用于加性制造的方法和具有粉末移除端口的支承技术

本公开一般涉及在构建对象的过程中利用粉末移除端口的用于加性制造（AM）的方法以及将在这些AM过程内使用的包含粉末移除端口的新颖的支承结构。对象包含限定未熔合粉末的区域的壁。粉末移除端口包含与壁中的开口对准而允许移除粉末的至少一个管。方法包含经由至少一个管而将未熔合粉末从封闭空间移除。

Method for additive manufacturing and support with powder removal port

The present disclosure generally relates to methods for utilizing additive powder manufacturing (AM) by using powder removal ports during construction of objects, and novel support structures including powder removal ports used in these AM processes. The object contains walls that limit the area of the fusion powder. The powder removal port includes at least one tube that allows the removal of the powder to be aligned with an opening in the wall. The method includes removing the fusion powder from the enclosed space by at least one tube.

【技术实现步骤摘要】
用于加性制造的方法和具有粉末移除端口的支承
本公开一般涉及在构建对象的过程中利用支承结构的用于加性制造(AM)的方法，以及将要用在这些AM过程内的新颖的支承结构。专利技术背景与减性(subtractive)制造方法形成对照，AM过程通常涉及一个或多个材料的积聚，其用来制作净形或者近净形(NMS)对象。虽然“加性制造”是工业标准术语(ASTMF2792)，但是AM囊括在多种名称下已知的各种制造和原型制作技术，包含自由成型制作、3D印刷、快速原型制作/加工等。AM技术能够根据各种各样的材料来制作复合组件。通常，独立对象能够根据计算机辅助设计(CAD)模型来制作。一种特定类型的AM过程使用能量束、例如电子束或电磁辐射(例如激光束)来烧结或熔融粉末材料，从而创建固体三维对象，其中粉末材料的微粒结合在一起。例如工程塑料、热塑弹性体、金属和陶瓷的不同材料系统被使用。激光烧结或熔融是一种用于功能原型和工具的快速制作的著名AM过程。应用包含复杂加工件、熔模铸造的图案、注射模塑和拉模铸造的金属铸型以及砂型铸造的铸型和型芯的直接制造。用来增强设计周期期间的概念的传递和测试的原型对象的制作是AM过程的其他的常见使用。选择性激光烧结、直接激光烧结、选择性激光熔融和直接激光熔融是用来表示通过使用激光束烧结或熔融细粉来产生三维(3D)对象的常见工业术语。例如，美国专利号4863538和美国专利号5460758描述常规激光烧结技术。更准确来说，烧结需要在低于粉末材料的熔点的温度下熔合(凝聚)粉末的微粒，而熔融需要完全熔融粉末的微粒，以形成固体均质体。与激光烧结或激光熔融关联的物理过程包含到粉末材料的热传递，并且然后烧结或熔融粉末材料。虽然激光烧结和熔融过程能够应用于宽范围的粉末材料，但是尚未充分理解生产路线(route)的科学和技术方面、例如烧结或熔融速率以及在层制造过程期间的处理参数对微结构演进的影响。这种制作方法伴随有热、质量和动量传递的多种模式以及使过程极为复杂的化学反应。图1是示出用于直接金属激光烧结(DMLS)或直接金属激光熔融(DMLM)的示范常规系统100的截面图的示意图。设备100通过使用由源、例如激光器120所生成的能量束136烧结或熔融粉末材料(未示出)按照逐层方式来构建对象、例如部件122。将要由能量束所熔融的粉末由贮存器126来供应，并且使用重涂器臂116均匀遍布于构建板114之上，以将粉末保持在水平118处，并且将延伸于粉末水平118上方的多余粉末材料移除到废物容器128。能量束136烧结或熔融在检流计扫描仪132的控制下构建的对象的截面层。降低构建板114，并且另一个粉末层遍布于构建板和所构建的对象之上，后面是由激光器120对粉末的连续熔融/烧结。该过程重复进行，直到部件122由熔融/烧结的粉末材料完全构成。激光器120可由包含处理器和存储器的计算机系统来控制。计算机系统可确定每层的扫描图案，并且控制激光器120按照扫描图案来辐照粉末材料。在部件122的制作完成之后，各种后处理规程可应用于部件122。后处理规程包含通过例如吹风或真空处理来移除未熔合粉末。其他后处理规程包含应力释放过程。另外，机械、热和化学后处理规程能够用来抛光部件122。本专利技术的专利技术者已发现，加性制造技术可以用来创建对象、支承结构或其组合,其限定封闭空间。封闭空间可以保持粉末，该粉末可以通过后处理操作而移除。在一些情况下，可以在后处理规程期间使所保持的粉末被烧结，从而使得更难以移除所保持的粉末。鉴于上述，能够领会，存在与AM技术关联的问题、缺陷或缺点，并且如果支承对象的改进方法和支承结构可用将会是合乎需要的。
