[發明專利]液浮粉末床增材制造設備和方法

有效

• 申請號: 201910185600.2
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN110523977B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 林峰;張磊;王東方
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00
• 代理公司: 北京景聞知識產權代理有限公司 11742
• 代理人: 李芳

1.一種液浮粉末床增材制造設備，其特征在于，包括：

成形室；

工作臺裝置，所述工作臺裝置設于所述成形室且具有成形區域，所述工作臺裝置至少包括一個成形缸，所述成形缸被構造成適于盛裝浮液，所述浮液由密度比成形粉末大的金屬或非金屬材料熔化形成；所述成形缸設有進液口和排液口，所述進液口與加熱釜相連，所述排液口設有排液閥且與下方的收集釜相連；

粉末供給裝置，所述粉末供給裝置被構造成適于將成形粉末鋪展于所述浮液的表面，所述成形粉末在浮力的作用下浮于所述浮液表面以形成覆蓋所述成形區域的粉末床，所述粉末床的厚度為0.01mm-100mm；

至少一個高能束發射聚焦掃描裝置，所述高能束發射聚焦掃描裝置被構造成發射高能束對所述粉末床進行成形處理，以使所述成形粉末逐層沉積而形成三維零件；

所述成形缸配置有用于檢測所述浮液液面高度的液面高度檢測裝置和用于調節所述浮液液面高度的液面高度調節裝置，所述液面高度調節裝置為可上下移動的等截面柱體；當所述等截面柱體向下移動而向所述浮液浸入時，所述浮液的液面高度上升；當所述等截面柱體向上移動而從所述浮液提起時，所述浮液的液面高度降低。

2.根據權利要求1所述的液浮粉末床增材制造設備，其特征在于，所述粉末床包括濕層和干層，所述濕層浸入所述浮液，所述干層在所述浮液之上且不含有所述浮液；

其中，所述成形區域由所述干層覆蓋，所述高能束掃描所述干層以使所述干層的被掃描的部分升溫、燒結或熔化，并逐層沉積于所述成形區域。

3.根據權利要求1所述的液浮粉末床增材制造設備，其特征在于，所述成形缸配置有加熱/冷卻裝置，所述加熱/冷卻裝置將浮液材料加熱熔化成所述浮液且將所述浮液保持在50℃-2000℃的預定溫度。

4.根據權利要求3所述的液浮粉末床增材制造設備，其特征在于，所述浮液材料的密度大于所述成形粉末材料的密度。

5.根據權利要求3所述的液浮粉末床增材制造設備，其特征在于，所述三維零件制造完成后，所述成形缸加熱/冷卻裝置控制所述浮液溫度上升或下降到使所述浮液與所述三維零件表面潤濕角最大的溫度。

6.根據權利要求3所述的液浮粉末床增材制造設備，其特征在于，所述三維零件制造完成后，所述成形缸加熱/冷卻裝置按照對所述三維零件進行熱處理的要求，控制所述浮液的溫度及其變化率上升或下降。

7.根據權利要求1所述的液浮粉末床增材制造設備，其特征在于，所述成形室內設有收集罩，所述收集罩設于所述成形區域的上方且避讓開所述高能束發射聚焦掃描裝置發射的高能束，所述收集罩設有進氣口和出氣口，所述出氣口連接有抽氣裝置和凈化器。

8.根據權利要求1-7中任一項所述的液浮粉末床增材制造設備，其特征在于，所述工作臺裝置包括：

工作平臺，所述工作平臺設于所述成形缸上端且圍繞所述成形缸設置；

升降臺，所述升降臺設于所述成形缸內，且帶動所述三維零件升降。

9.根據權利要求8所述的液浮粉末床增材制造設備，其特征在于，所述粉末供給裝置包括：

粉末供給器，所述粉末供給器被構造成將所述成形粉末儲存并供給至所述工作平臺；

粉末鋪設器，所述粉末鋪設器設于所述工作平臺，所述粉末鋪設器被構造成將所述成形粉末推送至所述成形缸內浮液的表面并將所述浮液表面的所述粉末床鋪平。

10.根據權利要求8所述的液浮粉末床增材制造設備，其特征在于，所述成形室內設有熔覆裝置、加工處理裝置和檢測裝置中的至少一種，當所述升降臺將其上的三維零件全部或部分提升出所述粉末床時，所述熔覆裝置、所述加工處理裝置和所述檢測裝置中的至少一種移動到工作位置，對所述三維零件進行熔覆沉積制造、切削加工、鉆孔加工和/或質量檢測。