TW201618874A

TW201618874A - 具有流道之物件之製造方法

Info

Publication number: TW201618874A
Application number: TW103141306A
Authority: TW
Inventors: 蔡銘芳; 王祥賓; 呂育廷; 許富銓; 吳春甫
Original assignee: 財團法人金屬工業研究發展中心
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-06-01

Abstract

一種具有流道之物件之製造方法，包含一提供一管體及進行一金屬堆積(DMD，Direct Metal Deposition，DMD)成形步驟，該管體具有一流道，在該金屬堆積步驟中藉由金屬粉末的逐層燒結疊加，以在該管體的一外管壁堆積形成一金屬載體，且該金屬載體包覆該管體而形成一具有流道之物件，該物件可為模具或者其它必需在載體中設置流道之物件。

Description

具有流道之物件之製造方法

本發明是關於一種具有流道之物件之製造方法，特別在一管體的一外管壁以金屬堆積(DMD，Direct Metal Deposition，DMD）成形方法形成一載體，該載體包覆該管體以形成為一具有流道之物件。

3D列印(3D printing)的積層製造（Additive Manufacturing，AM）方法是一種物品快速成形技術，且積層製造技術可依使用者需求而製造出不同形狀的物品。

請參閱第18及19圖，以積層製造技術製造的一物品10(如模具)，該物品10包含有一通道11，由於該通道11是以積層製造方法所形成，因此該通道11的一內表面12是粗糙的，且由於該通道11是被設計在該物品10中，因此無法對該通道11的該內表面12進行修整。

請參閱第19圖，當流體(如冷卻液)在該通道11中流動時，粗糙的該內表面12將會對流體流動造成擾流而影響了流體流動的速度，因此降低了冷卻效果，或者當該通道11被設計成彎曲形狀時，在彎折處將造成擾流及阻塞，此外粗糙的該內表面12在流體流動時亦會產生異音。

因此，在現有的技術中以金屬粉末逐層燒結疊加方法所形成的該通道11是不利於流體(液體或氣體)流動。

本發明之主要目的在於提供一種具有流道之物件之製造方法，其包含提供一管體以及進行一金屬堆積(Direct Metal Deposition，DMD）成形步驟，該管體具有一外管壁、一內管壁及一流道，該內管壁環繞該流道，在進行該金屬堆積(Direct Metal Deposition，DMD）成形步驟中，藉由金屬粉末的逐層燒結疊加，以在該管體的該外管壁堆積形成一金屬載體，且該金屬載體包覆該管體而形成一具有流道之物件。

本發明是預先製造該管體，且該管體的該內管壁的粗糙度可依據使用需求，預先製造，並以該金屬堆積(Direct Metal Deposition，DMD）成形方法在該管體的該外管壁堆積形成該金屬載體，該金屬載體包覆該管體以形成該具有流道之物件，由於該管體為預先製造，因此由金屬粉末逐層燒結疊加的該金屬載體並不會影響該管體的該內管壁的粗糙度，當該具有流道之物件成行後，流體(液體或氣體) 在該管體中流動時，該內管壁不會造成擾流、阻塞或產生異音。

請參閱第11及17圖，本發明具有流道之物件之製造方法是用以製造一具有流道之物件300，該物件300可為模具、熱交換器等需於內部設置流道的物件，以使流體(如液體或氣體)能夠容置於或流動於該物件300的流道中。

請參閱第1至12圖，其為本發明的第一實施例，其揭露一種具有流道之物件之製造方法，其包含「提供一管體」及「進行一金屬堆積(Direct Metal Deposition，DMD）成形步驟」。

請參閱第1圖，首先，在「提供一管體」的步驟中，可提供一未彎折的管體100，或者請參閱第2圖亦可提供一經彎折的管體100，在實施例中，是預先將該管體100彎折成為一彎管，但本發明並不局限該管體100一定必須經過彎折，該管體100具有一外管壁110、一內管壁120及一流道130，該內管壁120環繞該流道130，在本實施例中，該內管壁120的表面粗糙度可依使用目的而製造，因此在製造該管體100時，該內管壁120的表面可依據使用目的製造出符合需求的表面粗糙度，該管體100的材質可選自於銅、鋁、鎂或鐵，該管體100的該外管壁110包含一第一表面111及一第二表面112。

