[發明專利]在用于生產三維工件的設備中使用的粉末回路

有效

• 申請號: 201510815002.0
• 申請日: 2015-11-23
• 公開（公告）號: CN105618750B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 安德里亞·威斯納;波杜·哈克;迪特爾·施瓦策
• 申請（專利權）人: SLM方案集團股份公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司11018
• 代理人: 康泉,宋志強

技術領域

本發明涉及一種在用于通過利用電磁或粒子輻射照射原材料粉末層來生產三維工件的設備中使用的粉末回路。本發明進一步涉及一種操作這種粉末回路的方法以及涉及一種用于通過利用電磁或粒子輻射照射原材料粉末層來生產三維工件的設備，該設備配備有該種類的粉末回路。

背景技術

粉床熔合是加層工藝(additive layering process)，通過該工藝，粉狀的原材料，特別是金屬的和/或陶瓷的原材料能夠被處理成復雜形狀的三維工件。為了該目的，將原材料粉末層施加到載體上并且根據要被生產的工件的期望的幾何形狀以格位選擇(site selective)的方式使原材料粉末層經受激光輻射。進入粉末層的激光輻射導致發熱且熔化或燒結原材料粉末顆粒。進一步，原材料粉末層然后被連續地施加到載體上的已經經受了激光處理的層上，直到工件具有了期望的形狀和尺寸。基于CAD數據，粉床熔合可以應用到生產樣板、工具、替換件、高價值部件或醫學假體，例如牙科假體或整形外科假體。

在DE20 2013009 787U1中描述了通過粉床熔合工藝適于從粉狀原材料生產大量模制件的設備。現有技術設備提供有工件生成部，該工件生成部包括輻射裝置和處理腔。該處理腔可以對環境空氣密封并且容納用于接收原材料粉末和工件的載體，該工件通過附加分層工藝由在載體上的原材料粉末生成。為了補償工件生成時漸增的高度，載體相對于處理腔被移置到構造腔中。構造腔利用蓋子對環境空氣密封，之后該構造腔可以從與處理腔相鄰的操作位置傳送到工件生成部外部的交換位置。從該交換位置，構造腔被進一步傳送到后期處理部。在后期處理部，容納在構造腔內的工件被冷卻并且工件最終被從構造腔移除。設備的粉末回收系統用來從構造腔和處理腔排出過量的原材料粉末，以處理和加工被排出的粉末并且最后將粉末返回到處理腔。

發明內容

本發明的目標在于提供一種粉末回路，該粉末回路在用于通過利用電磁或粒子輻射照射原材料粉末層來生產三維工件的設備中使用，該設備能夠以可靠的方式操作并且能夠在降低維護工作的情況下操作。本發明的目標進一步在于提供一種操作這種設備的方法，以及在于提供一種用于通過利用電磁或粒子輻射照射原材料粉末層來生產三維工件的設備，該設備配備有該種類的粉末回路。

通過如權利要求1中限定的粉末回路、如權利要求7中限定的方法以及如權利要求13中限定設備提出這些目標。

一種在用于通過利用電磁或粒子輻射照射原材料粉末層來生產三維工件的設備中使用的粉末回路，包括：容納載體和用于將原材料粉末施加到載體上的粉末施加裝置的處理腔。優選地，為了能夠保持可控的空氣環境，具體是在處理腔內的惰性空氣環境，處理腔對環境空氣密封，即對處理腔周圍的環境密封。理論上，載體可以是剛性固定的載體。然而，優選地，載體被設計成在垂直方向上是可移位的，使得當由原材料粉末以層的形式構造工件時，隨著工件漸增的構造高度，載體能夠在垂直方向上向下移動。原材料粉末優選地是金屬粉末，具體是金屬合金粉末，但是也可以是陶瓷粉末或包含不同材料的粉末。粉末可以具有任何合適的顆粒大小或顆粒大小分布。然而，優選的是處理顆粒大小小于100μm的粉末。

處理腔提供有粉末入口和粉末出口，粉末入口用于將原材料粉末供應到粉末施加裝置并且粉末出口用于從處理腔排出過量的原材料粉末。粉末循環線路將處理腔的粉末出口連接到處理腔的粉末入口。因此，經由粉末循環線路，在工件構造處理期間或之后，從處理腔移除的過量的原材料粉末能夠再循環到處理腔中，即再循環到粉末施加裝置，并因此能夠重新用于構造要被生成的工件。

輸送裝置被設置在粉末循環線路中，用于通過粉末循環線路輸送原材料粉末。例如，輸送裝置可以以螺旋輸送機的形式被設計，該螺旋輸送機包括可旋轉地支撐在殼體內的螺旋或主軸。然而，可以想到為粉末回路配備另一個合適的輸送裝置。除了輸送裝置，可以在粉末循環線路中設置用于在過量粉末再循環到處理腔之前處理、加工和存儲從處理腔排出的過量粉末的裝置和系統。例如，如果處理腔中對原材料粉末需求高，則為了確保粉末回路的合適操作，可以在粉末循環線路中存在用于使粗顆粒與原材料粉末分離的濾網或者用作緩沖器的存儲容器。

粉末回路的傳感器裝置適于檢測到輸送裝置的粉末供應的參數特性和來自輸送裝置的粉末排出的參數特性中的至少一個參數特性。基本上，傳感器裝置可以適于檢測到輸送裝置的粉末供應的參數特性和來自輸送裝置的粉末排出的參數特性中的僅一個參數特性。然而，優選地，傳感器裝置被配置成檢測到輸送裝置的粉末供應的參數特性和來自輸送裝置的粉末排出的參數特性兩者。