[發(fā)明專利]增材制造方法、處理對(duì)象數(shù)據(jù)的方法、數(shù)據(jù)載體、對(duì)象數(shù)據(jù)處理器和所制造的對(duì)象

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680005726.1
• 申請(qǐng)日: 2016-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN107223077B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·欣布拉德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 數(shù)字金屬公司
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105;B22F3/10;B22F1/00;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/00;B33Y80/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 周家新

本發(fā)明提供了一種用于制造對(duì)象的增材制造方法。該方法包括沉積顆粒金屬構(gòu)造材料的連續(xù)層。該方法包括選擇性地結(jié)合每個(gè)層的第一區(qū)域以形成構(gòu)造材料的結(jié)合殼體，通過將結(jié)合劑沉積到圍繞保持未結(jié)合的第二區(qū)域的第一區(qū)域中來限定對(duì)象的外部。該方法包括從保留在殼體之外的構(gòu)造材料分離殼體和所封圍的未結(jié)合構(gòu)造材料。本公開還提供了一種實(shí)現(xiàn)所述制造方法的裝置以及通過所述制造方法制造的對(duì)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及增材制造方法，特別地涉及一種增材制造方法，其中，將諸如金屬粉末的顆粒材料以多層沉積到構(gòu)建區(qū)域中，每層的多個(gè)部分在每層沉積期間或之后被結(jié)合在一起以形成對(duì)象的各部分，從而由一系列層在構(gòu)建區(qū)域中形成對(duì)象。對(duì)象的每個(gè)層的結(jié)合部分通常也被結(jié)合到先前層的結(jié)合部分，使得對(duì)象通過連續(xù)沉積的層以連續(xù)的方式形成。結(jié)合通常通過選擇性沉積結(jié)合劑進(jìn)行。本公開還涉及一種在這種方法中使用的處理對(duì)象數(shù)據(jù)的方法，以及用于實(shí)現(xiàn)處理對(duì)象數(shù)據(jù)的方法的數(shù)據(jù)載體和對(duì)象數(shù)據(jù)處理器。本公開還涉及實(shí)現(xiàn)該制造方法的裝置以及通過該制造方法制造的對(duì)象。

背景技術(shù)

在增材制造方法，被廣泛地認(rèn)為是為傳統(tǒng)減材制造方法提供重要的和有利的替代方案，其中，對(duì)象通過將構(gòu)造材料的各部分結(jié)合在一起以形成對(duì)象而被構(gòu)建，在所述減材制造中，對(duì)象通過去除材料的一部分以限定對(duì)象的表面來形成。

在多種增材制造中，構(gòu)造材料作為一系列層被沉積到構(gòu)建區(qū)域中，每層的各部分被結(jié)合在一起并且還與下面的層的先前結(jié)合部分結(jié)合在一起，以建立一個(gè)待被制造的對(duì)象。一類特殊類型的增材制造(通常被稱為3D打印)涉及顆粒材料的順序?qū)拥綐?gòu)建區(qū)域中的沉積，和在每個(gè)層的沉積之后或期間，通過選擇性地施加來自例如布置成跨過沉積層，并布置成在每個(gè)已沉積的層上的期望位置上選擇性地沉積結(jié)合劑的噴墨頭的液體結(jié)合劑，將層的各部分選擇性地結(jié)合在一起。

如果待被制造的對(duì)象的工程要求不強(qiáng)制要求在對(duì)象中具有高強(qiáng)度，則在沉積結(jié)合劑到顆粒構(gòu)造材料的順序?qū)拥墓に囃瓿芍螅妥阋哉J(rèn)為對(duì)象的制造已經(jīng)完成。這種制造的對(duì)象主要由因結(jié)合劑的存在而導(dǎo)致的顆粒構(gòu)造材料的顆粒之間的結(jié)合強(qiáng)度獲得它們的機(jī)械工程性能。然而，依靠結(jié)合劑結(jié)合顆粒彼此通常導(dǎo)致低的強(qiáng)度和隨之而來的對(duì)象易于斷裂的傾向。

因此，一類3D打印技術(shù)使用顆粒構(gòu)造材料，例如金屬或非金屬粉末，其隨后在適當(dāng)?shù)臈l件例如施加升高的溫度或壓力下被燒結(jié)。特別地，例如通過加熱到低于金屬熔點(diǎn)的溫度，由作為顆粒構(gòu)造材料的金屬粉末制成的對(duì)象可以被燒結(jié)，以實(shí)現(xiàn)具有顯著改善的機(jī)械性能的對(duì)象。

然而，當(dāng)燒結(jié)對(duì)象由以下顆粒構(gòu)造材料(所述顆粒構(gòu)造材料在燒結(jié)之前包括將顆粒構(gòu)造材料的顆粒彼此結(jié)合以形成對(duì)象的結(jié)合劑制成時(shí))，涂覆顆粒的結(jié)合劑的存在可能干擾燒結(jié)過程，且可以導(dǎo)致與通過燒結(jié)不包含任何結(jié)合劑的等效純顆粒構(gòu)造材料形成的部件相比，有利的機(jī)械性能如硬度和壓縮強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度的降低。

因此，存在提供能夠改善由這種技術(shù)制造的對(duì)象的機(jī)械性能的方法和裝置的需要。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種用于制造對(duì)象的增材制造方法。該方法包括沉積顆粒金屬構(gòu)造材料的連續(xù)層。該方法包括選擇性地結(jié)合每個(gè)層的第一區(qū)域以形成構(gòu)造材料的結(jié)合殼體，通過將結(jié)合劑沉積到圍繞保持未結(jié)合的第二區(qū)域的第一區(qū)域中來限定對(duì)象的外部。該方法包括從保留在殼體之外的構(gòu)造材料分離殼體和所封圍的未結(jié)合構(gòu)造材料。

在一個(gè)實(shí)施方式中，由殼體包圍的體積的至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％在所制造的對(duì)象中未結(jié)合。

在一個(gè)實(shí)施方式中，殼體是連續(xù)的并且基本上或完全地限定對(duì)象的外部。

在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括在殼體和所封圍的構(gòu)造材料從保留在殼體外部的構(gòu)造材料分離之后，在在第一溫度下進(jìn)行的脫離結(jié)合過程中對(duì)構(gòu)造材料的結(jié)合區(qū)域進(jìn)行脫離結(jié)合，所述第一溫度低于構(gòu)造材料的熔點(diǎn)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第一溫度不超過構(gòu)造材料的熔點(diǎn)的90％、80％、70％或60％。