具有密封室和低压操作大气的增材制造系统技术方案

本发明专利技术公开一种增材制造系统，所述增材制造系统包括可操作来形成具有低压操作大气的密封室的密封壳体以及在所述密封壳体内的增材制造构建壳体。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及增材制造系统，并且更具体地说涉及在真空内增材制造机器的操作。
技术介绍
增材制造(AM)机器通常利用构建室内的惰性气体或真空环境来减少操作期间熔化材料的潜在污染。电子束型机器通常利用构建室内的真空，而激光流化床型机器通常利用构建室内的恒定流量的惰性气体作为真空环境，可趋于使激光束变形并因此影响构建。尽管有效，此类处理室可能仍然允许具有相关联的水分、灰尘等的大气进入构建室。在构建室中泵送的近乎恒定流量的惰性气体或真空操作来最小化渗漏效应，然而污染仍然发生。
技术实现思路
根据本公开的一个公开非限制性实施方案的增材制造系统包括具有低压操作大气密封室的密封壳体和在密封壳体内的增材制造构建室。本公开的另一实施方案包括，其中密封室完全包含限定构建室的增材制造构建壳体。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括，其中低压操作大气为大约10^-2至10^-4托的局部压力。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括，其中低压操作大气为大约10^-3至10^-4托的局部压力。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括，其中构建室包含正压。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括，其中构建室接收惰性气体流。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括，其中构建室接收惰性气体流。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括，其中惰性气体流为每分钟大约10公升。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括与构建壳体连通的过滤系统。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括，其中过滤系统与惰性气体源连通以便将惰性气体传送到构建壳体中。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括，其中过滤系统在密封室内。根据本公开的一个公开非限制性实施方案的增材制造系统包括具有低压操作大气密封室的密封壳体；以及在密封壳体内的增材制造构建壳体，所述增材制造构建壳体与惰性气体流连通以便在所述增材制造构建壳体内形成正压构建室。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括，其中低压操作大气在操作期间为大约10^-3至10^-4托的局部压力。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括，其中构建室以每分钟大约10公升接收惰性气体流。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括与构建壳体连通的过滤系统。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括，其中过滤系统在密封壳体内。根据本公开的一个公开非限制性实施方案的操作增材制造系统的方法包括在增材制造构建室内增材地制造，所述增材制造构建室处于低压操作大气内。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括，其中低压操作大气形成在密封壳体内。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括，其中增材制造构建室被形成在增材制造构建壳体内，所述增材制造构建壳体完全被包含在密封壳体内。本公开的前述实施方案中的任一个的另一实施方案包括将惰性气体传送到增材制造构建壳体中。前述特征和元件可以各种组合非排他性地进行组合，除非另有明确指示。根据以下描述和附图，这些特征和元件及其操作将变得更为明显。然而，应理解下述描述和附图意图在本质上是示例性的并且是非限制性的。附图说明各种特征通过公开的非限制性实施方案的下述详述对于本领域技术人员将变得显而易见。附图中的部件不一定按比例绘制。此外，在附图中，相同参考标号贯穿若干视图始终指示对应部分。详细说明所附的附图可简述如下：图1为增材制造(AM)机器的示意性截面；并且图2为描绘增材制造(AM)机器的操作的流程图。