[發(fā)明專利]利用粉末分配的增材制造

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880088552.9
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN111699086A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 胡·T·額;奈格·B·帕蒂班德拉;張代華
• 申請（專利權(quán)）人: 應用材料公司
• 主分類號: B29C64/209
• 分類號: B29C64/209;B29C64/153;B29C64/264;B29C64/393;B22F3/105;B28B1/00;B33Y70/10;B33Y30/00;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

增材制造設備具有：平臺；一個或多個支撐件，定位于平臺上方；致動器，耦接到平臺和一個或多個支撐件中的至少一者，并且經(jīng)配置以在平臺與支撐件之間產(chǎn)生相對運動，使得一個或多個支撐件掃描整個平臺；第一分配器系統(tǒng)，經(jīng)配置以將多個連續(xù)的粉末層分配到由平臺所支撐的構(gòu)建區(qū)域上；第二分配器系統(tǒng)，經(jīng)配置以將粘合劑材料分配到構(gòu)建區(qū)域上；和能量源，經(jīng)配置以朝向平臺發(fā)射輻射，以固化粘合劑材料。第一分配器系統(tǒng)包括第一粉末分配器，該第一粉末分配器附接到來自一個或多個支撐件的第一支撐件并且與該第一支撐件一起移動，并且該第一粉末分配器經(jīng)配置以選擇性地將第一粉末分配到構(gòu)建區(qū)域上。

技術(shù)領(lǐng)域

本說明書涉及用于例如制造生坯部分的增材制造設備的粉末分配器系統(tǒng)、粘合劑分配系統(tǒng)和能量輸送系統(tǒng)。

背景技術(shù)

增材制造(AM)，也稱為固體自由形式制造或3D打印，是指通過將原材料(例如，粉末、液體、懸浮液或熔融固體)連續(xù)分配到二維層中來構(gòu)建三維物體的制造處理。相反，傳統(tǒng)的加工技術(shù)涉及其中從原料(例如，木塊、塑料塊或金屬塊)切割出物品的減材處理。

各種增材處理可用于增材制造。一些方法熔化或軟化材料以產(chǎn)生層，例如選擇性激光熔化(SLM)或直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)、選擇性激光燒結(jié)(SLS)、熔融沉積建模(FDM)。一些方法使用不同技術(shù)，來固化液體材料，例如立體光刻(SLA)。一些系統(tǒng)將粘合劑材料放置在進料材料層(例如，粉末)上，并且使用能量源，來固化粘合劑材料，以將松散的粉末顆粒粘合在一起。

一些干粉末增材制造設備(諸如粘合劑噴射3D打印機)可產(chǎn)生各種材料的部件。典型的粘合劑噴射增材制造處理包括將第一均勻粉末層鋪展至整個平臺。粉末顆粒可以是金屬、陶瓷、沙子、塑料，不同材料的混合物等。隨后，增材制造設備將粘合劑材料沉積在粉末層上對應于要制造的物體層的位置。能量源用于固化粘合劑材料，以將粉末顆粒粘合在一起。在粘合劑材料已在層中固化之后，設備隨后在第一層的頂部上鋪展第二均勻粉末層，并且重復粘合劑沉積和固化步驟。一旦設備完成鋪展所有層，就在一堆松散的粉末內(nèi)形成三維“生坯”部分。該部分是“生坯”的，因為主要成分(即，由粉末所提供的材料)是通過粘合劑材料保持在一起，并且尚未被燒結(jié)或燒制以將粉末固體化成材料的固體物質(zhì)。生坯部分是由通過固化的粘合劑所粘合在一起的粉末形成，并且具有等于每個粉末層的厚度的垂直空間分辨率。可將松散的粉末顆粒回收和存儲用于下一次打印。取決于粉末顆粒的類型，生坯部分可用作最終產(chǎn)品，或者可能需要經(jīng)歷額外的后期處理步驟(諸如退火或燒結(jié)、熱等靜壓等)，以形成最終產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容

在一個態(tài)樣中，一種增材制造設備，包括：平臺；定位在平臺上方的一個或多個支撐件；致動器，將致動器耦接到平臺和一個或多個支撐件中的至少一者，并且致動器經(jīng)配置以在平臺與支撐件之間產(chǎn)生相對運動，使得一個或多個支撐件掃描整個平臺；第一分配器系統(tǒng)，第一分配器系統(tǒng)經(jīng)配置以將多個連續(xù)的粉末層分配到由平臺所支撐的構(gòu)建區(qū)域上；第二分配器系統(tǒng)，第二分配器系統(tǒng)經(jīng)配置以將粘合劑材料分配到構(gòu)建區(qū)域上；和能量源，該能量源經(jīng)配置以朝向平臺發(fā)射輻射，以便固體化粘合劑材料。第一分配器系統(tǒng)包括第一粉末分配器，將第一粉末分配器附接到來自一個或多個支撐件的第一支撐件并且與第一支撐件一起移動，并且第一粉末分配器經(jīng)配置以將第一粉末選擇性地分配到構(gòu)建區(qū)域上。第二分配器系統(tǒng)包括第一粘合劑材料分配器，第一粘合劑材料分配器經(jīng)配置以將第一粘合劑材料在逐個體素的基礎上選擇性地分配到構(gòu)建區(qū)域中的最上面的粉末層，以形成具有粉末和粘合劑材料并且對應于正在構(gòu)建的部分的橫截面部分的層的體積。

實施方式可包括以下特征中的一者或多者。

第一支撐件可沿著第一軸移動，并且第一粉末分配器可經(jīng)配置以將粉末選擇性地分配在沿著第二軸的條帶中，第二軸相對于第一軸成非零角度(例如，垂直)。第一粉末分配器可經(jīng)配置以沿著第二軸在逐個體素的基礎上或沿著第二軸中區(qū)域大于體素之處在逐個區(qū)域的基礎上選擇性地分配粉末。