[發(fā)明專利]包括通過(guò)注射器進(jìn)行的粉末分布步驟的增材制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680074926.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108367352B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J-P·尼凱斯;J-F·薩爾托
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ADDUP公司
• 主分類號(hào): B22F10/28
• 分類號(hào): B22F10/28;B22F12/50;B22F12/60;B29C64/153;B29C64/205;B29C64/321;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 北京戈程知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;魏奇

本發(fā)明涉及在機(jī)器(1)中增材制造部件(P)的方法，所述機(jī)器(1)包括：?工作表面(2)；?設(shè)備(5)，所述設(shè)備(5)在沿著至少一個(gè)縱向水平方向鋪展粉末層；?至少一個(gè)粉末注射器(6)，所述粉末注射器(6)在所述工作表面(2)上分配粉末，所述注射器(6)能夠相對(duì)于所述工作表面(2)沿著至少一個(gè)橫向水平方向移動(dòng)；?系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)由注射器(6)分配的粉末量；所述方法包括如下階段：?使注射器(6)沿著具有至少一個(gè)平行于橫向水平方向延伸的分量的軌跡移動(dòng)；?在注射器(6)的軌跡的任一點(diǎn)處調(diào)節(jié)由注射器(6)分配的粉末量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造機(jī)器(也被稱為3D打印機(jī))的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及在所述機(jī)器中噴射和分配粉末。

背景技術(shù)

根據(jù)已知技術(shù)，通過(guò)用粉末進(jìn)行“3D”打印而制備部件。預(yù)先使用CAO工具將部件切成切片。然后在工作表面上以連續(xù)層的形式鋪展粉末，每個(gè)層在被下一層覆蓋之前經(jīng)歷熔融和凝固階段。為此，例如通過(guò)激光束供應(yīng)能量使得能夠在粉末層中形成與待制造部件的切片對(duì)應(yīng)的固體。待制造部件通常被板支撐，隨著部件切片的熔融和凝固所述板在制造腔內(nèi)移動(dòng)，從而能夠形成下一個(gè)粉末層。所述板因此限定目標(biāo)表面，即激光束(或任何其它能量供應(yīng))可以到達(dá)其所有點(diǎn)的表面。

通常根據(jù)線將粉末置于工作表面上，通常為輥或刮刀的鋪展設(shè)備相對(duì)于粉末線橫向移動(dòng)因此實(shí)現(xiàn)粉末的鋪展。

文獻(xiàn)US 5 597 589描述了進(jìn)行上述技術(shù)的一個(gè)示例。更具體地，根據(jù)該示例，制造機(jī)器包括粉末分配器(在該情況下由金屬制成)，所述粉末分配器能夠分配粉末部分。輥能夠任選地鋪展粉末。激光束選擇性地?zé)Y(jié)與待制造部件的第一切片對(duì)應(yīng)的第一層。然后逐層重復(fù)所述過(guò)程。

必須在工作表面上在鋪展設(shè)備的前方分配粉末。例如，粉末位于罐中，鋪展設(shè)備在移動(dòng)時(shí)從所述罐回收位于其前方的粉末，當(dāng)罐清空時(shí)通過(guò)活塞系統(tǒng)升高罐的水平，如例如文獻(xiàn)WO 93/08928中所述。還已知的是例如通過(guò)傾瀉臂在鋪展設(shè)備的前方沉積粉末線，所述傾瀉臂的長(zhǎng)度基本上對(duì)應(yīng)于鋪展設(shè)備的長(zhǎng)度，如上述文獻(xiàn)US 5 597 589中所述。

其所存在的一個(gè)問(wèn)題是粉末的管理。

其原因在于，對(duì)于待制造部件而言，通常使用的粉末量大于最終熔融和凝固從而構(gòu)成部件的粉末量。特別地，這些過(guò)量粉末能夠保證粉末層合適地覆蓋目標(biāo)表面。更具體地，通常從工作表面的固定區(qū)域開(kāi)始(例如從粉末罐開(kāi)始或從上方設(shè)置有傾瀉臂的區(qū)域開(kāi)始)鋪展粉末層。此外，該區(qū)域的尺寸不可調(diào)節(jié)而是由鋪展設(shè)備或傾瀉臂的長(zhǎng)度決定。最后，無(wú)論待制造部件的尺寸和幾何結(jié)構(gòu)如何，整個(gè)制造腔充滿了圍繞部件的未熔融粉末。此外，通常的實(shí)踐是為每個(gè)層提供溢流越過(guò)目標(biāo)表面的過(guò)量粉末，特別是為了保證整個(gè)目標(biāo)表面都的確被粉末層覆蓋。

因此，為了制造部件而被固定的粉末量通常比最終熔融的粉末量多得多。這種固定增加了部件的制造成本。

文獻(xiàn)WO 2005/097476提出填充沿著兩個(gè)軌道移動(dòng)的槽，并且在兩個(gè)軌道之間的長(zhǎng)度上填充所述槽，所述槽適合于待制造部件的尺寸。

然而，該方案受到限制，因?yàn)槠洳荒苷{(diào)節(jié)至部件的幾何結(jié)構(gòu)而只能調(diào)節(jié)至部件的尺寸。此外，在該文獻(xiàn)中，制造腔的壁和待制造部件一同構(gòu)造，需要使用制造部件本身不需要的粉末。

此外，該方案中的粉末回路涉及大量子組件，這特別在航空工業(yè)的部件制造領(lǐng)域中造成問(wèn)題，在航空工業(yè)中所使用的粉末批次的監(jiān)控是重要參數(shù)。其原因在于，對(duì)于每個(gè)制造的部件需要能夠識(shí)別所使用的粉末批次。因此，當(dāng)機(jī)器中使用的粉末批次改變時(shí)，在使用新一批次之前需要保證除去殘留在機(jī)器中(殘留在機(jī)器的供應(yīng)回路中以及殘留在機(jī)器內(nèi)部的暴露于粉末的表面上)的前一批次的所有粉末。

事實(shí)上，在文獻(xiàn)WO 2005/097476中，粉末從罐到達(dá)注射器，從注射器到達(dá)槽并且最終從槽到達(dá)工作表面。因此，當(dāng)必須改變粉末批次時(shí)，在使用新的粉末批次之前需要保證所有這些元件都不具有粉末，這被證明是費(fèi)時(shí)的。