[發(fā)明專利]大零件建造體的添加制造管理

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210399619.5
• 申請(qǐng)日: 2012-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN103056365A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.J.克雷姆斯;J.D.海恩斯;Y.高;D.E.馬特茨克;J.G.蘭道
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 普拉特及惠特尼火箭達(dá)因公司
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李晨;楊炯

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2011年10月21日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)No.?61/549,868的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開一般地涉及用于添加制造機(jī)器和過程的激光器構(gòu)造。更具體地，本公開涉及用于在添加制造組件內(nèi)的創(chuàng)建期間釋放零件內(nèi)的應(yīng)力的構(gòu)造。

背景技術(shù)

典型的制造方法包括各種從起始坯料去除材料以形成期望的完成零件形狀的方法。通過從起始材料削減材料，此類方法采用切削工具來去除材料以形成孔、表面、總體形狀等等。此類削減制造方法在完成零件的最終形狀上給予了物理限制。添加制造方法通過一次添加一層來形成期望零件形狀，因此提供了在采用傳統(tǒng)削減制造方法構(gòu)造的零件中不可行的零件形狀和幾何結(jié)構(gòu)的成型。

添加制造采用了諸如激光束的熱源來熔化粉末金屬層以一層一層地形成期望的零件構(gòu)造。激光器在粉末金屬中形成了熔融池，該熔融池會(huì)固化。然后，另一層粉末材料被鋪展在以前固化的零件上并且被熔化到以前熔化的層以一層一層地建造期望的零件幾何結(jié)構(gòu)。所施用的但未熔化成零件的一部分的粉末材料在零件的周圍和內(nèi)部聚集。對(duì)于較小的零件，多余的粉末材料并不顯著。然而，隨著能力的提高并且制造較大的零件，多余的粉末金屬可能在零件制造能力和經(jīng)濟(jì)可行性兩方面都變成重要的考慮因素。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的一種添加制造過程包括如下步驟：限定圍繞期望零件幾何形狀的周邊的界限；將材料沉積到基板上；以及將能量引導(dǎo)到沉積材料的部分以便沿著所限定的界限和所述期望零件幾何形狀來形成保持壁。

在前述添加制造過程的進(jìn)一步實(shí)施例中，沉積材料被保持在所述保持壁和所述零件的周邊之間。

在前述添加制造過程中任一個(gè)的進(jìn)一步實(shí)施例中，所述保持壁外側(cè)的沉積材料被從工作空間移除。

在前述添加制造過程中任一個(gè)的進(jìn)一步實(shí)施例中，包括回收所移除的沉積材料并且將所回收的材料沉積到所述零件和所述保持壁的至少一個(gè)上。

在前述添加制造過程中任一個(gè)的進(jìn)一步實(shí)施例中，包括與所述零件一致地建造所述保持壁，使得所述保持壁的頂層和所述零件的頂層基本在公共平面內(nèi)。

前述添加制造過程中任一個(gè)的進(jìn)一步實(shí)施例，包括將所述零件和所述保持壁的至少一個(gè)加熱到高于環(huán)境溫度且低于熔化沉積材料所需溫度的期望溫度。

前述添加制造過程中任一個(gè)的進(jìn)一步實(shí)施例，包括用散焦激光來加熱所述保持壁。

前述添加制造過程中任一個(gè)的進(jìn)一步實(shí)施例，包括用所述散焦激光來加熱所述零件。

前述添加制造過程中任一個(gè)的進(jìn)一步實(shí)施例，包括用加熱元件來加熱所述零件和所述保持壁的至少一個(gè)，所述加熱元件被支撐成鄰近所述保持壁。

前述添加制造過程中任一個(gè)的進(jìn)一步實(shí)施例，包括用被發(fā)射穿過所述基板的熱量來加熱所述零件和所述保持壁的至少一個(gè)。

前述添加制造過程中任一個(gè)的進(jìn)一步實(shí)施例，包括將所述基板切割成包括支撐部分和網(wǎng)格部分，所述支撐部分用于支撐所述保持壁和所述零件，所述網(wǎng)格部分用于排空多余的沉積材料。

根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的一種添加制造機(jī)器除了其他可能的特征外還包括：基板，所述基板用于支持期望零件幾何形狀的制造，其中，所述基板包括基于所述期望零件幾何形狀而被限定的支持部分和圍繞所述支持部分的開放區(qū)域，所述開放區(qū)域包括多個(gè)開口；材料施用器，所述材料施用器用于將材料沉積到所述基板上；和能量引導(dǎo)裝置，所述能量引導(dǎo)裝置用于形成沉積材料的一部分。

在前述添加制造機(jī)器的進(jìn)一步實(shí)施例中，所述開放區(qū)域包括開放到所述基板下面的空間的網(wǎng)格。

在前述添加制造機(jī)器中任一個(gè)的進(jìn)一步實(shí)施例中，所述支持部分被成形為對(duì)應(yīng)于所述期望零件幾何形狀的外周邊和與所述期望零件幾何形狀的外周邊間隔開的保持壁。

在前述添加制造機(jī)器中任一個(gè)的進(jìn)一步實(shí)施例中，包括至少一個(gè)第二能量引導(dǎo)裝置，所述至少一個(gè)第二能量引導(dǎo)裝置發(fā)射散焦激光束以便加熱所述零件和所述保持壁的至少一個(gè)的部分。

在前述添加制造機(jī)器中任一個(gè)的進(jìn)一步實(shí)施例中，包括由壁限定的工作空間，所述壁包括用于調(diào)節(jié)所述工作空間內(nèi)的溫度的加熱元件。

在前述添加制造機(jī)器中任一個(gè)的進(jìn)一步實(shí)施例中，包括板包括用于在制造期間加熱零件的加熱元件。

在前述添加制造機(jī)器中任一個(gè)的進(jìn)一步實(shí)施例中，所述再循環(huán)系統(tǒng)用于收集流動(dòng)穿過所述基板的開放區(qū)域的多余材料。