[發明專利]增材制造系統及方法

在審

• 申請號: 201780085902.1
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN110366462A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 凱文·喬治·哈丁
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 肖華

一種增材制造方法，包括：使用鏡陣列使激光束圖案化；以及將圖案化的激光束從鏡陣列反射到粉末上，以熔化粉末，其中，圖案對應于物品的層的一部分。

技術領域

本技術大體涉及微鏡技術在增材制造中的使用，例如直接金屬激光熔化(DMLM)系統及處理，以允許同時創建完整圖案以促進更高的構建速度。

背景技術

增材制造是一種使之能夠對各種材料(包括金屬、陶瓷和塑料)的部件“3D打印”的技術。例如，在增材制造中，通過使用高功率激光或電子束平整金屬粉末并且使粉末選擇性地熔融在層內，而以逐層方式構建零件。每個層之后，增添更多粉末并且激光使下一層圖案化，同時使其熔融到先前層以制造埋在粉末床中的完整的部件。增材制造系統及處理用以由數字模型制造精準三維部件。

現有系統及處理在速度上受限于使用單個掃描鏡沿著待制作零件的一個層的輪廓引導高功率激光束以串行方式全面地掃描出每個零件層所需要的時間。一旦零件的輪廓完成，掃描器將束引導到內壁和外壁之間的區域以填充材料。在每個處理中，激光熔化薄的粉末狀金屬層，以將金屬熔化到生產的先前層上。一旦制作了一層，重涂覆機棒移動越過并增添另一層的粉末，并且重復利用激光的處理。每個層可能花費若干秒到幾分鐘來完成，需要好幾千層來制作零件。

一次構建完整區段的替代途徑是使用一次只讓寬束的小區域到達粉末的掩模。該辦法的缺點是激光功率非常無效率，要求丟下大部分激光功率。

在現有粉末床系統中進行構建時，激光束或電子束用于掃描粉末層，以在粉末床的各層中燒結并熔化所需圖案。用于這種系統的一般掃描時間每一層在70-100秒的范圍中。對于一些應用，構建可能要求數天的處理時間。DMLM的一個應用是用于飛行器的燃氣渦輪發動機的翼型件的制造和修理。使用常規鑄造技術難以形成翼型件的幾何構型，因而已提出使用DMLM處理或電子束熔化處理來制造翼型件。利用各層構建在彼此之上并且橫截面和橫截面彼此連結，可以生產具有要求的幾何構型的翼型件或其部分，諸如用于修理。翼型件可能要求后處理，以提供所需結構特性。

發明內容

根據文中公開的技術的一個示例，增材制造方法包含：使用鏡陣列使激光束圖案化；以及將圖案化的激光束從鏡陣列反射到粉末上以熔化粉末，其中，圖案對應于物品的層的一部分。

根據文中公開的技術的另一示例，增材制造系統包含：構建臺，構建臺構造成支撐將要由粉末制造的物品；激光源，激光源構造成產生激光束；和鏡陣列，鏡陣列構造成使激光束圖案化并將圖案化的激光束反射到粉末上以熔化粉末，其中，圖案對應于物品的層的一部分。

附圖說明

當參考附圖閱讀以下詳細描述時，將更好地了解本技術的這些及其他特征、方面和優點，附圖中，類似的字符在所有附圖中表示類似的零件，其中：

圖1示意性地描繪根據本技術的示例的DMLM系統；

圖2示意性地描繪根據本技術的示例的微鏡的陣列；

圖3示意性地描繪根據本技術的示例的陣列的單獨微鏡；

圖4示意性地描繪處于傾斜位置的圖3的微鏡；以及

圖5示意性地描繪用于形成所需束曲線的圖1的系統的一部分。

具體實施方式

參考圖1，增材制造系統20(例如DMLM系統20)包括，用于保持粉末床24的構建臺22，用于將粉末床24散布在構建臺22上的顆粒散布器或擦拭器或重涂覆機棒26，用于向散布器26供應粉末的粉末供應料斗30，以及粉末多余料斗32。增材制造系統20可以構造成以逐層型式構建或修理工件36。