用于在接合之前使用多种锚固材料和温度控制设备来进行表面覆盖的叠加制造系统和方法技术方案

一种叠加制造系统(10)包括：叠加制造工具(18)，该叠加制造工具被配置成将多个液滴(20)供应到部件(12)；温度控制设备(30)，该温度控制设备被配置成控制部件(12)的温度；以及控制器(30)，该控制器被配置成独立于通过温度控制设备(30)对该部件(142)的温度控制，控制多个液滴(20)中的每个液滴(20)的成分、形成和对部件(12)的施加。多个液滴(20)被配置成构建部件(12)。多个液滴(20)中的每个液滴(20)包括至少一种金属锚固材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用此申请要求2013年7月16日提交的标题为“用于接合和表面覆盖的叠加制造系统”的美国临时申请序号61/846,935的优先权和权益，该申请的全部内容为了所有目的以引用的方式并入本文。
技术介绍
本专利技术总体上涉及叠加制造，并且更具体来说，涉及用于接合不同材料并且用于形成表面覆盖的叠加制造锚。各种制成品可以包含具有不同材料的部件。可以理解的是，制成品的不同材料可以通过紧固件、配合的几何形状、焊接或者其他工艺来接合在一起。紧固件或互补几何形状可能给接合处增加部件或重量。来自将部件焊接在一起的热量输入可能形成热影响区(HAZ)，该热影响区影响接合处的性质，诸如强度或疲劳寿命。将不相容的基础材料混合到焊接中可能会形成不良的相结构或金属间结构。直接制造(DM)工艺可以在真空腔中通过电子束构建材料。然而，真空腔和电子束可能降低DM工艺对于一些产品的可用性。
技术实现思路
以下阐述根据最初要求的专利技术的某些方面。应理解，这些方面是仅呈现以便为读者提供形成本专利技术可能采用的某些形式的简要概述并且这些方面并不旨在限制本专利技术的范围。事实上，本专利技术可以涵盖以下可能未阐述的各种方面。在一个实施例中，一种叠加制造系统包括：叠加制造工具，该叠加制造工具被配置成将多个液滴供应到部件；温度控制设备，该温度控制设备被配置成控制该部件的温度；以及控制器，该控制器被配置成独立于通过温度控制设备对该部件的温度控制，控制多个液滴中的每个液滴的成分、形成和对该部件的施加。多个液滴被配置成构建该部件。多个液滴中的每个液滴包括至少一种金属锚固材料。在另一个实施例中，一种叠加地形成部件的方法包括通过联接到该部件的温度控制设备来控制部件的温度以及形成多个液滴，其中多个液滴中的每个液滴包括多种金属锚固材料中的至少一种。方法还包括至少部分地基于用于该部件的预定指令组来确定对于多个液滴中的每个液滴而言在该部件上的期望沉积位置以及将多个液滴中的每个液滴沉积到所述部件的各自期望沉积位置处。在另一个实施例中，一种叠加制造系统包括一个或多个馈送器、叠加制造工具、温度控制设备和控制器。一个或多个馈送器被配置成将多种金属锚固材料供应到叠加制造工具，该叠加制造工具被配置成通过多个微沉积来构建部件。叠加制造工具被配置成从各自液滴形成多个微沉积中的每个微沉积，并且各自液滴包括多种金属锚固材料中的一种或多种金属锚固材料。温度控制设备包括加热元件并且被配置成加热该部件。控制器被配置成独立地控制温度控制设备和多个微沉积中的每个微沉积的各自液滴的成分。附图说明本专利技术的这些和其他特征、方面和优点将在参照附图阅读以下详细描述时变得更好理解，附图中相同字符在所有图中代表相同部件，其中：图1是叠加制造系统和部件的实施例的图；图2是叠加制造系统和部件的实施例的图；图3是具有集成的工具头的叠加制造系统的实施例的图；图4是由图1的叠加制造系统形成的不同材料之间的接合处的实施例的图；图5是示出由图1的叠加制造系统形成的接合处的示例性材料成分的图表；图6是由图1的叠加制造系统形成的不同材料之间的接合处的实施例的横截面；图7是由图1的叠加制造系统形成的不同材料之间的接合处的实施例的横截面；图8是由图1的叠加制造系统形成的不同材料之间的接合处的实施例的横截面；图9是用于叠加地形成部件的方法的实施例的流程图；以及图10是叠加制造系统和部件的实施例的图。具体实施方式以下将描述本专利技术的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述，在说明书中可能未描述实际实施方式的所有特征。应了解，在任何这些实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出若干实施方式专用决定以实现开发者的具体目标，诸如符合系统相关和商业相关的约束，这些目标可能在各实施方式之间不同。此外，应了解，这些开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本专利技术的普通技术人员而言将仍然是设计、生产和制造的例行任务。转向图1，叠加制造系统10的实施例从一种或多种锚固材料22形成(例如，印刷、构建)部件12。叠加形成的部件12可以是第一工件14、第二工件16或者第一工件14与第二工件16之间的接合处或者其任何组合。在一些实施例中，第一工件14和第二工件16可以具有不同的材料，所述材料具有显著不同的物理性质。例如，在一个实施例中，第一工件14可以是铝并且第二工件16可以是钢。叠加制造工具18沉积多个液滴20以形成(例如，印刷、构建)一种或多种锚固材料22的部件12。