具体实施方式图1示意性地示出增材制造(AM)系统20。增材制造系统20通常包括密封壳体22、构建壳体24、过滤系统26、惰性气体源28、泵系统30以及控制系统32。密封壳体22形成具有低压操作大气的密封室34，封闭室34包围由构建壳体24形成的至少一个构建室36，其中增材制造的工件W被增材地制造。应了解，尽管特定的系统被单独定义，但系统中的每个或任一个可通过硬件和/或软件被另外组合或分离。可在构建室36中执行增材制造技术，所述增材制造技术如但不限于，在由惰性气体源28生成的正压下操作的激光流化床、激光自由成形制造、激光粉末沉积、冷喷涂等。惰性气体包括但不限于氩、氮等。在一个实例中，惰性气体以每分钟大约10公升供应。密封室34处在由在控制系统32的控制下的泵系统30生成的低压操作大气。在一个实例中，所述操作大气可以是大约10^-2至10^-3托的压力。密封壳体22有利于从构建室36有效去除大气污染。在一个公开非限制性实施方案中，构建室24以及相关联的过滤系统26被包含在密封壳体22内。密封壳体22因此包含增材制造机器的一个或多个构建室34，导致更高质量的工件W和更少的惰性气体消耗。应了解，可以是污染源的各种其他系统，如过滤系统26或其部件可位于密封壳体22内。另外，由于其复杂性，相比于修复相对复杂的构建壳体24中的渗漏，修复相对不复杂的密封壳体22中的渗漏相对不太困难。过滤系统26通过延伸穿过密封壳体22的入口导管40从惰性气体源28接收惰性气体。惰性气体通过具有阀门44的导管42从惰性气体流过滤系统26被传送到构建室36，以便确保用于增材制造的干净环境。阀门44可响应于控制系统32被操作以便控制惰性气体的流动。惰性气体在构建室36内提供惰性气体环境并通过导管46排放回到过滤系统26。在激光熔化污染的惰性气体“气体凝析油”或惰性气体的混合物期间，金属粉末熔化/蒸发的产物以及还有粉末杂质燃烧的产物通过过滤系统被再循环。应当了解，可替代地或另外地提供各种传送路径。参考图2，操作系统20的方法100首先包括将密封壳体22内的操作大气泵抽降至，例如，大约10^-3至10^-4托的局部压力(步骤110)。接着，构建壳体24用来自惰性气体源28的惰性气体冲洗直到构建室36达到所希望的低含氧量(步骤120)。在一个实例中，大约200ppm(一百万分之一)。接着，进入构建室36的惰性气体流稳定在操作流速(步骤130)。密封壳体22的操作大气随后稳定在操作大气(步骤140)，所述操作大气，例如，可以是大约10^-2至10^-3托的局部压力。接着，开始增材制造技术(步骤150)。增材制造技术有利于相对复杂部件的制造以便最小化组件细节和多部件构造。增材制造工艺使用三维信息(例如，三维计算机模型)来制造或“生长”部件。三维信息被转化成多个薄片，每个薄片限定用于所述薄片的预定高度的部件的截面。尽管公开特定的增材制造工艺，但应了解使用逐层构造或增材制造的任何其他合适的快速制造方法可被替代地使用。在执行增材制造技术期间，响应于控制系统32通过操作泵系统30来控制密封壳体22内的操作大气。也就是说，增材制造技术的执行可改变密封壳体22内的压力，并因此基于例如被增材制造的工件材料的类型被补偿(步骤170)。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增材制造系统，其包括：密封壳体，其具有低压操作大气密封室；以及在所述密封壳体内的增材制造构建室。

【技术特征摘要】
2014.12.05 US 62/0879311.一种增材制造系统，其包括：
密封壳体，其具有低压操作大气密封室；以及
在所述密封壳体内的增材制造构建室。
2.如权利要求1所述的增材制造系统，其中所述密封室完全包含限定所述构建室的增材制造构建壳体。
3.如权利要求1所述的增材制造系统，其中所述低压操作大气为大约10^-2至10^-4托的局部压力。
4.如权利要求1所述的增材制造系统，其中所述低压操作大气为大约10^-3至10^-4托的局部压力。
5.如权利要求1所述的增材制造系统，其中所述构建室包含正压。
6.如权利要求5所述的增材制造系统，其中所述构建室接收惰性气体流。
7.如权利要求1所述的增材制造系统，其中所述构建室接收惰性气体流。
8.如权利要求7所述的增材制造系统，其中所述惰性气体流为每分钟大约10公升。
9.如权利要求2所述的增材制造系统，其还包括与所述构建壳体连通的过滤系统。
10.如权利要求9所述的增材制造系统，其中所述过滤系统与惰性气体源连通以便将所述惰性气体传送到所述构建壳体中。
11.如权利要求9所述的增材制造系统，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J奥特，S米罗内茨，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：美国;US