[發(fā)明專利]增材制造中的散射減少

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810399387.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN108788144B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 亞哈·納吉·艾爾·那加;約翰·拉塞爾·巴克內(nèi)爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 戴弗根特技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王小衡;任慶威

提供了用于減少粉末床熔合(PBF)系統(tǒng)中的帶電的粉末顆粒散射的系統(tǒng)和方法。PBF裝置可以包括支撐具有多個(gè)粉末顆粒的粉末材料層的結(jié)構(gòu)。例如，所述結(jié)構(gòu)可以是構(gòu)造板、構(gòu)造底板、構(gòu)造件等。該裝置還可以包括生成能量束的能量束源和施加所述能量束來熔合所述粉末材料層中的粉末材料區(qū)域的偏轉(zhuǎn)器。能量束可以在電氣上使粉末顆粒帶電。該裝置還可以包括電氣系統(tǒng)，其在所述結(jié)構(gòu)與帶電的粉末顆粒之間生成電力。例如，該電氣系統(tǒng)可以包括向所述結(jié)構(gòu)施加第一電壓的電壓源。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

此申請(qǐng)要求于2017年4月28日提交的且題為“SCATTER REDUCTION IN ADDITIVEMANUFACTURING”的美國專利申請(qǐng)?zhí)?5/582,493的權(quán)益，通過引用將其全部內(nèi)容明確地并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開一般地涉及增材制造(additive manufacturing，AM)，并且更具體地涉及減少AM應(yīng)用(諸如粉末床熔合，powder-bed fusion，PBF)中的帶電粉末散射。

背景技術(shù)

PBF系統(tǒng)可以生產(chǎn)具有幾何學(xué)上的復(fù)雜形狀(包括用常規(guī)制造工藝難以或不可能創(chuàng)建的一些形狀)的結(jié)構(gòu)(被稱為構(gòu)造件)。PBF系統(tǒng)逐層地創(chuàng)建構(gòu)造件。通過沉積粉末層并將該粉末的部分暴露于能量束而形成每個(gè)層或‘片(slice)’。施加能量束來熔化與層中的構(gòu)造件的橫截面相一致的粉末層的區(qū)域。熔化的粉末層冷卻并熔合以形成構(gòu)造件的片。該工藝可以被重復(fù)以形成構(gòu)造件的下一片。每個(gè)層被沉積在先前層的頂部上。所得到的結(jié)構(gòu)是從頭開始逐片組裝的構(gòu)造件。

用于熔合粉末層的一些能量束也可能導(dǎo)致粉末顆粒中的一些散射或飛離該層。例如，向粉末層施加電子束可以使粉末顆粒中的一些帶電。粉末顆粒上的電荷相互排斥，并導(dǎo)致顆粒中的一些飛離該粉末層，也被稱為‘發(fā)煙(smoking)’的一種現(xiàn)象。在一些情況下，散射的粉末干擾AM操作并且可以造成差質(zhì)量的構(gòu)造件。

發(fā)明內(nèi)容

在下文中將更加全面地描述用于減少PBF系統(tǒng)中的粉末散射的裝置和方法的若干方面。

在各種方面，用于粉末床熔合的裝置可以包括支撐具有多個(gè)粉末顆粒的粉末材料層的結(jié)構(gòu)、生成能量束的能量束源以及施加能量束以熔合該粉末材料層中的粉末材料區(qū)域的偏轉(zhuǎn)器。能量束可以在電氣上使粉末顆粒帶電。該裝置還可以包括在所述結(jié)構(gòu)與帶電的粉末顆粒之間生成電力的電氣系統(tǒng)。

在各種方面，用于PBF的裝置可以包括包括粉末材料支撐結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)、被導(dǎo)向粉末材料支撐表面的能量束源、與所述能量束源可操作地耦合的偏轉(zhuǎn)器以及與所述結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)相連接的電壓源。

其他方面根據(jù)下面的詳細(xì)描述對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得顯而易見，其中，通過圖示方式示出和描述了僅若干示例性實(shí)施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的那樣，本文所描述的概念能夠具有其他和不同的實(shí)施例，并且若干細(xì)節(jié)能夠具有各種其他方面的修改，所有的這些不脫離本公開。相應(yīng)地，附圖和詳細(xì)描述在本質(zhì)上要被認(rèn)為是說明性的而不是限制性的。

附圖說明

現(xiàn)在將在附圖中在作為示例而非限制的詳細(xì)描述中呈現(xiàn)各種方面，其中：

圖1A-圖1D示出了在操作的不同階段期間的示例PBF系統(tǒng)。

圖2顯示了示出PBF中的顆粒散射的示例的特寫視圖。

圖3示出了用于減少粉末散射的電氣系統(tǒng)實(shí)施方式的另一示例性實(shí)施例。

圖4顯示了示出減少顆粒散射的示例性實(shí)施例的特寫視圖。

圖5示出了用于減少粉末散射的電氣系統(tǒng)實(shí)施方式的另一示例性實(shí)施例。

圖6示出了用于減少粉末散射的電氣系統(tǒng)實(shí)施方式的另一示例性實(shí)施例。

圖7示出了由電場導(dǎo)致的示例束誤差。