[發(fā)明專利]DMLM構(gòu)建平臺和表面平坦化

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880072027.8
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN111356576A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈斯汀·曼拉克;麥肯齊·賴安·雷丁;扎卡里·大衛(wèi)·費爾德曼
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B29C64/393
• 分類號: B29C64/393;G06F30/20;B29C64/209;B29C64/264;B22F3/105;B29C64/153;B33Y50/02;B33Y10/00
• 代理公司: 上海華誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

提供了一種通過增材制造制造物體的方法。該方法包括：測量用于構(gòu)建物體的構(gòu)建表面；確定構(gòu)建表面的哪些區(qū)域凹陷；以及在構(gòu)建表面的凹陷區(qū)域之一處開始物體的構(gòu)建。初始構(gòu)建包括以下步驟：在建筑表面的一個凹陷區(qū)域沉積給定的粉末層，在該凹陷區(qū)域熔融該給定的粉末層，并在該凹陷區(qū)域沉積后續(xù)的粉末層。重復(fù)這些步驟，直到構(gòu)建表面位于整個構(gòu)建表面統(tǒng)一的層上為止。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體上涉及用于執(zhí)行增材制造處理的增材制造(AM)裝置和方法。更具體地，本公開涉及使得能夠連續(xù)地同時制造大的環(huán)形物體或多個較小的物體(例如但不限于飛行器發(fā)動機的部件)的連續(xù)過程的裝置和方法。

相關(guān)申請的交叉引用

參考以下同時提交的相關(guān)申請，其全部內(nèi)容通過引用合并于本文：

2017年11月8日提交的題為“構(gòu)建表面映射的裝置和方法”的美國專利申請?zhí)朳]，代理人案卷號為037216.00128。

背景技術(shù)

與減材制造方法相反，增材制造處理通常涉及一種或多種材料的堆積，以制成凈形或近凈形(NNS)的物體。盡管“增材制造”是行業(yè)標準術(shù)語(ASTM F2792)，但是AM包含以各種名稱已知的各種制造和原型技術(shù)，包括自由形式制造，3D打印，快速原型/工具等。AM技術(shù)能夠由多種材料制造復(fù)雜的部件。通常，可以從計算機輔助設(shè)計(CAD)模型中制造獨立物體。特定類型的AM處理使用照射發(fā)射引導(dǎo)設(shè)備，其引導(dǎo)能量束(例如，電子束或激光束)來燒結(jié)或熔化粉末材料，從而創(chuàng)建粉末材料顆粒結(jié)合在一起的固體三維物體。例如使用了不同的材料系統(tǒng)，例如工程塑料，熱塑性彈性體，金屬和陶瓷。激光燒結(jié)或熔化是用于快速制造功能原型和工具的顯著AM處理。應(yīng)用包括直接制造復(fù)雜的工件，熔模鑄造的模型，用于注塑成型和壓鑄的金屬模具以及用于砂型鑄造的模具和型芯。制作原型物體以增強設(shè)計周期中概念的交流和測試是AM處理的其他常見用法。

選擇性激光燒結(jié)，直接激光燒結(jié)，選擇性激光熔化和直接激光熔化是常用的工業(yè)術(shù)語，用于指通過使用激光束燒結(jié)或熔化細粉來生產(chǎn)三維(3D)物體。例如，通過引用并入本文的美國專利4,863,538和美國專利5,460,758描述了常規(guī)的激光燒結(jié)技術(shù)。更準確地，燒結(jié)需要在低于粉末材料的熔點的溫度下熔融(凝聚)粉末顆粒，而熔化則需要使粉末顆粒完全熔化以形成固體均質(zhì)塊。與激光燒結(jié)或激光熔化相關(guān)的物理過程包括熱傳遞到粉末材料，然后燒結(jié)或熔化粉末材料。盡管激光燒結(jié)和熔化處理可以應(yīng)用于多種粉末材料，但是生產(chǎn)路線的科學(xué)和技術(shù)方面，例如燒結(jié)或熔化速率以及處理參數(shù)對層制造過程中微觀結(jié)構(gòu)演變的影響尚未被很好地理解。這種制造方法伴隨著多種模式的熱，質(zhì)量和動量傳遞以及化學(xué)反應(yīng)，使過程變得非常復(fù)雜。

圖1是示出用于直接金屬激光燒結(jié)(“DMLS”)或直接金屬激光熔化(DMLM)的示例性常規(guī)系統(tǒng)100的截面圖的圖。裝置100通過使用由源120(可以是例如產(chǎn)生激光束的激光器，也可以是當電流流過時發(fā)出電子的絲)生成的能量束136燒結(jié)或熔化粉末材料(未示出)，以逐層的方式構(gòu)建物體，例如部件122。由能量束熔化的粉末由貯存器126提供，并使用沿方向134行進的重涂覆臂116在粉末床112上均勻鋪展，以將粉末保持在水平118，將多余的粉末材料去除并從粉末水平118上方延伸到廢料容器128。能量束136在諸如振鏡掃描儀132的照射發(fā)射引導(dǎo)設(shè)備的控制下燒結(jié)或熔化正在建造的物體的橫截面層。振鏡掃描儀132可以包括例如多個可移動鏡或掃描透鏡。掃描激光的速度是關(guān)鍵的可控過程參數(shù)，影響激光功率施加到特定點的時間。典型的激光掃描速度為每秒10到100毫米。降低構(gòu)建平臺114，并將另一層粉末鋪在粉末床和正在構(gòu)建的物體上，然后通過激光器120進行粉末的連續(xù)熔化/燒結(jié)。粉末層通常為例如10至100微米。重復(fù)該處理，直到部件122完全由熔化/燒結(jié)的粉末材料制成。