請參閱第2及3圖，該管體100具有一第一末端部140及一第二末端部150，在本實施例中，該第一末端部140結合有一第一管接頭160，該第一管接頭160具有一第一通孔161，該第一通孔161連通該流道130，且該第二末端部150結合有一第二管接頭170，該第二管接頭170具有一第二通孔171，該第二通孔171連通該流道130。

請參閱第4圖，將結合有該第一管接頭160及該第二管接頭170的該管體100固定於一基座400，在實施例中，是將結合於該第一末端部140的該第一管接頭160以及結合於該第二末端部150的該第二管接頭170固定於該基座400，並使該管體100為懸空狀態，且該外管壁110的該第一表面111朝向上方，該外管壁110的該第二表面112朝向下方，但在其它實施例中，該管體100並不一定是在懸空狀態。

請參閱第5圖，在該管體100固定於該基座400後，進行該金屬堆積(Direct Metal Deposition，DMD）成形步驟，在進行該金屬堆積(DMD，Direct Metal Deposition，DMD）成形的步驟中，請參閱第5及6圖，是以一噴嘴組件500在該管體100的該外管壁110進行逐層燒結疊加製程，該噴嘴組件500是將金屬粉末510經由雷射520燒結，並逐層燒結疊加於該管體110的該外管壁110以形成一金屬載體200(請參閱第11圖)，該金屬粉末510可選自於不銹鋼粉末、鎳合金粉末或鈷合金粉末等金屬粉末，且該雷射520的製程參數(脈衝、能量、光間隔時間)等可依據不同的該金屬粉末而予以調整，在本實施例中以不銹鋼粉末為例，該雷射脈衝功率大於1kW、能量為10-50mJ、光間隔時間為1至10ms，且該噴嘴組件500的移動速度小於100mm/s。

請參閱第7及8圖，在本實施例中，該噴嘴組件500在該管體100的該第一表面111進行逐層燒結疊加製程，以在該管體100的該第一表面111形成該金屬載體200的一第一載體部210。

請參閱第9及10圖，在本實施例中，在形成該金屬載體200的該第一載體部210後，翻轉該管體110，並以該噴嘴組件500在該管體100的該第二表面112進行逐層燒結疊加製程，請參閱第11及12圖，在該管體100的該第二表面112形成該金屬載體200的一第二載體部220，並使該管體100被包覆於該第一載體部210及該第二載體部220所構成的該金屬載體200中，以形成該具有流道之物件300，在本實施例中，該具有流道之物件300若為模具，可在形成第一載體部210或該第二載體部220時同時形成一模穴221。

或者，請參閱第13及14圖，為本發明的一第二實施例，第二實施例與第一實施例的差異在於，在形成該第一載體部210時同時形成一模穴211，且形成該金屬載體200的該第一載體部210後，不翻轉該管體110，而將該噴嘴移動至該管體110的該第二表面112下方，並以該噴嘴組件500在該管體110的該第二表面112進行逐層燒結疊加製程，請參閱第15及16圖，在該管體110的該第二表面112形成該金屬載體200的該第二載體部220，並使該管體100被包覆於該第一載體部210及該第二載體220部所構成的該金屬載體200中，以形成該具有流道之物件300。

請參閱第15、16及17圖，將該具有流道之物件300脫離該基座400後，在實施例中，該金屬載體200顯露出該第一管接頭160及該第二管接頭170，當該具有流道之物件300(如模具或熱交換器)被使用而必須冷卻時，可經由該第一管接頭160或該第二管接頭170導入流體(如液體或氣體)，以使該流體在該管體100的該流道130中流動，以對該具有流道之物件300進行冷卻。

本發明由於該管體100是預先製造，且該管體100的該內管壁120的粗糙度可依據使用需求預先製造，在以該金屬堆積(Direct Metal Deposition，DMD）成形方法在該管體100的該外管壁110逐層燒結而形成該金屬載體200時，該金屬載體200並不會影響該管體100的該內管壁120的粗糙度，因此流體(液體或氣體) 在該管體100的該流道130中流動時，該內管壁120不會造成擾流、阻塞或產生異音。

