для их разработки и эксплуатации. Повышение температуры предварительного подогрева, достигаемое за счет изменения типа нагревателя, позволяет обрабатывать больший диапазон порошковых материалов, так как склонность к растрескиванию таких материалов объясняется термоударом из-за локализованного нагрева лазером. При повышении температуры предварительного подогрева градиент температур во время лазерной обработки будет снижаться, как следствие, материал, которому нужна высокая температура предварительного подогрева, перестанет растрескиваться.
Использование в данном устройстве высокоскоростной видеокамеры инфракрасного спектра позволяет оптимизировать технологические режимы за счет анализа снятых видеоматериалов лазерной обработки.
Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле изобретения, обеспечивает получение заявленного технического результата - упрощение конструкции нагреваемой рабочей камеры и повышение максимальной температуры предварительного подогрева за счет изменения типа нагревателя с индукционного на нагрев с помощью эклектического тока, проходящего через никель-хромовую нить накала, а также оптимизация параметров обработки после нахождения распределения температуры в зоне плавления за счет высокоскоростной видеокамеры инфракрасного спектра.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для осуществления процесса селективного лазерного плавления хрупких порошковых материалов без растрескивания материала за счет предварительного подогрева обрабатываемого материала, а также оптимизации параметров обработки за счет нахождения распределения температуры в зоне плавления по съемкам с высокоскоростной видеокамеры инфракрасного спектра.
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, по мнению заявителя, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Claims (1)
- Устройство для селективного лазерного плавления порошковых материалов, содержащее пространственную раму, установленные в ней источник лазерного излучения, связанный с последним узел передачи лазерного излучения к сканатору, бункер и нагреваемую рабочую камеру, открытый конец которой выполнен с возможностью подачи порошкового материала из бункера с помощью разравнивающего ножа, установленного на линейном приводе разравнивания, причем нагреваемая рабочая камера выполнена с механизмом опускания изготавливаемой заготовки, отличающееся тем, что корпус нагреваемой рабочей камеры выполнен из кварцевого стекла, при этом устройство снабжено высокоскоростной видеокамерой инфракрасного спектра, закрепленной на пространственной раме и направленной в зону лазерной обработки, нагревательным элементом в виде никель-хромовой нити, намотанной на корпус нагреваемой рабочей камеры, и охватывающим их теплоизолятором.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2803176C1 true RU2803176C1 (ru) | 2023-09-07 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009068165A1 (de) * | 2007-11-27 | 2009-06-04 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Verfahren zum herstellen eines dreidimensionalen objekts mittels lasersintern |
RU2401180C2 (ru) * | 2008-08-15 | 2010-10-10 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Способ получения градиентных материалов из порошков и устройство для его осуществления |
RU2487779C1 (ru) * | 2012-05-11 | 2013-07-20 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) | Установка для изготовления деталей методом послойного синтеза |
RU2717761C1 (ru) * | 2019-02-22 | 2020-03-25 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Установка селективного лазерного спекания и способ получения крупногабаритных изделий на этой установке |
US20210387264A1 (en) * | 2020-06-15 | 2021-12-16 | Seurat Technologies, Inc. | Thermal Compensation For Laser Energy Delivery For Additive Manufacturing |
US20210394273A1 (en) * | 2018-11-12 | 2021-12-23 | AM Metals GmbH | Heating/cooling of a process chamber of a manufacturing device for additive manufacturing of three-dimensional components |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009068165A1 (de) * | 2007-11-27 | 2009-06-04 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Verfahren zum herstellen eines dreidimensionalen objekts mittels lasersintern |
RU2401180C2 (ru) * | 2008-08-15 | 2010-10-10 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Способ получения градиентных материалов из порошков и устройство для его осуществления |
RU2487779C1 (ru) * | 2012-05-11 | 2013-07-20 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) | Установка для изготовления деталей методом послойного синтеза |
US20210394273A1 (en) * | 2018-11-12 | 2021-12-23 | AM Metals GmbH | Heating/cooling of a process chamber of a manufacturing device for additive manufacturing of three-dimensional components |
RU2717761C1 (ru) * | 2019-02-22 | 2020-03-25 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Установка селективного лазерного спекания и способ получения крупногабаритных изделий на этой установке |
US20210387264A1 (en) * | 2020-06-15 | 2021-12-16 | Seurat Technologies, Inc. | Thermal Compensation For Laser Energy Delivery For Additive Manufacturing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20200031105A (ko) | 스펙트럼 변환기를 사용하여 3d 성형품을 제조하는 방법 및 장치 | |
CN108746613A (zh) | 一种激光选区熔化在线热处理系统 | |
US20060081591A1 (en) | Conveyor type oven | |
TWI549191B (zh) | 管理基材退火的熱預算 | |
ZA200205010B (en) | Hybrid method for firing of ceramics. | |
TWI489554B (zh) | 在dsa類型系統中用於矽雷射退火的適合短波長光 | |
JP2003518473A5 (ru) | ||
CN112839758A (zh) | 3d金属打印方法和用于这种方法的设备 | |
KR20170115551A (ko) | 소결 재료로 제작되는 부품, 특히 치과 부품을 위한 소결로 | |
WO2012009636A1 (en) | Firing furnace configuration for thermal processing system | |
RU2803176C1 (ru) | Устройство для селективного лазерного плавления порошковых материалов | |
US6537481B2 (en) | Hybrid method for firing of ceramics | |
KR101380456B1 (ko) | 장척재의 열처리 방법, 장척재의 제조 방법, 및 그들 방법에 이용하는 열처리로 | |
RU2803179C1 (ru) | Устройство для селективного лазерного плавления порошковых материалов | |
US6344635B2 (en) | Hybrid method for firing of ceramics | |
KR100645948B1 (ko) | 정밀 온도 제어가 가능한 마이크로파 소결로 | |
JP2004503101A (ja) | 対象物を熱処理するための方法および装置 | |
RU2775661C1 (ru) | Устройство для селективного лазерного плавления порошковых материалов | |
JP5169046B2 (ja) | 光照射式加熱処理装置 | |
Phillips | In-situ laser control method for polymer selective laser sintering (SLS) | |
JP2017006988A (ja) | 押出ダイ予熱装置 | |
RU2710821C1 (ru) | Устройство для получения изделий из высокотемпературных полимеров методом селективного лазерного спекания | |
RU2710823C1 (ru) | Устройство для получения изделий из высокотемпературных полимеров методом селективного лазерного спекания | |
JP6113927B2 (ja) | 摩擦ライニングの熱処理方法及び装置 | |
KR102323066B1 (ko) | 덴탈 퍼니스 |