使用基于箔的构建材料的移动大型增材制造的箔部分矢量化制造技术

技术编号:21154358 阅读:30 留言:0更新日期:2019-05-22 06:35
本公开内容涉及用于使用基于箔的构建材料的增材制造的方法及设备。此方法和设备消除了常规基于粉末的方法的若干缺陷,包括粉末处理、重涂器阻塞和健康风险。此外,本公开内容提供了用于构建板和基于箔的构建材料的过程中的翘曲的补偿,过程中的监测和闭环控制的方法及设备。

Foil Partial Vectorization Using Foil-based Construction Materials for Mobile Large Addition Manufacturing

The present disclosure relates to methods and equipment for manufacturing additives using foil-based construction materials. This method and equipment eliminates some defects of conventional powder-based methods, including powder treatment, re-coater blockage and health risks. In addition, the present disclosure provides methods and equipment for warping compensation, process monitoring and closed-loop control in the construction of boards and foil-based construction materials.

【技术实现步骤摘要】
使用基于箔的构建材料的移动大型增材制造的箔部分矢量化
本公开内容主要涉及用于使用基于箔的构建材料的增材制造的方法及设备。更确切地说,本公开内容涉及将箔层提供至构建区域。
技术介绍
与减材制造(subtractivemanufacturing)方法相比,增材制造(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)物体。尽管“增材制造”是工业标准术语(ASTMF2792),但AM涵盖以多种名称公知的多种制造和成型技术,其中包括自由成形制造、3D打印、快速成型/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,独立物体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熔融或烧结粉末材料,从而形成固体三维物体。图1中展示用于使用粉末构建材料的AM的设备的实例。设备140通过使用由源150产生的能量束170烧结或熔融粉末材料(未展示)以逐层方式构建物体或物体的部分,例如物体152,所述源可例如为用于产生激光束的激光器或在电流流动通过时发射电子的长丝。通过能量束熔融的粉末由储存器156供给并且使用在方向164上行进的重涂臂146将这样的粉末均匀地散布在粉末床142上方,以将粉末保持在水平148处并且将在粉末水平148之上延伸的过量粉末材料移除到废物容器158。在例如激光振镜扫描器162的辐射发射导向装置的控制下,能量束170烧结或熔融正被构建的物体的横截面层。振镜扫描器162可包括例如多个可移动镜面或扫描透镜。扫描能量束的速度是关键的可控制过程参数,从而影响递送到特定斑点的能量的数量。典型的能量束扫描速度约为每秒10到几千毫米。构建平台144下降并且另一层粉末散布在粉末床和正被构建的物体之上,之后通过激光器150连续熔融/烧结粉末。举例来说,粉末层的厚度通常为10到100微米。重复所述过程,直到物体152由熔融/烧结粉末材料完全建成为止。能量束170可以由计算机系统控制,所述计算机系统包括处理器和存储器(未展示)。计算机系统可以确定每一层的扫描模式并且控制能量束170以根据扫描模式照射粉末材料。在完成物体152的制造后,可以将多个后处理程序施加于物体152。后处理程序包括例如通过吹气或抽真空来移除过量粉末。其它后处理程序包括应力消除热处理过程。此外,热和化学后处理程序能够用于对物体152进行表面处理。大多数商业AM机器允许使用粉末构建材料来以逐层方式构建部件,这具有若干缺陷。通常,松散粉末材料可能选择性地难以储存和运输。吸入松散粉末还可能存在相关联的健康风险。可能需要用于隔离粉末环境和空气过滤的附加设备来降低这些健康风险。此外,在一些情形中,松散粉末可能变得易燃。鉴于上文,非基于粉末的方法和设备是期望的。
技术实现思路
下文呈现本公开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。一方面,本公开内容针对一种用于物体的增材制造的设备,该设备包括:具有构建面的构建板;面对构建面的构建单元,构建单元包括箔输送单元和辐射发射引导装置,构建单元联接到能够提供构建单元相对于构建板/面在至少三个维度上的独立移动的定位系统上;其中构建单元构造成使箔从箔输送单元移动到与构建板或其上的物体接触,以便箔可被照射且结合到物体中。在一些方面中,辐射发射引导装置包括能量源。在一些方面中,构建单元还包括振镜扫描器。在一些方面中,所述能量源为激光源。在一些方面中,所述能量源为电子束源。在一些方面中,箔输送单元是能够储存一个或多个箔卷并从有效箔卷分配一定长度的箔的箔分配器。在一些方面中,设备还包括过量收集卷。在一些方面中,箔输送单元是能够储存和分配箔片的箔片分配器。在一些方面中,设备还包括丢弃箱。在一些方面中,构建单元还包括气流装置,其构造成提供基本上平行于箔面的层流气流。另一方面,本公开内容针对一种方法,包括:相对于具有面的构建板定位构建单元;由构建单元分配面对构建板的面的金属箔层;重新定位构建单元来使箔与构建板的面或其上的物体接触;将相应金属箔层的选择区域熔化至构建板的面或物体上的工作表面;以及从物体移除相应金属箔层的未熔化区域。在一些方面中,将相应金属箔层的选择区域熔化至工作表面包括用来自能量源的能量束照射选择区域。在一些方面中,所述能量源为激光源。在一些方面中,所述能量源为电子束源。在一些方面中,能量源由振镜扫描器调制。在一些方面中,由构建单元分配金属箔层包括从连续金属箔卷分配一定长度的箔,以使金属箔片在构建板的面上方延伸。在一些方面中,移除相应金属箔层的未熔化区域包括将金属箔片的未熔化区域卷绕在过量收集卷上。在一些方面中,由构建单元分配金属箔层包括从筒分配金属箔片,其中筒能够储存多个金属箔片。在一些方面中,移除金属箔层的剩余部分包括从物体移动金属箔片。在一些方面中,重新定位构建单元包括将气流装置定位成邻近箔的面,以提供基本上平行于箔面的层流气流。一方面,本公开内容针对一种设备,其包括具有两个相对面的构建板;构建板的相对面上的一对构建单元,每个构建单元包括箔片输送单元和辐射发射引导装置,每个构建单元联接到能够提供相应构建单元在至少三个维度上的独立移动的定位系统上。在一些方面中,辐射发射引导装置包括能量源。在一些方面中,构建单元还包括振镜扫描器。在一些方面中,所述能量源为激光源。在一些方面中,所述能量源为电子束源。在一些方面中,箔输送单元是能够储存和分配箔片的箔片分配器。在一些方面中,设备还包括丢弃箱。在一些方面中,箔输送单元是能够储存一个或多个箔卷并从有效箔卷分配一定长度的箔的箔分配器。在一些方面中,设备还包括过量收集卷。在一些方面中,该设备还包括控制器,控制器配置成控制一对构建单元来在两个相对面上同时地构建一对对应的物体。另一方面,本公开内容针对一种方法,其包括:相对于具有两个相对面的构建板定位一对构建单元,每个面包括工作表面;由构建单元中的每一个将相应金属箔层分配到构建板的相对面上方;将相应金属箔层的选择区域熔化至构建板的每个面上的工作表面;以及移除相应金属箔层的未熔化区域。在一些方面中,将相应金属箔层的选择区域熔化至工作表面包括用能量源照射选择区域。在一些方面中,所述能量源为激光源。在一些方面中,所述能量源为电子束源。在一些方面中,能量源由振镜扫描器调制。在一些方面中,由构建单元中的每一个分配相应金属箔层包括从筒分配金属箔片,其中筒能够储存多个金属箔片。在一些方面中,移除相应金属箔层的未熔化区域包括将片从工作表面移动至丢弃箱。在一些方面中,由构建单元中的每一个分配相应金属箔层包括从连续金属箔卷分配一定长度的箔,以使金属箔片在构建板的面上方延伸。在一些方面中,移除相应金属箔层的未熔化区域包括将金属箔片的未熔化区域卷绕在过量收集卷上。在一些方面中,分配、熔化和移除由构建单元中的每一个基于来自控制器的控制信号同时地执行。另一方面,本公开内容针对一种用于基于箔的构建材料的矢量化方法,包括:接收通过将箔片的一个或多个区域熔合至工件所形成的层的图示;确定所述一个或多个本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于基于箔的构建材料的矢量化方法,包括:接收通过将箔片的一个或多个区域熔合至工件所形成的层的图示;确定所述一个或多个区域的至少第一区域限定与所述箔片的剩余部分隔离的未熔合开口;将所述第一区域分成至少两个扫描区域,其中每个扫描区域附近的所述未熔合开口的片段连接到所述剩余部分上;将所述至少两个扫描区域中的第一扫描区域熔合至所述工件;移动所述箔片;以及将所述至少两个扫描区域中的第二扫描区域熔合至所述工件。

