粉末再循环添加制造设备和方法技术

一种添加制造设备(10)，包括：支撑表面(14)，其构造成支撑在其上的建造平台；粉末分配器(20)，其配置在支撑表面(14)的上方，粉末分配器(20)构造成分配粉末，且在支撑表面(14)的上方可侧向地移动；刮擦器，其在建造平台的上方可移动，且构造成刮擦由粉末分配器(20)分配在其上的粉末，以便在建造平台的上方提供粉末的层增量；以及定向能量源(26)，其构造成以预定的样式熔化和熔融粉末的层增量，以便于形成部件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及添加制造，且更具体而言，涉及用于生产构件或部件的粉末再循环添加制造设备和方法。
技术介绍
添加制造是铸造的备选过程，其中逐层建立材料以形成构件或部件。与铸造过程不同，添加制造仅受限于机器的位置分辨能力(positionresolution)，且不受限于如由铸造所需要的对于提供起模斜度、避免突出部等的需求。还通过术语(诸如“分层制造”、“倒置加工”、“直接金属激光熔化”(DMLM)和“3D打印”)称呼添加制造。出于本专利技术的目的，这些术语被当作同义词。当前，粉末床技术已证明现有技术金属添加制造技术的最佳分辨能力。然而，因为建造需要发生在粉末床中，所以常规的机器使用大量粉末，例如，粉末装载量可为超过130kg(300lbs)。当考虑使用许多机器的工厂环境时，这是昂贵的。不直接熔化成部件，而是储存在邻近的粉末床中的粉末是有问题的，因为它给升降机系统增加重量，使密封和室压力问题复杂，对于在部件建造的结束时的部件修补是有害的，且在当前设想用于大型构件的大床系统中变得难以处理。因此，仍存在对于能够生产构件而不使用粉末床的添加制造设备和方法的需求。
技术实现思路
通过本专利技术来解决此需求，其提供添加制造设备，该添加制造设备以连续流的形式在建造平台的上方分配粉末。可选地，该设备使不使用的粉末再循环，以用于在制造过程中再使用。根据本专利技术的一个方面，一种添加制造设备包括：支撑表面，其构造成支撑在其上的建造平台；粉末分配器，其配置在支撑表面的上方，该粉末分配器构造成分配粉末，且在支撑表面的上方可侧向地移动；刮擦器，其在建造平台的上方可移动，且构造成刮擦由粉末分配器分配在其上的粉末，以便在建造平台的上方提供粉末的层增量；以及定向能量源，其构造成以预定的样式熔化和熔融粉末的层增量，以便于形成部件。根据本专利技术的另一方面，分配器构造成以预定的流动速率分配粉末的连续流。根据本专利技术的另一方面，该设备还包括粉末供应组件，其配置在支撑表面的上方，且构造成将粉末供应至粉末分配器，其中该粉末分配器在粉末供应组件下面的第一位置和远离粉末供应组件的第二位置之间是可移动的。根据本专利技术的另一方面，该设备还包括构造成将不使用的粉末收集在其中的收集漏斗，其中收集漏斗限定支撑表面。根据本专利技术的另一方面，该支撑表面包括延伸穿过其的开口，该开口构造成准许不使用的粉末下落穿过支撑表面且到收集漏斗中。根据本专利技术的另一方面，该设备还包括吹风器，该吹风器联接至收集漏斗，且构造成将被收集在收集漏斗中的粉末移动至粉末供应组件来用于再使用。根据本专利技术的另一方面，粉末供给管使粉末供应组件和吹风器互相连接；空气返回管室粉末供应组件和吹风器互相连接；且粉末供应组件、收集漏斗、吹风器、粉末供给管和空气返回管限定可操作用于使粉末再循环的回路。根据本专利技术的另一方面，粉末供应组件相对于支撑表面是可竖直地移动的。根据本专利技术的另一方面，粉末供给管和空气返回管各自包括伸缩区段(telescopingsection)的对。根据本专利技术的另一方面，粉末供应组件包括具有连接至顶部壁的环形侧壁的旋流室；粉末供给管在偏离中心位置处全部进入该侧壁；且空气返回管在中心位置处进入该顶部壁。根据本专利技术的另一方面，一种通过添加制造过程制作部件的方法包括以下步骤：(a)将建造平台支撑在支撑表面上；(b)横移定位在支撑表面的上方的粉末分配器跨过建造平台，同时分配来自粉末分配器的粉末的连续流，以便于使粉末堆积在建造平台的上方；(c)用刮擦器横越建造平台，以刮擦堆积的粉末，以便于形成粉末的层增量；(d)使用定向能量源以对应于部件的截面的样式熔融粉末的层增量；以及(e)重复步骤(b)到(d)的循环，来以逐层的方式建立部件。根据本专利技术的另一方面，该方法还包括，在步骤(b)之前：将粉末分配器移动至在粉末供应组件的下面的第一位置，该粉末供应组件配置在支撑表面的上方；以及使来自粉末供应组件的粉末掉落到粉末分配器中。根据本专利技术的另一方面，该方法还包括使用定位在支撑表面的下面的收集漏斗，以收集任何不使用的粉末。根据本专利技术的另一方面，支撑表面包括延伸穿过其的开口，该开口允许不使用的粉末下落穿过到收集漏斗中。根据本专利技术的另一方面，该方法还包括使用吹风器，该吹风器联接至收集漏斗，以将被收集在收集漏斗中的粉末移动至粉末供应组件来用于再使用。