[發明專利]增材制造系統和用于構件的增材制造的方法

有效

• 申請號: 201710126758.3
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN107150121B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 索斯藤·邁克爾·溫伯格
• 申請（專利權）人: 空中客車德國運營有限責任公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 李駿

一種用于構件的增材制造的系統，包括粉末容器、構造平臺、下降驅動器和能量輸入設備，所述粉末容器被設計成接收作為待制造的構件的起始材料的粉狀材料，構造平臺安裝在粉末容器中并且安裝成圍繞轉動軸相對于粉末容器轉動，下降驅動器被設計成在粉末容器中遞進地或連續地降低構造平臺，能量輸入設備布置在粉末容器中的開口上方并且被設計成在所述材料的表面上進行引入至粉末容器中的粉狀材料的局部選擇性地融化或硬化。構造平臺可以相對于可轉動底座的轉動軸傾斜一斜角。

技術領域

本發明涉及用于構件的增材制造的系統和用于構件的增材制造的方法，其中可以在制造過程中改善半成品構件的空間定位，特別涉及用于生產在航空產業中具有改進的材料性質的構件的方法。

背景技術

立體光刻法(SLA)、選擇性激光燒結(SLS)和選擇激光融化(SLM)屬于一組生產性制造方法并且還大致稱為3D打印方法。在這種情況下，基于幾何模型生成數據集，所述數據集用于專用生產性制造系統，所述專用生產性制造系統用于從諸如液體和粉末的非晶態材料生成具有預定形狀的物體，非晶態材料借助于化學和/或物理過程中性地成形為半成品，半成品諸如為帶狀、線狀、或條帶狀材料。3D打印方法使用增材過程，其中起始材料有序地建造在層中以形成預定形狀。

3D打印方法當前廣泛地用于生成樣本或快速產品生產(RPD)，其中根據需要，資源高效過程鏈用于個性化構件的小規模的和大規模的系列生產。3D打印方法在如下方面具有多種用途，土木工程、建筑、牙科、工具制造、移植、工業設計、汽車產業和航空產業。

3D打印機和特別激光燒結裝置都使用計算機輔助構造系統(計算機輔助設計，CAD)和光束系統，基于CAD系統提供的數字制造模型，所述光束系統執行待打印的物體的生產性層構造。待打印的物體的三維CAD模型經歷如下的制備過程，此處所述制備過程被執行以生成光束系統所需要的控制數據并且被認為是切割。在該過程中，CAD模型被數字地分解成預定均一厚度的層，所述層與光束系統的構造方向正交，所述層然后形成用于控制光束系統中的在起始材料表面上的能量的光束的基礎。常規的層分解算法在鑲嵌表面模型上構造CAD模型，在這種情況下，這導致限定兩個模型截面之間的切割的多個閉合曲線或表面多邊形，模型截面是連續的以垂直方式通過光束系統的構造方向。

該種類的表面模型可以存儲例如為STL格式，這對于立體光刻法是常見的并且描述了成具有非結構化三角形結構的原始數據的形式的待打印的三維物體的表面幾何形狀。光束系統讀取表面模型數據并且在SLA、SLS或SLM制造方法中將所述數據轉換成用于激光束的對應的控制模式。

當制造復雜的三維構件時，諸如SLA、SLS或SLM的3D打印方法導致在幾何形狀和結構方面的極大的設計自由。在這種情況下，期望通過更有效地執行制造步驟來加速制造構件。

在現有技術中的各種方法處理基于構造臺部的轉動運動的3D打印過程：DE 102013 210 242 A1公開了用于使用罐成形粉末層支撐件的選擇激光融化的系統，罐成形粉末層支撐件可以在粉末層生產過程中轉動。DE 10 2009 046 440 A1公開了用于構件的生產性制造的裝置，包括可下降支撐板和在支撐板上方轉動的材料供應單元。DE 102 35 434A1公開了用于三維物體的分層生產性制造的裝置，包括可轉動構造區域。US2008/0109102A1和US2004/0265413A1每個都公開了包括可轉動構造平臺的3D打印裝置。WO2015/139094A1公開了用于構件的生產性制造的計算機控制系統，計算機控制系統包括安裝在可硬化液體中的機器臂并且包括在其上安裝以轉動和傾斜的構造平臺。

發明內容

本發明處理的一個問題是發現用于物體的生產性制造的更高效的解決方案，特別是該制造方法，借助于選擇性激光燒結方法、選擇激光融化方法或立體光刻法，所述物體從粉狀起始材料生成。

用于構件的增材制造的具有根據權利要求1所述的特征的系統、用于構件的增材制造的具有根據權利要求9所述的特征的方法和具有根據權利要求15所述的特征的非易失性計算機可讀存儲介質解決該問題和其它問題。