[發明專利]使用用于復合部件的復合增材制造特征的復合增材制造方法

有效

• 申請號: 201511036302.5
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN105710377B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: B·P·萊西;S·C·科蒂林加姆;D·E·施克
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B22F7/06
• 分類號: B22F7/06;B22F3/105;B22F5/00;B28B19/00;B29C41/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉林華;周心志

復合增材制造方法包括在預燒結預成型基部上構建增材結構，其中構建增材結構包括重復的將多個層的增材材料熔化在一起與至少第一層的增材材料連接到預燒結預成型基部，并且其中預燒結預成型基部包括初始形狀。復合增材制造方法還包括修改包含增材結構的初始形狀的預燒結預成型基部為包含增材結構的修改形狀，和，在其修改形狀中連接預燒結預成型基部到部件。

關于聯邦政府資助研究與發展的聲明

本發明是部分在由能源部頒發的政府合同No.DE-FC26-05Nt42643下以政府的支持做出。政府對本發明享有特定的權利。

技術領域

本文公開的主題涉及增材制造，更具體的，涉及用于復合部件的使用復合增材制造特征的復合增材制造方法。

背景技術

增材制造工藝通常包含一種或多種材料的積聚以制造網狀或近似網狀物體，與減材制造方法形成對比。盡管“增材制造”是工業標準術語(ASTMF2792)，增材制造包含各種名稱下已知的各種制造和成型技術，包括無模成形，3D打印，快速成型/制模，等等。增材制造技術能夠從品種繁多的材料制造復雜部件。通常，獨立的物體可以通過從計算機輔助設計(CAD)模型制造。一個示例增材制造工藝使用能量束，例如，電子束或電磁輻射，如激光束，燒結或熔化粉末金屬，生成固體三維物體，其中粉末金屬的顆粒粘結在一起。不同材料系統，例如，可以使用工程塑料，熱塑彈性體，金屬，和陶瓷。激光燒結或熔化是一個示例增材制造工藝，用于快速制造功能原型或工具。應用可以包括用于熔模鑄造的模型，注塑成型和壓模鑄造的金屬模，用于砂型鑄造的模具和模芯，以及它們相對復雜的部件。為了便于在設計周期期間發明的溝通和測試的原型件的制造，是增材制造工藝的其它潛在用途。同樣的，包括多個復雜設計的部件，如具有內部通道的那些對包括鑄造或鍛壓的其它制造技術不敏感，可以使用增材制造方法來制造。

激光燒結涉及通過使用激光束燒結或熔化微細粉末生成三維(3D)物體。具體的，燒結可以在低于粉末材料熔點的溫度引起粉末的熔融(熔聚)，然而熔化可以引起粉末顆粒的完全熔化以形成固體均質體。有關激光燒結或激光熔化的物理處理包括熱傳遞到粉末材料，然后燒結或者熔化粉末材料。盡管激光燒結和熔化處理可以應用到范圍廣泛的粉膜材料，生產路線的科學和技術方面，例如，燒結或熔化率，并且層制造過程中微觀結構演變上處理參數的作用可以導致各種生產注意事項。例如，這種制造方法可能伴有多種模式的加熱，物質和動量傳遞，以及化學反應。

激光燒結/熔化技術可以具體的限定投射激光束到基板(例如，構建板)上控制量的粉末材料，以在其上形成熔化顆粒或熔融材料的層。通過相對基板沿著預定路徑，通常稱為掃描模式移動激光束，層可以被限定在基板上的兩個尺寸(例如，“x”和“y”方向)，層的高度和厚度(例如，“z”方向)部分由激光束和粉末材料參數確定。掃描模式可以包括平行掃描線，也稱為掃描向量或剖面線，并且兩個相鄰掃描線之間的距離可以成為剖面間距，其可以小于激光束的直徑以達到充分的重疊，以保證粉末材料的完全燒結或熔化。重復激光沿著所有或部分掃描模式的移動可以有助于其它材料層被熔覆和隨后的燒結或熔化，從而生成三維物體。

例如，激光燒結或熔化技術可以包括使用連續波(CW)激光，如在大約1064nm運行的Nd：YAG激光。這種實施例可以有助于相對高的材料沉積率，特別適用于修復應用或可允許隨后機加工操作以完成成品物體之處。其它激光燒結和熔化技術可以替代的或另外的使用，例如，脈沖激光，不同類型的激光，不同能量/波長參數，不同粉末材料或各種掃描模式以幫助一個或更多個三維物體的生成。然而，三維物體的基本形狀可能限制為相對平面(例如，扁平)結構，這種形狀可能與三維物體最終連接的非平面(例如，彎曲)部件不匹配。

因此，使用用于復合部件的復合增材制造特征的替代復合增材制造方法將會在本領域中大受歡迎。

發明內容