用于制备待在增材制造中使用的粉末的方法和系统技术方案

本申请提供一种用于制备待在增材制造中使用的粉末的方法，所述方法包括：a)基于一个或多个装填因子，确定对于粉末贮存器中的粉末的装填密度；以及震动所述粉末贮存器，直到粉末达到所述装填密度。本申请还提供一种用于制备待在增材制造中使用的粉末的系统以及一种包含可执行计算机程序代码的非暂时性计算机可读存储介质。根据本申请的粉末装填改进标准化且缩短周转时间，有可能降低AM的成本。

Method and system for preparing powders to be used in additive manufacturing

The present application provides a method for preparing powders to be used in additive manufacturing. The method includes: (a) determining the filling density of powders in a powder storage based on one or more filling factors; and shaking the powder storage until the powder reaches the filling density. The application also provides a system for preparing powders to be used in additive manufacturing and a non-temporary computer-readable storage medium containing executable computer program code. It is possible to reduce the cost of AM by improving the standardization of powder filling according to this application and shortening the turnaround time.

【技术实现步骤摘要】
用于制备待在增材制造中使用的粉末的方法和系统
本申请大体上涉及供在基于粉末的增材制造(AM)方法和系统中使用的粉末装填方法。
技术介绍
与减材制造(subtractivemanufacturing)方法相比，AM或增材印刷过程通常涉及堆积一种或多种材料以形成网状或近似网状(NNS)物件。尽管“增材制造”是工业标准术语(ASTMF2792)，但AM涵盖多种名称下已知的各种制造和原型开发技术，包括任意形状制造、3D印刷、迅速原型开发/加工等。AM技术能够由范围广泛的材料制造复杂部件。一般来说，独立物件能够通过计算机辅助设计(CAD)模型制造。特定类型的AM过程使用例如激光束等电磁辐射来烧结或熔融粉末金属材料，从而形成固体三维物件。例如直接金属激光熔融(DMLM)和选择性激光熔融(SLM)等基于粉末的方法已经用于为多种工业生产物件。选择性激光烧结、直接激光烧结、选择性激光熔融、和直接激光熔融是用于表示通过使用激光束来烧结或熔融细粉来制造三维(3D)物体的常见工业术语。例如，美国专利第4,863,538号和美国专利第5,460,758号描述了传统激光烧结技术。更准确地说，烧结需要在低于粉末材料的熔点的温度下熔合(聚结)粉末颗粒，而熔融需要完全熔合粉末颗粒以形成固体均质块。与激光烧结或激光熔融相关的物理过程包括向粉末材料传热并且随后烧结或熔融粉末材料。尽管激光烧结和熔融工艺能够应用于范围广泛的粉末材料，但是层制造过程期间例如烧结或熔融率和工艺参数对微结构演变的影响之类的生产流程的科学和技术方面未被正确理解。该制造方法具有热、质量和动量传递、以及化学反应的多个模式，使得过程非常复杂。将粉末装填到粉末贮存器或投配腔室中的先前尝试一直聚焦于平整腔室内的散装粉末锥体(bulkpowdercone)。图1和图2示出了第DE102012008664A1号德国专利申请中描述的两个系统。在图1中，盖板115的横截面适于投配腔室103的内部横截面，这允许将其放置到投配腔室103中。通过这种方式，其可按压投配腔室内部的散装锥体，同时避免当盖板压平散装锥体时过多粉末被推出到投配腔室的边缘区上。可将振动引入到盖板115中。为了使构建材料的表面平滑，有可能在盖板115上提供振动元件。一旦归因于振动盖板115已移除散装锥体的最上部分，盖板115就插入到投配腔室103中更远处直到再次接触散装锥体。这允许散装锥体逐步地分级。图2示出了替代方案，其中多个气体供应元件218布置在盖板215的底侧上。气体供应元件218呈矛状使其可沉浸在由构建材料形成的散装锥体217中。通过将气体引入到气体供应元件218中，散装锥体217向上卷扬且借此被掩埋。为了压力补偿，用滤纸密封的开口可位于盖板215中，所述开口以不漏粉末的方式密封投配腔室203。因此，仅引入到投配腔室203中的气体可离开投配腔室203，构造材料205不能。气体供应元件218以圆形方式且具有特定优点而布置；其还可由多个同心圆组成。这些圆的中心是出口锥体216的中心，气体供应元件218的所述一个或多个圆以分别在盖板215的开口下方的方式布置，构建材料205经由所述开口降落到投配腔室203中。此类方法连同已知手动粉末装填方法(例如，利用泥刀)可能在粉末贮存器内产生非均一装填密度。此外，这些技术常常缓慢且可能导致操作者疲劳和批次之间的变化。相应地，需要改进的系统和方法来快速且一贯地将粉末装填到粉末贮存器中。
技术实现思路