根据本专利技术的另一方面，粉末供给管使粉末供应组件和吹风器互相连接；空气返回管使粉末供应组件和吹风器互相连接；且吹风器使粉末在从收集漏斗、穿过粉末供给管、且到粉末供应组件中的回路中再循环。根据本专利技术的另一方面，该方法还包括，在步骤(b)-(d)期间，在建造平台上建立密闭壁(containmentwall)，该密闭壁围绕部件。根据本专利技术的另一方面，建造平台比密闭壁的外部宽度更宽，以便于限定突出部，且该方法还包括，在步骤(b)-(d)期间，准许过多的粉末建立在突出部上，以便于形成支持物，该支持物支撑密闭壁。根据本专利技术的另一方面，选择突出部的宽度，以准许当部件和密闭壁处于最大预定高度时，该支持物维持预先选择的最小宽度。根据本专利技术的另一方面，制造的物品包括：建造平台；配置在该平台上的部件；配置在平台上的围绕该部件的粉末的第一部分；和配置在平台上的围绕粉末的第一部分和部件的密闭壁。根据本专利技术的另一方面，该物品还包括配置在平台上的围绕密闭壁的粉末的第二部分，该粉末的第二部分限定倾斜的支持物，该倾斜的支持物提供对于密闭壁的外部侧向的支撑。根据本专利技术的另一方面，密闭壁具有一致的厚度。附图说明可通过参考结合附图作出的下列描述来最佳地理解本专利技术，在附图中：图1是根据专利技术的一个方面构造的添加制造设备的右侧立视图；图2是图1的添加制造设备的左侧立视图；图3是在装载位置中的图1的添加制造设备的前横截面视图；图4是在使用位置中的图1的添加制造设备的前横截面视图；图5示出了被分配在支撑平台上的粉末；图6示出了被刮擦或平整的粉末；图7示出了通过激光熔融的图6的平整的粉末，以形成密闭壁和构件；以及图8示出了密闭壁和在图5-7中示出的过程的多次通过之后建立的构件。部件列表10设备12收集漏斗14支撑表面16建造平台18粉末供应组件20粉末分配器22刮擦器24吹风器26定向能量源28射束操纵设备30第一支撑件32收集室34底部壁36收集点38槽道40密闭壁42部件44第二支撑件46供应容器48旋流室50滤网52储存室54粉末供给管56第一端部58第二端部60侧壁62空气返回管64第一端部66第二端部68顶部壁54A伸缩区段54B伸缩区段62A伸缩区段62B伸缩区段70穴72管口74第一轨道76底部壁78侧壁80开放顶部82顶部边缘84穴86第二轨道100侧向突出部。具体实施方式参考附图(其中遍及各种视图相同的参考标号表示相同的元件)，图1-4示出了用于执行本专利技术的制造方法的设备10。基础构件是具有构造成支撑一个或更多个建造平台16的支撑表面14的收集漏斗12、构造成供应粉末的粉末供应组件18、构造成接收来自粉末供应组件18的粉末，且使该粉末掉落到建造平台16上的粉末分配器20、用于平整掉落到建造平台16上的粉末的刮擦器22、构造成将包括在收集漏斗12中的粉末吹到粉末供应组件18中的吹风器24、用于熔化在建造平台上的平整的粉末的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种添加制造设备，包括：支撑表面，其构造成支撑在其上的建造平台；粉末分配器，其配置在所述支撑表面的上方，所述粉末分配器构造成分配粉末，且在所述支撑表面的上方可侧向地移动；刮擦器，其在所述建造平台的上方可移动，且构造成刮擦由所述粉末分配器分配在其上的粉末，以便在所述建造平台的上方提供粉末的层增量；以及定向能量源，其构造成以预定的样式熔化和熔融所述粉末的层增量。

【技术特征摘要】
2015.08.03 US 14/8161011.一种添加制造设备，包括：支撑表面，其构造成支撑在其上的建造平台；粉末分配器，其配置在所述支撑表面的上方，所述粉末分配器构造成分配粉末，且在所述支撑表面的上方可侧向地移动；刮擦器，其在所述建造平台的上方可移动，且构造成刮擦由所述粉末分配器分配在其上的粉末，以便在所述建造平台的上方提供粉末的层增量；以及定向能量源，其构造成以预定的样式熔化和熔融所述粉末的层增量。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分配器构造成以预定的流动速率分配粉末的连续流。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括粉末供应组件，其配置在所述支撑表面的上方，且构造成将粉末供应至所述粉末分配器，其中所述粉末分配器在所述粉末供应组件下面的第一位置和远离所述粉末供应组件的第二位置之间是可移动的。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，还包括构造成将不使用的粉末收集在其中的收集漏斗，其中所述收集漏斗限定所述支撑表面。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：SH伦杰斯，CX斯蒂芬森，CM威尔什，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US