本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。

10‧‧‧物品
11‧‧‧通道
12‧‧‧內表面
100‧‧‧管體
110‧‧‧外管壁
111‧‧‧第一表面
112‧‧‧第二表面
120‧‧‧內管壁
130‧‧‧流道
140‧‧‧第一末端部
150‧‧‧第二末端部
160‧‧‧第一管接頭
161‧‧‧第一通孔
170‧‧‧第二管接頭
171‧‧‧第二通孔
200‧‧‧金屬載體
210‧‧‧第一載體部
211‧‧‧模穴
220‧‧‧第二載體部
221‧‧‧模穴
300‧‧‧物件
400‧‧‧基座
500‧‧‧噴嘴組件
510‧‧‧金屬粉末
520‧‧‧雷射

第1圖：本發明「管體」的立體圖。第2圖：本發明「彎折管體」的立體圖。第3至12圖：本發明「具有流道之物件之製造方法」的示意圖。第13至17圖：本發明「具有流道之物件之製造方法」的示意圖。第18圖：習知「具有流道之物件之製造方法」的立體圖。第19圖：習知「具有流道之物件之製造方法」的剖視圖。

100‧‧‧管體

110‧‧‧外管壁

111‧‧‧第一表面

112‧‧‧第二表面

140‧‧‧第一末端部

150‧‧‧第二末端部

160‧‧‧第一管接頭

161‧‧‧第一通孔

170‧‧‧第二管接頭

500‧‧‧噴嘴組件

Claims

一種具有流道之物件之製造方法，其包含：提供一管體，具有一外管壁、一內管壁及一流道，該內管壁環繞該流道；以及進行一金屬堆積(Direct Metal Deposition，DMD）成形步驟，藉由金屬粉末的逐層燒結疊加，以在該管體的該外管壁堆積形成一金屬載體，且該金屬載體包覆該管體而形成一具有流道之物件。
如申請專利範圍第1項所述之具有流道之物件之製造方法，其中在提供該管體的步驟中，預先將該管體彎折成為一彎管。
如申請專利範圍第1項所述之具有流道之物件之製造方法，其中該管體的一第一末端部結合有一第一管接頭，該第一管接頭具有一第一通孔，該第一通孔連通該流道。
如申請專利範圍第3項所述之具有流道之物件之製造方法，其中該管體的一第二末端部結合有一第二管接頭，該第二管接頭具有一第二通孔，該第二通孔連通該流道。
如申請專利範圍第1項所述之具有流道之物件之製造方法，其中在進行該金屬堆積(DMD，Direct Metal Deposition，DMD）成形的步驟中，將該管體固定於一基座。
如申請專利範圍第5項所述之具有流道之物件之製造方法，其中該管體為懸空狀態。
如申請專利範圍第1項所述之具有流道之物件之製造方法，其中該管體的該外管壁包含一第一表面及一第二表面，且在進行該金屬堆積(DMD，Direct Metal Deposition，DMD）成形的步驟中，是以一噴嘴組件在該管體的該第一表面進行逐層燒結疊加製程，以形成該金屬載體的一第一載體部。
如申請專利範圍第7項所述之具有流道之物件之製造方法，其中在形成該金屬載體的該第一載體部後，翻轉該管體，並以該噴嘴組件在該管體的該第二表面進行逐層燒結疊加製程，以形成該金屬載體的一第二載體部，並使該管體被包覆於該第一載體部及該第二載體部所構成的該金屬載體中。
如申請專利範圍第7項所述之具有流道之物件之製造方法，其中在形成該金屬載體的該第一載體部後，以該噴嘴組件在該管體的該第二表面進行逐層燒結疊加製程，以形成該金屬載體的一第二載體部，並使該管體被包覆於該第一載體部及該第二載體部所構成的該金屬載體中。
如申請專利範圍第3項所述之具有流道之物件之製造方法，其中該金屬載體顯露出該第一管接頭。