[發(fā)明專利]用于制備待在增材制造中使用的粉末的方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810843198.8
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN109317670A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈斯丁·馬姆拉克
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 金紅蓮;侯穎媖

本申請?zhí)峁┮环N用于制備待在增材制造中使用的粉末的方法，所述方法包括：a)基于一個或多個裝填因子，確定對于粉末貯存器中的粉末的裝填密度；以及震動所述粉末貯存器，直到粉末達(dá)到所述裝填密度。本申請還提供一種用于制備待在增材制造中使用的粉末的系統(tǒng)以及一種包含可執(zhí)行計算機程序代碼的非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)。根據(jù)本申請的粉末裝填改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化且縮短周轉(zhuǎn)時間，有可能降低AM的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請大體上涉及供在基于粉末的增材制造(AM)方法和系統(tǒng)中使用的粉末裝填方法。

背景技術(shù)

與減材制造(subtractive manufacturing)方法相比，AM或增材印刷過程通常涉及堆積一種或多種材料以形成網(wǎng)狀或近似網(wǎng)狀(NNS)物件。盡管“增材制造”是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(ASTM F2792)，但AM涵蓋多種名稱下已知的各種制造和原型開發(fā)技術(shù)，包括任意形狀制造、3D印刷、迅速原型開發(fā)/加工等。AM技術(shù)能夠由范圍廣泛的材料制造復(fù)雜部件。一般來說，獨立物件能夠通過計算機輔助設(shè)計(CAD)模型制造。特定類型的AM過程使用例如激光束等電磁輻射來燒結(jié)或熔融粉末金屬材料，從而形成固體三維物件。例如直接金屬激光熔融(DMLM)和選擇性激光熔融(SLM)等基于粉末的方法已經(jīng)用于為多種工業(yè)生產(chǎn)物件。

選擇性激光燒結(jié)、直接激光燒結(jié)、選擇性激光熔融、和直接激光熔融是用于表示通過使用激光束來燒結(jié)或熔融細(xì)粉來制造三維(3D)物體的常見工業(yè)術(shù)語。例如，美國專利第4,863,538號和美國專利第5,460,758號描述了傳統(tǒng)激光燒結(jié)技術(shù)。更準(zhǔn)確地說，燒結(jié)需要在低于粉末材料的熔點的溫度下熔合(聚結(jié))粉末顆粒，而熔融需要完全熔合粉末顆粒以形成固體均質(zhì)塊。與激光燒結(jié)或激光熔融相關(guān)的物理過程包括向粉末材料傳熱并且隨后燒結(jié)或熔融粉末材料。盡管激光燒結(jié)和熔融工藝能夠應(yīng)用于范圍廣泛的粉末材料，但是層制造過程期間例如燒結(jié)或熔融率和工藝參數(shù)對微結(jié)構(gòu)演變的影響之類的生產(chǎn)流程的科學(xué)和技術(shù)方面未被正確理解。該制造方法具有熱、質(zhì)量和動量傳遞、以及化學(xué)反應(yīng)的多個模式，使得過程非常復(fù)雜。

將粉末裝填到粉末貯存器或投配腔室中的先前嘗試一直聚焦于平整腔室內(nèi)的散裝粉末錐體(bulk powder cone)。圖1和圖2示出了第DE 102012008664 A1號德國專利申請中描述的兩個系統(tǒng)。在圖1中，蓋板115的橫截面適于投配腔室103的內(nèi)部橫截面，這允許將其放置到投配腔室103中。通過這種方式，其可按壓投配腔室內(nèi)部的散裝錐體，同時避免當(dāng)蓋板壓平散裝錐體時過多粉末被推出到投配腔室的邊緣區(qū)上。可將振動引入到蓋板115中。為了使構(gòu)建材料的表面平滑，有可能在蓋板115上提供振動元件。一旦歸因于振動蓋板115已移除散裝錐體的最上部分，蓋板115就插入到投配腔室103中更遠(yuǎn)處直到再次接觸散裝錐體。這允許散裝錐體逐步地分級。

圖2示出了替代方案，其中多個氣體供應(yīng)元件218布置在蓋板215的底側(cè)上。氣體供應(yīng)元件218呈矛狀使其可沉浸在由構(gòu)建材料形成的散裝錐體217中。通過將氣體引入到氣體供應(yīng)元件218中，散裝錐體217向上卷揚且借此被掩埋。為了壓力補償，用濾紙密封的開口可位于蓋板215中，所述開口以不漏粉末的方式密封投配腔室203。因此，僅引入到投配腔室203中的氣體可離開投配腔室203，構(gòu)造材料205不能。氣體供應(yīng)元件218以圓形方式且具有特定優(yōu)點而布置；其還可由多個同心圓組成。這些圓的中心是出口錐體216的中心，氣體供應(yīng)元件218的所述一個或多個圓以分別在蓋板215的開口下方的方式布置，構(gòu)建材料205經(jīng)由所述開口降落到投配腔室203中。

此類方法連同已知手動粉末裝填方法(例如，利用泥刀)可能在粉末貯存器內(nèi)產(chǎn)生非均一裝填密度。此外，這些技術(shù)常常緩慢且可能導(dǎo)致操作者疲勞和批次之間的變化。相應(yīng)地，需要改進(jìn)的系統(tǒng)和方法來快速且一貫地將粉末裝填到粉末貯存器中。

發(fā)明內(nèi)容

以下為本申請的一個或多個方面的簡化概述，以便提供對此些方面的基本理解。此概述并非所有所預(yù)期方面的廣泛綜述，且既不希望指明所有方面的關(guān)鍵或決定性要素，也不希望劃定任何或所有方面的范圍。其目的在于以簡化形式展示一個或多個方面的一些概念，以引出下文呈現(xiàn)的更詳細(xì)描述。