用于大型构件的添加制造设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于大型构件的添加制造设备和方法。添加制造设备包括：第一和第二间隔开的侧壁，其沿预定路径延伸且在其间限定建造室；一个或更多个建造单元，其安装成用于沿该预定路径移动，该一个或更多个建造单元包括以下中的至少一者：粉末分配器，其定位在该建造室的上方；应用器，其构造成刮擦被分配到该建造室中的粉末；和定向能源，其构造成熔融该被刮擦的粉末。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及添加制造设备，且更具体而言，涉及用于大型构件的设备。
技术介绍
“添加制造”在本文中用于描述涉及逐层(layer-by-layer)结构或添加制作的过程(与常规加工过程的情况下的材料移除相反)的用语。这种过程还可称作“快速制造过程”。添加制造过程包括但不限于：直接金属激光熔化(DMLM)、激光净形制造(LNSM)、电子射束烧结、选择性激光烧结(SLS)、3D打印(诸如通过喷墨打印(inkjet)和激光打印(laserjet))、立体光固化成型法(SLA：Sterolithography)、电子射束熔化(EBM)、激光工程化净成形(LENS)和直接金属堆积(DMD)。当前，粉末床技术已证明了现有技术金属添加制造技术的最佳分解能力(resolution capability)。然而，因为建造需要发生在粉末床中，故常规机器使用大量的粉末，例如，粉末装载量可超过130 kg(300 lbs)。考虑使用许多机器的工厂环境，这是昂贵的。不直接熔化到部件中而是储存在邻近的粉末床中的粉末是成问题的，因为它对升降机系统增加重量，使密封件和室压力问题复杂化，对部件建造结束时的部件修补是有害的，且变得难以在当前认为用于大型构件的大型床系统中处理。因此，仍然需要可生产大型部件的添加制造设备和方法。
技术实现思路
通过本专利技术来解决此需求，本专利技术提供用于通过使用一个或更多个建造单元来制造部件的设备和方法，该一个或更多个建造单元能够沿路径在建造室的上方移动。根据本专利技术的一个方面，添加制造设备包括第一和第二间隔开的侧壁，其沿预定路径延伸且在其间限定建造室；一个或更多个建造单元，其安装成用于沿该预定路径移动，该一个或更多个建造单元共同地包括：粉末分配器，其定位在该建造室的上方；应用器，构造成刮擦被分配到该建造室中的粉末；和定向能源，其构造成熔融该被刮擦的粉末。根据本专利技术的另一方面，添加制造方法包括：将一个或更多个建造单元定位在建造室的上方，该建造室由第一和第二间隔开的侧壁限定，该第一和第二间隔开的侧壁沿预定路径延伸；使该一个或更多个建造单元相对于该建造室沿该预定路径移动；使用该一个或更多个建造单元将粉末堆积到容纳在该建造室中的建造平台上，且在其上形成粉末的层增量；使用该一个或更多个建造单元引导来自定向能源的射束，以熔融该粉末；按照该层增量移动该建造平台、第一和第二间隔开的壁、和一个或更多个建造单元中的至少一者；和以循环的形式重复堆积、引导、和移动的步骤，以用逐层的方式建造部件，直到该部件完成。技术方案1：一种添加制造设备，包括：第一和第二间隔开的侧壁，它们沿预定路径延伸且在其间限定建造室；一个或更多个建造单元，其安装成用于沿所述预定路径移动，所述一个或更多个建造单元共同地包括：粉末分配器，其定位在所述建造室的上方；应用器，其构造成刮擦被分配到所述建造室中的粉末；和定向能源，其构造成熔融被刮擦的粉末。技术方案2：根据技术方案1所述的设备，其中，所述建造单元中的一个为熔融单元，所述熔融单元包括粉末分配器、应用器、和定向能源。技术方案3：根据技术方案2所述的设备，其中，所述熔融单元包括成像装置。技术方案4：根据技术方案2所述的设备，其中，所述熔融单元包括真空泵。技术方案5：根据技术方案1所述的设备，其中：所述建造单元中的至少一个为粉末单元，所述粉末单元包括粉末分配器和应用器；且所述建造单元中的至少一个为熔融单元，所述熔融单元包括定向能源。技术方案6：根据技术方案1所述的设备，其中，所述预定路径是环。技术方案7：根据技术方案1所述的设备，还包括可移动的建造平台，所述可移动的建造平台配置在所述第一和第二间隔开的侧壁之间。技术方案8：根据技术方案1所述的设备，其中，所述第一和第二间隔开的侧壁从转台向外延伸。技术方案9：根据技术方案8所述的设备，其中，所述转台限定可移动的建造平台。技术方案10：根据技术方案8所述的设备，其中，所述侧壁中的一者或二者相对于所述转台以非垂直的角度延伸。技术方案11：根据技术方案6所述的设备，其中，所述转台包括较高和较低平台。