以下为本申请的一个或多个方面的简化概述，以便提供对此些方面的基本理解。此概述并非所有所预期方面的广泛综述，且既不希望指明所有方面的关键或决定性要素，也不希望划定任何或所有方面的范围。其目的在于以简化形式展示一个或多个方面的一些概念，以引出下文呈现的更详细描述。在一个方面中，本申请涉及一种用于制备待在增材制造中使用的粉末的方法。所述方法包括步骤：a)基于一个或多个装填因子，确定对于粉末贮存器中的粉末的装填密度；以及b)震动(concuss)所述粉末贮存器，直到粉末达到所述装填密度。震动所述粉末贮存器包括竖直地振荡(oscillating)所述粉末贮存器的底板，并且竖直地振荡所述粉末贮存器的底板包括激活步进电机、伺服电机或液压电机以使得所述粉末贮存器的底板竖直地振荡。在一些实施例中，震动所述粉末贮存器的幅度或频率基于粉末材料的类型。在一些实施例中，所述一个或多个装填因子包括粉末的高度、粉末的重量或粉末的密度中的至少一个。在另外的实施例中，所述方法还包括测量粉末的密度以确定粉末是否达到所述装填密度。在一些方面，测量粉末的密度包括测量粉末的电阻或测量粉末的重量-数量比中的至少一个。在第二方面中，本申请涉及一种用于制备待在增材制造中使用的粉末的系统。所述系统包括存储器，所述存储器存储指令，所述指令用于执行用于制备待在增材制造中使用的粉末的过程；以及处理器，所述处理器被配置成执行所述指令。所述处理器被配置成：a)基于一个或多个装填因子，确定对于粉末贮存器中的粉末的装填密度；以及b)生成控制信号，所述控制信号提供至粉末装填设备，其中，所述控制信号使所述粉末装填设备的电机震动所述粉末贮存器，直到粉末达到所述装填密度。在一些实施例中，所述控制信号使所述粉末贮存器的底板竖直地振荡，并且所述控制信号还激活步进电机、伺服电机或液压电机，以使得所述粉末贮存器的底板竖直地振荡。在另外的实施例中，所述处理器还被配置成基于粉末材料的类型确定用于震动所述粉末贮存器的幅度或频率。在一些实施例中，所述一个或多个装填因子包括粉末的高度、粉末的重量或粉末的密度中的至少一个。在另外的实施例中，所述处理器还被配置成测量粉末的密度以确定粉末是否达到所述装填密度，并且为了测量粉末的密度，所述处理器还被配置成测量粉末的电阻或测量粉末的重量-数量比。在第三方面，本申请涉及一种包含可执行计算机程序代码的非暂时性计算机可读存储介质。所述代码包括被配置以进行以下操作的指令：a)基于一个或多个装填因子，确定对于粉末贮存器中的粉末的装填密度；以及b)生成控制信号，所述控制信号提供至粉末装填设备，其中，所述控制信号使所述粉末装填设备的电机震动所述粉末贮存器，直到粉末达到所述装填密度。在一些实施例中，所述控制信号通过激活步进电机、伺服电机或液压电机使所述粉末贮存器的底板竖直地振荡。在另外的实施例中，所述代码还包括指令，所述指令被配置成：基于粉末材料的类型确定用于震动所述粉末贮存器的幅度或频率。在一些实施例中，所述一个或多个装填因子包括粉末的高度、粉末的重量或粉末的密度中的至少一个。在另外的实施例中，所述代码还包括指令，所述指令被配置成：测量粉末的密度以确定粉末是否达到所述装填密度；并且为了测量粉末的密度，所述代码还包括指令，所述指令被配置成：测量粉末的电阻或测量粉末的重量-数量比。技术方案1.一种用于制备待在增材制造中使用的粉末的方法，所述方法包括：a)基于一个或多个装填因子，确定对于粉末贮存器中的粉末的装填密度；以及b)震动所述粉末贮存器，直到粉末达到所述装填密度。技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其中，震动所述粉末贮存器包括竖直地振荡所述粉末贮存器的底板。技术方案3.根据技术方案2所述的方法，其中，竖直地振荡所述粉末贮存器的底板包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备待在增材制造中使用的粉末的方法，所述方法包括：a)基于一个或多个装填因子，确定对于粉末贮存器中的粉末的装填密度；以及b)震动所述粉末贮存器，直到粉末达到所述装填密度。

【技术特征摘要】
2017.07.31 US 15/664,8611.一种用于制备待在增材制造中使用的粉末的方法，所述方法包括：a)基于一个或多个装填因子，确定对于粉末贮存器中的粉末的装填密度；以及b)震动所述粉末贮存器，直到粉末达到所述装填密度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，震动所述粉末贮存器包括竖直地振荡所述粉末贮存器的底板。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个装填因子包括粉末的高度、粉末的重量或粉末的密度中的至少一个。4.根据权利要求1所述的方法，还包括测量粉末的密度以确定粉末是否达到所述装填密度，测量粉末的密度包括测量粉末的电阻或测量粉末的重量-数量比中的至少一个。。5.一种用于制备待在增材制造中使用的粉末的系统，所述系统包括：存储器，所述存储器存储指令，所述指令用于执行用于制备待在增材制造中使用的粉末的过程；以及处理器，所述处理器被配置成执行所述指令，其中，所述处理器被配置成：a)基于一个或多个装填因子，确定对于粉末贮存器中的粉末的装填密度；以及b)生成控制信号，所述控制信号提供至粉末装填设备，其中，所述控制信...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾斯丁·马姆拉克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US