【技术特征摘要】
2017.11.13 US 15/811,4001.一种用于基于箔的构建材料的矢量化方法,包括:接收通过将箔片的一个或多个区域熔合至工件所形成的层的图示;确定所述一个或多个区域的至少第一区域限定与所述箔片的剩余部分隔离的未熔合开口;将所述第一区域分成至少两个扫描区域,其中每个扫描区域附近的所述未熔合开口的片段连接到所述剩余部分上;将所述至少两个扫描区域中的第一扫描区域熔合至所述工件;移动所述箔片;以及将所述至少两个扫描区域中的第二扫描区域熔合至所述工件。2.根据权利要求1所述的方法,还包括:确定与所述箔片的剩余部分隔离的第二未熔合开口具有小于阈值的面积;以及消融所述第二未熔合开口。3.根据权利要求2所述的方法,其中所述消融包括在所述箔片未与所述工件接触时消融所述第二未熔合部分。4.根据权利要求1所述的方法,其中移动所述箔片包括:将所述箔片与所述工件分开;相对于所述工件重新定位所述箔片;以及使所述箔片与所述工件接触。5.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一扫描区域的边缘接触所述第二扫描区域的边缘。6.根据权利要求1所述的方法,其中所述工件包括所述第一扫描区域与所述第二扫描区域之间的空白空间。7.根据权利要求1所述的方法,还包括:将第二区域分成至少第三扫描区域和第四扫描区域;重新定位所述第三扫描区域和所述第四扫描区域中的至少一个;将所述第三扫描...

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

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