[發明專利]直接金屬電子照相添加式制造機器

有效

• 申請號: 201611095656.1
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106825562B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: J.T.莫克;W.T.卡特
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 楊忠;安文森<國際申請>=<國際公布>=

添加式制造系統(10)可包括：可移動殼體(12)，其限定前部殼體區段(14)和后部殼體區段(16)；受光鼓(18)，其限定鼓外表面(19)；充電電極(40)，其定位成對受光鼓外表面(19)應用靜電電荷；沿側向固定的平臺(72)，其設置在可移動殼體(12)的外部，具有至少一個帶電傳遞電極(74)；控制器電路(56)，其用于使可移動殼體(12)來回移動，同時選擇性地對受光鼓(18)應用至少一個激光二極管(54)放射或LED陣列放射，以暴露受光鼓外表面(19)上的層輪廓；前部和后部微波發射器，其設置在可移動殼體的內部，以熔化相應的金屬打印層；以及前部和后部感應線圈，其設置在可移動殼體的內部，以加熱工件。

技術領域

本主題大體涉及用于建造三維(3D)部件的添加式制造系統和方法。特別地，本公開涉及用于用基于直接金屬電子照相的系統(DME)和/或基于離子放射照相的系統，使用金屬材料來建造3D部件的系統和工藝。

背景技術

使用添加式制造系統根據3D部件的數字表示(例如，AMF和STL格式文件)，使用一種或多種添加式制造技術來建造3D部件。在商業上可獲得的添加式制造技術的示例包括基于擠壓的技術、噴墨、選擇性激光燒結、粉末/膠合劑噴射、電子束熔化、直接金屬激光熔化(DMLM)和立體光刻工藝。對于這些技術中的各個，3D部件的數字表示最初切片成多個水平(X-Y)層。對于各個切片層，然后產生工具路徑，它對特定添加式制造系統提供指令，以形成給定層。

當前的粉末床DMLM機器充滿限制，尤其是妨礙大尺寸可縮放系統的那些，限制包括(但不限于)速度、粉末體積、捕集的粉末和熱應力。速度限制包括重涂和激光器掃描時間太慢。當前工藝基本是在X-Y空間中重復然后在Z空間中重復的1D(點熔化)。典型的層需要300秒的激光時間，然后10秒的重涂時間。存在粉末體積限制，因為建造立方體的每個角落和裂縫必須填滿粉末，從而需要在建造期間和之后必須處理的大量粉末填充量。對于大型區域建造，這個粉末填充量可能是好幾千磅。而且，發生捕集的粉末的限制是無法建造封閉空間，因為無法排空粉末。當前對排空粉末的要求也會限制設計自由。而且，當前的DMLM機器會對部件施加由于快速建造材料凝固而引起的大的熱應力，從而產生幾何扭曲，而且有時會在母材料中產生裂紋。另外，在切斷之前必須釋放整個平臺的應力，這對于大型部件是困難的，因為普通可獲得的熔爐有重型負載和大小限制。

在二維(2D)打印中，電子照相(即，靜電復印)是用于在平坦襯底(諸如打印紙)上建立2D圖像的流行技術。電子照相系統包括涂有光電導材料層的傳導性支承鼓，其中通過充電，然后按圖像使光電導層暴露于光源，來形成潛像靜電圖像。然后將潛像靜電圖像移動到顯影站，在那里對光電導絕緣體的帶電區域應用調色劑，以形成可視圖像。然后形成的調色劑圖像傳遞到襯底(例如，打印紙)，并且用熱或壓力固定到襯底。

但是，3D打印需要改進的打印技術，尤其是具有金屬建造材料的打印技術。

發明內容

將在以下描述中部分地闡述本發明的各方面和優點，或者根據該描述，本發明的各方面和優點可為明顯的，或者可通過實踐本發明，來學習本發明的各方面和優點。

大體提供一種用于打印三維部件的添加式制造系統。在一個實施例中，添加式制造系統包括：可移動殼體，其限定前部殼體區段和后部殼體區段；受光鼓，其限定鼓外表面；充電電極，其定位成對鼓外表面應用靜電電荷；沿側向固定的平臺，其在可移動殼體的外部設置在工件附近，沿側向固定的平臺包括至少一個帶電傳遞電極；控制器電路，其用于使可移動殼體圍繞工件來回移動，同時選擇性地對受光鼓應用至少一個激光二極管放射，以暴露鼓外表面上的層輪廓，控制器電路使前部帶電粉末滾筒和后部帶電粉末滾筒沿相反的旋轉方向同時旋轉，相應地與受光鼓的向前旋轉方向和向后旋轉方向同步和相反，從而在受光鼓的層輪廓上呈現帶電粉末形成的部分，然后將所述形成的部分作為相應的金屬打印層傳遞到工件上；前部和后部微波發射器，其設置在可移動殼體的內部，以熔化相應的金屬打印層；以及前部和后部感應線圈，其設置在可移動殼體的內部，以加熱工件。