增材制造设备和用于此类设备的气体流动装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于增材制造设备的流动装置，其中材料以逐层的方式被固化以构建零件。该流动装置包括第一构件(121a，221a)和第二构件(121d，221d)，在该第一构件中具有至少一个入口孔口(113a，213a)，在该第二构件中具有三个或更多个下游孔口(113d，213d)。该第一构件和第二构件(113a，13d，213a，213d)被连接成使得该第二构件(121d，221d)的下游孔口(113d，213d)与该第一构件(121a，221a)的入口孔口(113a，213a)处于流体连通，其中从该入口孔口(113a，213a)至每个下游孔口(113d，213d)的最短的流体路径基本上相同。

Equipment for the manufacture of material and the gas flow device for such equipment

The present invention relates to a flow device for a material making equipment, in which the material is solidified in a layer by layer to construct the part. The flow device includes the first component (121a, 221A) and the second component (121d, 221D), which has at least one entry hole (113a, 213a) in the first component, and there are three or more downstream orifices (113d, 213d) in the second component. The first and second members (113a, 13D, 213a, 213d) are connected to the second component (121d, 221D) downstream of the orifice (113d, 213d) and the first member (121a, 221A) the entrance orifice (113a, 213a) is in fluid communication, which from the entrance orifice (113a. 213a (113d) to each downstream orifice, 213d) the shortest path basically the same fluid.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增材制造设备和用于此类设备的气体流动装置
本专利技术涉及一种增材制造设备和用于此类设备的流动装置。本专利技术尤其但不排他地应用于选择性激光熔化(SLM)和选择性激光烧结(SLS)的设备。
技术介绍
用于生产部件的增材制造方法或快速原型成型方法包括使用聚焦的激光束或电子束对材料(例如粉末材料)进行逐层固化。在SLM或SLS中，使粉末层沉积在构建室中，并且使聚焦的激光束在与部件的横截面对应的粉末层的部分上扫描，该粉末层的部分被构造成使得在激光扫描过的点处的粉末通过烧结或熔化而被固化。在对层进行固化之后，构建表面减低了一个新固化的层的厚度，并且根据需要将另外一层粉末在表面上摊开并固化。典型地，激光束将通过室中的窗口而进入该室。在材料(特别是金属)的SLM/SLS过程中，在构建室中可以产生大量的冷凝物。这种冷凝物应从构建室中移除以防出现不期望的效应，比如冷凝物沉降在并且被整合到正在被构建的部件中和/或冷凝物阻塞窗口，激光束通过该窗口进入室中。已知通过引入气流通过室而将冷凝物从构建室移除，冷凝物被夹带在该气流中，冷凝物随着通过排气口的气流而离开该室。US6215093披露了经由喷嘴将保护性气体流引导至熔点。该喷嘴与激光束一起行进。DE102004031881Al披露了提供具有多个吸入孔口的环形装置。提供喷嘴以向环形装置的内部提供气流。US6583379披露了第一入口孔口和第一出口孔口用于提供跨处理室的底部的保护性气体流，以及第二入口孔口邻近于束流注入窗口以保护该束流注入窗口不被来自区域相互作用的气体成分所污染。US5876767披露了一种环形喷嘴，该环形喷嘴被安排成邻近于透镜的面向工作平面的像侧表面。环形喷嘴的出口相对于像侧表面定向，使得排出的流沿着像侧表面朝向中心切向地移动。气体朝向透镜的中心并且由此在朝向工作平面的方向上径向地流动。US2009/0266803A1披露了一种用于提供跨过联接窗口的气流的装置，激光通过该联接窗口进入处理室。第一间隙供应第一气体，该第一气体在联接窗口的表面上基本上切向地移动。第二间隙设置在壁区段中，该壁区段具有中空圆柱体区段的形状，使得从第二间隙逸出的气体首先流入由该区段形成的凹槽中，并且获得朝向工作平面的向下的动量。