[發明專利]多孔工具及其制造方法

有效

• 申請號: 201910779254.0
• 申請日: 2019-08-22
• 公開（公告）號: CN110856888B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: N.L.庫西內奧;N.C.塞斯莫爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B23K26/362
• 分類號: B23K26/362;B33Y80/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 楊忠;譚祐祥

本發明涉及多孔工具及其制造方法。一種多孔工具包括模具主體和附接到模具主體的表面的增材制造膜。膜包括多孔層和無孔支承層。多孔層可包括：表面，其具有表面孔隙開口的陣列；互連通道的網絡，其與表面孔隙開口成流體連通；以及一個或多個側向邊緣，其具有與互連通道成流體連通的邊緣孔隙開口的陣列。形成多孔工具的方法包括使用定向能量沉積系統來使增加材料沉積于構建表面上以形成膜，而同時地使用激光燒蝕來從膜去除增加材料的所選擇的部分。形成模制構件的方法包括：使用包括模具主體和增材制造膜的多孔工具來使可模制材料適形于一定的形狀；以及通過膜的多孔層來將逸出氣體從可模制材料排空。

技術領域

本公開涉及具有一體地形成的多孔結構的多孔工具(諸如，多孔膜和鋪疊(layup)工具)，以及使用復合制備和/或增材制造過程來制造這樣的多孔工具的方法。

背景技術

已使用用以在膜中形成隨機地定向的孔的燒結過程來制造多孔膜。然而，燒結過程傾向于產生具有尺寸和深度的分布的孔隙，包括到達盡頭(dead-end)或另外未達到其期望的深度的孔隙。因此，使用燒結過程制造的多孔膜具有一定程度的可變性和/或不可預測性，這可能不適合于某些應用。

模制技術(諸如，復合制備和增材制造技術)在諸如壓實、高壓滅菌、固化和/或熱解過程的多種過程中利用多孔膜。多孔膜可在這樣的過程中用作過濾器，以將逸出氣體(outgas)分離且排空，同時防止其它材料穿過多孔膜。例如，在一些過程中，可模制材料(諸如，復合材料或增材制造材料)可形成于鋪疊工具上，并且，多孔膜(其有時被稱為通氣膜)可在鋪疊工具上或圍繞鋪疊工具放置。鋪疊工具、可模制材料以及多孔膜的由此產生的組件可放置于壓實、高壓滅菌、固化和/或熱解系統中，其中逸出氣體通過通氣膜而排空。典型地，通氣膜被視為一次性的產品，并且甚至在單次使用之后就可被丟棄，這引起廢棄材料的積聚。

因此，存在對于具有一體地形成的多孔結構的改進的多孔工具(諸如，多孔膜和鋪疊工具)和制造這樣的多孔工具的改進的方法的需要。

發明內容

方面和優點將在以下描述中得到部分闡述，或可根據描述而顯而易見，或可通過實踐目前公開的主題而認識到。

在一個方面，本公開包含多孔工具。示例性的多孔工具包括模具主體和附接到模具主體的表面的增材制造膜。膜包括多孔層和無孔支承層。多孔層可具有從100至1000微米的厚度。無孔支承層可具有從1至25毫米的厚度。多孔層可包括：表面，其具有表面孔隙開口的陣列；互連通道的網絡，其與表面孔隙開口成流體連通；以及一個或多個側向邊緣，其具有與互連通道成流體連通的邊緣孔隙開口的陣列。

在另一方面，本公開包含形成多孔工具的方法。示例性的方法包括：使用定向能量沉積系統來使增加材料沉積于構建表面上以形成膜，而同時地使用激光燒蝕來從膜去除增加材料的所選擇的部分以在膜中形成多孔層，其中，多孔層包括互連通道的網絡。

在又一方面，本公開包含形成模制構件的方法。示例性的方法包括使用包括模具主體和增材制造膜的多孔工具來使一種或多種可模制材料適形于一定的形狀。增材制造膜可附接到模具主體的表面或一體地形成為模具主體的部分。示例性的方法包括通過膜的多孔層來將逸出氣體從一種或多種可模制材料排空。多孔層可具有從100至1000微米的厚度。膜可另外包括無孔支承層，無孔支承層可具有從1至25毫米的厚度。排空的逸出氣體可通過位于膜的與一種或多種可模制材料接觸的表面處的表面孔隙開口的陣列而進入多孔層。逸出氣體可通過互連通道的網絡而橫過多孔層，并且，通過位于膜的一個或多個側向邊緣處的邊緣孔隙開口的陣列而離開多孔層。

技術方案1. 一種形成多孔工具的方法，所述方法包括：

使用定向能量沉積系統來使增加材料沉積于構建表面上以形成膜，而同時地使用激光燒蝕來從所述膜去除所述增加材料的所選擇的部分以在所述膜中形成多孔層，所述多孔層包括互連通道的網絡。

技術方案2. 根據任意前述技術方案所述的方法，其特征在于，所述方法包括：