在一些实施例中，叠加制造工具18将液滴20沉积在第一工件14与第二工件16之间。如以下更详细描述，叠加制造工具18可以使用一种或多种类型的能量来形成和沉积液滴20从而形成部件12。叠加制造工具18所使用的一种或多种类型的能量可以包括但不限于电功率输出、光子能量(例如，激光)或者其任何组合。在部件12为第一工件14与第二工件16之间的接合处的情况下，叠加制造工具18使用能量经由部件12将第一工件14与第二工件16接合在一起。叠加制造工具18加热来自馈送器24的一种或多种锚固材料22以形成具有期望成分的液滴20。在一些实施例中，叠加制造工具18的混合器31被配置成接收并混合来自馈送器24的一种或多种锚固材料22。例如，混合器31可以将多种锚固材料22组合成具有锚固材料22的期望组合的电极32。在一些实施例中，混合器31可以形成多种锚固材料22的粉末混合物。电极32和/或粉末混合物可以被形成为液滴20。一种或多种锚固材料22是金属材料，其包括但不限于铝合金、钢合金、铝、铁、铜、锰、硅、镁、锌、铬、钛、钼和镍。如本文所论述，液滴20是材料转移的单位。每个液滴20在固化时可以变成“微沉积”，并且部件12由多个微沉积21形成。图2示出将锚固材料22(例如，电极32)引导至微沉积21的熔池23中从而形成部件12的叠加制造工具18的实施例。锚固材料22在插入到熔池23中时可以处于适当的环境温度或预加热的温度下。锚固材料22的部分25(例如，球)由熔池23熔融，由此形成部件12的微沉积21而不会形成限定的液滴20。例如，锚固材料22的预加热的部分25可以接合熔池23，由此通过热丝焊接工艺形成部件12的微沉积21。如可以了解，熔池23可以是尚未固化的部件12的新近形成的区。施加到熔池23用于熔融部分25的能量包括但不限于电阻加热、光子(激光)能量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叠加制造系统，包括：叠加制造工具，所述叠加制造工具被配置成将多个液滴供应到部件，其中所述多个液滴中的每个液滴包括至少一种金属锚固材料；温度控制设备，所述温度控制设备被配置成控制所述部件的温度；以及控制器，所述控制器被配置成独立于通过所述温度控制设备对所述部件的温度控制而控制所述多个液滴中的每个液滴的成分、形成和向所述部件的施加，其中所述多个液滴被配置成构建所述部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.16 US 61/846,935;2014.07.14 US 14/330,8451.一种叠加制造系统，包括：
叠加制造工具，所述叠加制造工具被配置成将多个液滴供应到部件，其
中所述多个液滴中的每个液滴包括至少一种金属锚固材料；
温度控制设备，所述温度控制设备被配置成控制所述部件的温度；以
及
控制器，所述控制器被配置成独立于通过所述温度控制设备对所述部
件的温度控制而控制所述多个液滴中的每个液滴的成分、形成和向所述部
件的施加，其中所述多个液滴被配置成构建所述部件。
2.如权利要求1所述的系统，基底联接到所述温度控制设备并联接到
所述部件，其中所述基底包括与所述至少一种金属锚固材料相容的材料，
并且所述部件叠加制造工具被配置成将所述多个液滴供应到所述基底以形
成所述部件。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述温度控制设备被配置成在所述
部件的形成之前预加热所述基底。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述温度控制设备被配置成控制所
述部件的冷却速率。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置成控制机器人系
统以使得所述叠加制造工具相对于所述部件移动，并且所述控制器被配置
成控制所述多个液滴中的每个液滴的沉积位置，并且所述沉积位置包括各
个液滴被沉积在所述部件上的位置。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述温度控制设备包括感应线圈、
电阻加热器或者其任何组合，并且所述温度控制设备被配置成加热所述部
件。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述温度控制设备包括冷却盘管或
风扇中的至少一个，并且所述温度控制设备被配置成冷却所述部件。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述温度控制设备包括加热元件和
冷却元件。
9.一种叠加地形成部件的方法，包括：
通过联接到所述部件的温度控制设备来控制所述部件的温度；
形成多个液滴，其中所述多个液滴中的每个液滴包括多种金属锚固材
料中的至少一种；
至少部分地基于用于所述部件的预定指令组来确定对于所述多个液滴
中的每个液滴而言在所述部件上的期望沉积位置；以及
将所述多个液滴中的每个液滴沉积到所述部件的所述各自期望沉积位
置处。
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯·帕特里克·阿尔布雷克特，克里斯托弗·徐，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US