[發明專利]用于增材制造的金屬粉末原料、及其生產系統和方法

在審

• 申請號: 201780052354.2
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN109641274A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: R·J·基爾默;D·W·赫德
• 申請（專利權）人: 奧科寧克有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y70/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 譚冀

本發明公開了用于生產用于增材制造的金屬粉末原料的系統和方法。在一個實施例中，方法包括從增材制造系統的第一粉末供應器進行第一原料的第一聚集，從增材制造系統的第二粉末供應器進行第二原料的第二聚集，其中所述第一原料和所述第二原料中的至少一種在其中包括金屬顆粒，將所述第一原料和第二原料組合，從而生產金屬粉末摻混料，并且將金屬粉末摻混料提供到增材制造系統的構建空間。

背景技術

增材制造被定義為“從3D模型數據連接材料以制備物體的過程，通常是逐層的，與減材制造方法相反”。名稱為“Standard Terminology for Additively ManufacturingTechnologies”的ASTM F2792-12a。粉末可用于一些增材制造技術，例如粘結劑噴射、粉末床熔融或定向能量沉積中，以生產增材制造的零件。金屬粉末有時用于生產基于金屬的增材制造的零件。

附圖說明

圖1a是使用粘合劑頭部的粉末床增材制造系統的一個實施例的示意圖。

圖1b是使用激光器的粉末床增材制造系統的另一個實施例的示意圖。

圖1c是使用多個粉末進料供應器和激光器的粉末床增材制造系統的另一個實施例的示意圖。

圖2是使用多個粉末進料供應器以生產定制金屬粉末摻混料的粉末床增材制造系統的另一個實施例的示意圖。

圖3a-3f是增材制造產品的示意性橫截面視圖，所述增材制造產品具有第一區域(400)和不同于第一區域的第二區域(500)，其中所述第一區域經由第一金屬粉末產生，并且第二區域經由不同于第一金屬粉末的第二金屬粉末產生。

圖4是具有大致均勻的微觀結構的增材制造產品(1000)的示意性橫截面視圖。

圖5a-5d是增材制造產品的示意性橫截面視圖，所述增材制造產品由單一金屬粉末生產，并且具有金屬或金屬合金的第一區域(1700)和不同相的第二區域(1800)，其中圖5b-5d相對于圖5a中所示的原始增材制造產品是變形的。

具體實施方式

廣泛地說，本公開內容涉及用于增材制造中的定制的金屬粉末原料、及其生產系統和方法。在一個方面，金屬粉末原料可包括至少第一體積的第一顆粒類型(“第一顆粒”)和第二體積的第二顆粒類型(“第二顆粒”)。定制的金屬粉末原料可包括另外類型和體積的顆粒(第三體積、第四體積等)。第一顆粒和第二顆粒中的至少一種包含其中具有至少一種金屬的金屬顆粒。在一個實施例中，第一顆粒和第二顆粒兩者均包含金屬顆粒，并且顆粒的金屬相對于每個體積的顆粒可為相同或不同的。如下文節段B中進一步詳細描述的，定制的金屬粉末原料可在適當的增材制造器械中原位生產。

A.金屬粉末原料

如本文使用的，“金屬粉末”意指包含多種金屬顆粒，任選地具有一些非金屬顆粒的材料，如下文所述。金屬粉末的金屬顆粒可具有預先選擇的物理性質和/或預先選擇的組成，從而促進定制的增材制造產品的生產。金屬粉末可用于金屬粉末床中，以經由增材制造生產定制產品。類似地，金屬粉末的任何非金屬顆粒可具有預先選擇的物理性質和/或預先選擇的組成，從而促進通過增材制造的定制的增材制造產品的生產。非金屬粉末可用于金屬粉末床中，以經由增材制造生產定制產品。

如本文使用的，“金屬顆粒”意指包含至少一種金屬的顆粒。金屬顆粒可為單金屬顆粒、多金屬顆粒和金屬-非金屬(M-NM)顆粒，如下文所述。作為一個例子，金屬顆粒可經由氣體霧化而產生。

如本文使用的，“顆粒”意指具有適用于粉末床的粉末中的尺寸(例如，5微米至100微米的尺寸)的微小物質碎片。顆粒可例如經由氣體霧化而產生。

為了本專利申請的目的，“金屬”是下述元素之一：鋁(Al)、硅(Si)、鋰(Li)、堿土金屬的任何有用元素、過渡金屬的任何有用元素、后過渡金屬的任何有用元素、以及稀土元素的任何有用元素。