技术实现思路
下面提出一个或多个方面的简化概述，以便提供对这类方面的基本理解。这个概述不是所有预期的方面的广泛概观，并且预计既不识别所有方面的关键或临界元素，也不描绘任何或所有方面的范围。其目的是要以简化形式提出一个或多个方面的一些概念，作为稍后提出的更详细描述的序言。在一个方面中，本公开提供用于制作对象的方法。方法包含：（a）辐照粉末床中的粉末层，以形成熔合的区域；（b）在粉末床之上提供随后的粉末层；以及（c）重复步骤（a）和（b），直到在粉末床中形成对象和至少一个管，其中，对象包含壁和对象内的未熔合粉末的区域以及使未熔合粉末的区域暴露的壁中的开口。管与壁中的开口对准。方法还包含（d）经由管而从未熔合粉末的区域移除未熔合粉末。在回顾随后的详细描述时，本专利技术的这些和其他方面将变得更全面理解。本专利技术提供一组技术方案,如下:1．一种用于制作对象的方法，包括：（a）辐照粉末床中的粉末层，以形成熔合区域；（b）在所述粉末床之上提供随后的粉末层；以及（c）重复步骤（a）和（b），直到在所述粉末床中形成所述对象和至少一个管，其中，所述对象包含壁和所述对象内的未熔合粉末的区域以及使未熔合粉末的所述区域暴露的所述壁中的开口，所述管与所述壁中的所述开口对准；以及（d）经由所述管而将未熔合粉末从所述对象的内部移除。2．如技术方案1所述的方法，其中，所述管通过未熔合粉末的部分与所述对象分离。3．如技术方案2所述的方法，其中，所述未熔合粉末的所述部分为至少0.003英寸。4．如技术方案1所述的方法，其中，所述管贯穿支承结构与所述对象之间的未熔合粉末的区域。5．如技术方案4所述的方法，其中，所述管与所述对象之间的间隔小于所述支承结构与所述对象之间的距离的一半。6．如技术方案4所述的方法，其中，所述支承结构包含第二壁，并且，所述管贯穿所述第二壁。7．如技术方案1所述的方法，其中，所述支承结构包含具有多个支承之间的未熔合粉末的所述多个支承，并且，其中，所述管从所述多个支承外部的位置延伸至与所述对象相邻的位置。8．如技术方案1所述的方法，其中，所述支承结构为矩阵支承。9．如技术方案1所述的方法，其中，所述管包含在所述管面的固体垂直支承。10．如技术方案1所述的方法，进一步包括使所述支承结构和所述对象振动，以使所述未熔合粉末松开。11．如技术方案1所述的方法，其中，所述开口包含从未熔合粉末的所述区域延伸至所述对象的外表面的通道。12．如技术方案11所述的方法，其中，所述管与所述通道对准，以形成从未熔合粉末的所述区域至所述支承结构外部的位置的连续路径。13．如技术方案1所述的方法，其中，移除所述未熔合粉末包括将气体吹过所述管。14．如技术方案1所述的方法，其中，移除所述未熔合粉末包括对通过所述管的所述未熔融粉末进行真空处理。15．如技术方案1所述的方法，其中，所述支承结构包含第二管，其中，移除所述未熔合粉末包括将气体吹过所述第一管并且对通过所述第二管的所述未熔合粉末进行真空处理。本专利技术提供另一组技术方案,如下:1．一种用于制作对象的方法，包括：（a）辐照粉末床(112)中的粉末层，以形成熔合区域；（b）在所述粉末床之上提供随后的粉末层；以及（c）重复步骤（a）和（b），直到在所述粉末床中形成所述对象(300)和至少一个管(210)，其中，所述对象包含壁(308)和所述对象内的未熔合粉末的区域(302)以及使未熔合粉末的所述区域暴露的所述壁中的开口(304)，所述管与所述壁中的所述开口对准；以及（d）经由所述管而将未熔合粉末从所述对象的内部移除。2．如技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制作对象的方法，包括：（a）辐照粉末床(112)中的粉末层，以形成熔合区域；（b）在所述粉末床之上提供随后的粉末层；以及（c）重复步骤（a）和（b），直到在所述粉末床中形成所述对象(300)和至少一个管(210)，其中，所述对象包含壁(308)和所述对象内的未熔合粉末的区域(302)以及使未熔合粉末的所述区域暴露的所述壁中的开口(304)，所述管与所述壁中的所述开口对准；以及（d）经由所述管而将未熔合粉末从所述对象的内部移除。

【技术特征摘要】
2016.02.11 US 15/0419801.一种用于制作对象的方法，包括：（a）辐照粉末床(112)中的粉末层，以形成熔合区域；（b）在所述粉末床之上提供随后的粉末层；以及（c）重复步骤（a）和（b），直到在所述粉末床中形成所述对象(300)和至少一个管(210)，其中，所述对象包含壁(308)和所述对象内的未熔合粉末的区域(302)以及使未熔合粉末的所述区域暴露的所述壁中的开口(304)，所述管与所述壁中的所述开口对准；以及（d）经由所述管而将未熔合粉末从所述对象的内部移除。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述管通过未熔合粉末的部分(314)与所述对象分离。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述未熔合粉末的所述部分为至少0.003英寸。...

【专利技术属性】
技术研发人员：D约尔格，N邓罕，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US