技术方案12：根据技术方案11所述的设备，其中，通过槽道将所述较高平台分成多个更小的平台，且其中，所述第一和第二间隔开的侧壁能够在那些槽道内向上和向下移动。技术方案13：根据技术方案1所述的设备，其中，所述粉末分配器包括计量阀，所述计量阀构造成控制粉末的流动速率。技术方案14：一种添加制造方法，包括：将一个或更多个建造单元定位在建造室的上方，所述建造室由沿预定路径延伸的第一和第二间隔开的侧壁限定；使所述一个或更多个建造单元相对于所述建造室沿所述预定路径移动：使用所述一个或更多个建造单元将粉末堆积到容纳在所述建造室中的建造平台上，且在其上形成粉末的层增量；使用所述一个或更多个建造单元引导来自定向能源的射束，以熔融粉末；按照所述层增量来移动所述建造平台、第一和第二间隔开的壁、和一个或更多个建造单元中的至少一者；和以循环的形式重复堆积、引导、和移动的步骤，以用逐层的方式建造部件，直到所述部件完成。技术方案15：根据技术方案14所述的方法，其中，移动所述建造单元、堆积粉末、熔融粉末、和按照所述层增量来移动所述建造平台、第一和第二间隔开的壁、和一个或更多个建造单元中的至少一者的步骤连续地发生。技术方案16：根据技术方案14所述的方法，其中，所述一个或更多个建造单元包括：粉末单元，其包括粉末分配器和应用器；和熔融单元，其包括定向能源。技术方案17：根据技术方案14所述的方法，其中，所述建造单元中的一个为熔融单元，所述熔融单元包括粉末分配器、应用器、和定向能源。技术方案18：根据技术方案14所述的方法，其中，所述预定路径是环。技术方案19：根据技术方案14所述的方法，其中，将所述第一和第二间隔开的侧壁定位在转台上。技术方案20：根据技术方案19所述的方法，其中，通过使所述转台旋转来执行使所述一个或更多个建造单元相对于所述建造室移动的步骤。技术方案21：根据技术方案14所述的方法，而且其中，堆积粉末的步骤包括使所述粉末分配器和应用器移动到在所述第一和第二间隔开的侧壁之间的所述建造室中。技术方案22：根据技术方案14所述的方法，还包括当所述部件完成时除清所述建造室中的松散粉末的步骤。附图说明可通过参考结合附图作出的下列描述来最好地理解本专利技术，在附图中：图1是根据本专利技术的方面而构造的添加制造设备的截面图；图2是图1的熔融单元的示意截面图；图3是根据本专利技术的方面而构造的备选添加制造设备的截面图；图4是图3的设备的顶部平面图；图5是图1的设备的示意顶部平面图；图6是图1的设备的备选布置的顶部平面图；图7是图6的设备的操作的示意侧视图；图8是根据本专利技术的方面而构造的另一备选添加制造设备的截面图；图9是图8的设备的顶部平面图；图10是图8的粉末单元的示意截面图；且图11是图8的熔融单元的示意截面图；且图12是添加制造设备的包括建造单元的一部分的截面图，该建造单元具有备选的驱动系统。具体实施方式参考附图(其中贯穿各种视图，相同的参考标号表示相同的元件)，图1和2例示根据本文中描述的技术而构造的示范添加制造设备10。基础构件为转台12、围绕建造平台16的建造室14、壳体18、和配置在壳体18中的熔融单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种添加制造设备，包括：第一和第二间隔开的侧壁，它们沿预定路径延伸且在其间限定建造室；一个或更多个建造单元，其安装成用于沿所述预定路径移动，所述一个或更多个建造单元共同地包括：粉末分配器，其定位在所述建造室的上方；应用器，其构造成刮擦被分配到所述建造室中的粉末；和定向能源，其构造成熔融被刮擦的粉末。

【技术特征摘要】
2015.06.19 US 14/7449821. 一种添加制造设备，包括：第一和第二间隔开的侧壁，它们沿预定路径延伸且在其间限定建造室；一个或更多个建造单元，其安装成用于沿所述预定路径移动，所述一个或更多个建造单元共同地包括：粉末分配器，其定位在所述建造室的上方；应用器，其构造成刮擦被分配到所述建造室中的粉末；和定向能源，其构造成熔融被刮擦的粉末。2. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述建造单元中的一个为熔融单元，所述熔融单元包括粉末分配器、应用器、和定向能源。3. 根据权利要求2所述的设备，其中，所述熔融单元包括成像装置。4. 根据权利要求2所述的设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：GM莫里斯，GH维尔弗特，TJ罗克斯特罗，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US