[發明專利]用于處理物體的方法和裝置

有效

• 申請號: 201611056672.X
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106914616B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 托比亞斯·安德;亞歷山大·布魯斯;奧利弗·瑟克
• 申請（專利權）人: 空中客車運作有限責任公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/15;B29C71/00;B29C71/02;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 北京華睿卓成知識產權代理事務所(普通合伙) 11436
• 代理人: 程淼;彭武

本發明涉及一種用于處理由具有限定熔化溫度的材料制造的物體(19、119)的方法以及相應的裝置。對物體(19、119)進行熱等靜壓加工以減少孔隙率并增加其密度。隨后，將液體加熱(208)至高于熔化溫度的第二溫度，然后將物體(19、119)從所述內腔(6、106)的在自由液體表面(18、118)上方的部分(12、112)移動到液體中并再次浸入其中以降低其表面粗糙度。隨后，物體(19、119)從液體中取出(210)，并移動到在所述內腔(6、106)的在自由液體表面(18、118)上方的部分(12、112)中。所述裝置包括壓力室(2、102)、在內腔(6、106)中用于支撐物體(19、119)的可移動支撐裝置(13，113)、用于加熱液體的加熱裝置(10、110)、以及氣體入口和出口，氣體可以通過它們被選擇性地引入到所述內腔(6、106)中并從內腔(6、106)排出。

技術領域

本申請涉及一種用于處理由具有限定的熔化溫度的材料特別是通過增 材制造(additive manufacturing)來制造的物體的方法，其中所述處理包 括使物體經受熱等靜壓加工(hot isostatic pressing)以降低物體的孔隙率 和增加物體的密度。

背景技術

生成制造(generative manufacturing)或增材制造方法越來越多地被 用于非常快速地生產原型或完成的部件。與包括通過例如銑削、切削、鉆 孔或其它加工工藝從材料塊移除材料的常規生產工藝相反，增材制造方法 基于物體的數字描述或表述直接逐層地構造期望的三維物體。它們也被稱 為3D打印或快速原型成型(rapid prototyping)。

增材制造方法的具體實例是所謂的選擇性激光熔化(SLM)和所謂的選 擇性電子束熔化，其中分別使用激光束和電子束照射和熔化材料層的選定 部分，材料層是被連續地施加到支撐體上的。另一個例子是所謂的熔化沉 積成型，其中加熱的和可移動的擠出噴嘴分配熔化材料以構建所需的物體。 通常，許多增材制造方法基于熔化或熔融和固化可熔材料，特別是金屬或 熱塑性材料。

不管增材制造方法的具體類型如何，所述物體直接逐層地以三維方式 構造。這使得可以在相同裝置中由不同的材料有效且快速地生產不同的高 度復雜的物體，特別是由金屬和由塑料材料，以及尤其是由熱塑性材料和 由陶瓷材料。例如，可以容易地產生高度復雜的格柵或蜂窩結構或其它高 度復雜的結構，它們不能使用其它方法產生或者僅能夠非常困難地產生。 與傳統的生產過程相比，所述物體的復雜性對生產成本的影響有限。

增材制造與拓撲優化設計相結合，有機會為飛機等結構節省重量。特 別地，在考慮諸如剛度、強度和穩定性的要求的同時，可以對最小重量進 行優化。

然而，通過增材制造技術制造的物體通常具有較高的孔隙率和較高的 表面粗糙度。期望盡可能多地降低孔隙率和表面粗糙度，以便進一步提高 所制造的物體的疲勞性能。對于通過其它方法制造的物體也可能是如此。

熱等靜壓加工是用于降低物體的孔隙率從而改善物體的機械性能和可 加工性的已知方法。為此目的，所述物體布置在壓力室中并且經受提升的 溫度和高的等靜壓力，例如通過將物體布置在加熱和加壓的液體例如油中。 由于高的等靜壓力從各個方向施加到所述物體，所以其被壓實而不改變其 形狀。

盡管用于減小表面粗糙度的各種方法是公知的，但是它們難以應用于 具有復雜形狀的物體，特別是如果它們具有難以接近的內表面。

典型的已知表面平滑方法包括使用研磨媒質的機械研磨或拋光、化學 或電化學拋光、或研磨液體的使用。使用增材制造技術制造的中空結構具 有通過這些方法幾乎不能達到的內表面，特別是如果中空結構通過所述結 構的壁或其它部分被分成內部子空間。只有電化學拋光或研磨液體具有提 供對中空結構的充分接觸的可能性。然而，電化學拋光傾向于不產生均勻 的結果，因為陽極和陰極之間的距離是變化的，并且研磨液體不能均勻地到達所有小的角落，或者根據所述結構的布局而在全部表面上具有相同的 磨損水平。

發明內容