[發(fā)明專利]用于增材制造系統(tǒng)的打印頭模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680054039.9
• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN108025501B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 胡·T·額;拉阿南·柴海威;奈格·B·帕蒂班德拉
• 申請（專利權(quán)）人: 應用材料公司
• 主分類號: B29C64/209
• 分類號: B29C64/209;B29C64/20;B33Y30/00;B22F3/105
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

一種用于增材制造系統(tǒng)的模塊包括：框架，經(jīng)構(gòu)造以可移除地安裝在可移動支撐件上；分配器，經(jīng)構(gòu)造以在與框架分開的工作臺上輸送顆粒層或在工作臺上輸送下伏層；熱源，經(jīng)構(gòu)造以將顆粒層加熱到低于顆粒熔融的溫度的溫度；和能量源，經(jīng)構(gòu)造以熔融顆粒。分配器、熱源和能量源沿著第一軸按順序地定位在框架上，并且分配器、熱源和能量源被固定到框架，使得框架、分配器、熱源和能量源可作為單個單元安裝到支撐件和從支撐件上拆下。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及增材制造，并且更特別地，涉及分配、熔融粉末層并使之形成為3維形狀的3D打印工藝。

背景技術(shù)

增材制造(Additive Manufacturing,AM)，也被稱為實體自由成形制造(SolidFreeform Fabrication)或3D打印，是指從原料(一般地是粉末、液體、懸浮液或熔化固體)以一系列二維層或橫截面來構(gòu)建三維物體的制造工藝。相比之下，傳統(tǒng)機械加工技術(shù)涉及減材工藝并且產(chǎn)生從庫存材料(諸如木頭塊或金屬塊)切出的物體。

在增材制造中可以使用各種增材工藝。各種工藝在層沉積以形成完成物體的方式上和在每個工藝中可相容地使用的材料上有所不同。一些方法熔化或軟化材料以生產(chǎn)層，例如，選擇性激光熔化(Selective Laser Melting；SLM)或直接金屬激光燒結(jié)(DirectMetal Laser Sintering；DMLS)、選擇性激光燒結(jié)(SelectiveLaser Sintering；SLS)、熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling；FDM)，而另外一些方法則使用不同的技術(shù)(例如，立體光刻(Stereolithography；SLA))來固化(cure)液體材料。

燒結(jié)是熔融小粒(或顆粒)(例如，粉末)來形成物體的工藝。燒結(jié)常常涉及加熱粉末。當在燒結(jié)工藝中將粉末狀材料加熱到足夠的溫度(典型地是低于熔點)時，粉末顆粒中的原子擴散穿越顆粒邊界，從而將顆粒熔融在一起以形成固體件。相較熔化來說，燒結(jié)中使用的粉末無需達到液相。由于燒結(jié)溫度不必達到材料熔點，因此通常是對諸如鎢和鉬的具有高熔點的材料使用燒結(jié)。

在增材制造中既可使用燒結(jié)也可使用熔化。使用的材料確定進行的工藝。非晶固體(諸如丙烯腈丁二烯苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene；ABS))實際上是過冷粘性液體，并且實際上不會熔化；因為熔化涉及從固態(tài)到液態(tài)的相變。選擇性激光燒結(jié)(Selective Laser Sintering；SLS)是用于ABS的相關(guān)工藝，而選擇性激光熔化(DirectMetal Laser Melting；SLM)則用于結(jié)晶和半結(jié)晶材料(諸如尼龍和金屬)，所述材料具有離散熔化/凍結(jié)溫度并且在SLM工藝期間經(jīng)歷熔化。

使用激光束或電子束作為用于燒結(jié)或熔化粉末狀材料的能量源的常規(guī)粉末分配系統(tǒng)典型地在粉末狀材料層中的選定的點上引導束并且選擇性地使束跨層光柵掃描到某些位置。一旦已燒結(jié)或熔化第一層上的所有選定位置，支撐粉末的平臺就會向下移動，并且新的粉末狀材料層沉積在已完成層的頂部。工藝逐層重復，直至產(chǎn)生期望物體。

發(fā)明內(nèi)容

在一方面，一種用于增材制造系統(tǒng)的模塊包括：框架，經(jīng)構(gòu)造以可移除地安裝在可移動支撐件上；分配器，經(jīng)構(gòu)造以在與框架分開的工作臺上輸送顆粒層或在工作臺上輸送下伏層；熱源，經(jīng)構(gòu)造以將顆粒層加熱到低于顆粒熔融的溫度的溫度；和能量源，經(jīng)構(gòu)造以熔融顆粒。分配器、熱源和能量源沿著第一軸按順序地定位在框架上，并且分配器、熱源和能量源被固定到框架，使得框架、分配器、熱源和能量源可作為單個單元安裝到支撐件和從支撐件上拆下。

另一方面，一種用于增材制造系統(tǒng)的打印頭組件包括：打印頭支撐件；和多個打印頭模塊，可移除地安裝在打印頭支撐件上。每個打印頭模塊在物理構(gòu)型上是基本上相同的。每個打印頭模塊包括：框架，可移除地安裝在支撐件上；和分配器，經(jīng)構(gòu)造以在與框架分開的工作臺上輸送進料層或在工作臺上輸送下伏層。分配器被固定到框架，使得框架和分配器可作為單個單元安裝到支撐件和從支撐件上拆下。