在经过中空圆柱体区段的边缘之后，气体基本上平行地沿着表面以距该联接窗口的表面一定的距离流动。据称该装置产生跨过该窗口的略微混合的两个基本上呈层流的流。已经发现，产生平行于窗口的气流的安排可以将携带气体的冷凝物夹带到使冷凝物紧密靠近窗口的流中。此外，期望的是提供一种气体喷嘴，该气体喷嘴在其宽度上提供相等的气体速度，以实现通过构建室的均匀的气体流动。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种增材制造设备，其中材料以逐层的方式被固化以构建零件，该增材制造设备包括构建室，该构建室具有窗口、用于产生能量束的辐射源、下部气体喷嘴和排气口、以及位于该下部气体喷嘴上方的上部气体喷嘴，该能量束可被传送穿过该窗口而用于将材料固化在工作平面中，该下部气体喷嘴和排气口被安排成用于产生跨该工作平面的气刀，该上部气体喷嘴被定向成使得从该上部气体喷嘴排出的气体射流被引导向下远离该窗口的内表面，使得冷凝物能够被夹带在该射流中并且被携带至该排出口。以此方式，防止了由固化过程产生的未被该气刀捕获的冷凝物通过该气体射流沉降在该窗口的内表面上(从加压气体直接形成的气体流被挤出该上部气体喷嘴中的孔口)。已经发现，引导邻近于窗口位置的气体射流远离窗口的内表面，与引导平行于该内表面的气体射流相比，降低了沉降在该窗口上的冷凝物的量。该上部气流喷嘴可以被定向成用于在该构建室中产生朝向该排气口引导的气体射流。例如，该气体射流可以被引导成与该工作平面成锐角。可替代地，该上部气流喷嘴或另外的上部气流喷嘴可以被定向成用于在该构建室中产生垂直于该工作平面的气体射流。通过引导该气体射流朝向该排气口向下并且远离该窗口的内表面，夹带在该射流中的冷凝物被携带远离该内表面至抽取点而不是沿着包括横越该窗口的内表面的路径。该或每个上部气体喷嘴可以包括用于产生该气体射流的一个或多个孔口。垂直于该或每个孔口的法线可以在朝向该排气口向下并且远离该窗口的内表面的方向上延伸。该上部气体喷嘴可以包括通至该或每个孔口的通路，在该孔口处与该通路的壁相切的切线相对于该光学窗口的内表面成角度以便在要求的方向上产生该气体射流。该或每个上部气体喷嘴可以位于邻近于该光学窗口。该气流喷嘴可以位于该窗口的与该排气口相反的一侧上。以此方式，该气体射流可以阻塞冷凝物从该工作平面至该窗口的直接路径。该或每个上部气流喷嘴可以包括一个或多个孔口，用于产生延伸跨过该窗口的宽度的片状气体射流。优选地，该或每个上部气体流动装置包括多个出口孔口，该多个出口孔口延伸跨过该构建室的宽度。该或每个上部气体喷嘴可以包括第一构件和第二构件，在该第一构件中具有至少一个入口孔口，在该第二构件中具有三个或更多个下游孔口，这些下游孔口与该入口孔口处于流体连通，使得从该入口孔口至每个下游孔口的最短的流体路径基本上相同。相应地，在第二方面中，提供了一种用于增材制造设备的流动装置，其中材料以逐层的方式被固化以构建零件，该流动装置包括第一构件和第二构件，在第一构件中具有至少一个入口孔口并且在第二构件中具有三个或更多个下游孔口，该第一构件和第二构件被连接成使得该第二构件的下游孔口与该第一构件的入口孔口处于流体连通，其中从该入口孔口至每个下游孔口的最短的流体路径基本上相同。该或每个上部气体喷嘴/流动装置可以包括该第一构件与该第二构件之间的至少一个中间构件，在该至少一个中间构件中具有多个中间孔口，这些中间孔口中的两个或更多个与该第一构件的入口孔口处于流体连通，并且每个中间孔口与该第二构件的下游孔口中的两个或更多个处于流体连通。该上部气体喷嘴/流动装置可以包括多个中间构件，每个中间构件的中间孔口中的两个或更多个与该中间构件的相同中间孔口或者与该第一构件的入口孔口处于流体连通，该第一构件在上游方向上紧接在那个中间构件之前。在一个实施例中，该上部气流喷嘴/流动装置的构件包括一系列同心圆柱体，这一系列同心圆柱体的孔口沿着这些同心圆柱体的长度间隔开。每个圆柱体的孔口可以围绕这些同心圆柱体的中央轴线从该系列中相邻的圆柱体的孔口偏移180度。在另一个实施例中，该上部气流喷嘴/流动装置的构件包括多个板，其中在每对板之间夹有分隔构件，该分隔构件为每对板中的孔口之间的气体流动提供通路。该或每个分隔构件可以包括板，在该板中具有一个或多个槽缝，用于限定该一个或多个通路。该或每个槽缝可以包括一组连接的纵向臂，这些臂具有相等的长度并且在不同的方向上延伸，其中在每对相邻臂之间具有相等的角度(就像正多边形的全套半径一样)。在一个实施例中，该上部气体喷嘴/流动装置的该或每个下游孔口可以包括该增材制造设备的构建室的顶部或壁中的孔口。在一个实施例中，该上部气体喷嘴/流动装置的每个构件被固定在一起以便形成该构建室的顶部或壁。在另一个实施例中，该或每个上部气体喷嘴/流动装置可以包括气体流动装置，该气体流动装置与该构建室分离并且位于该构建室中。以此方式，该上部气体喷嘴/流动装置可以从该构建室移除，用于清洁/替换和/或重新定位该构建室中的流动装置的孔口。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于增材制造设备的流动装置，其中材料以逐层的方式被固化以构建零件，所述流动装置包括第一构件和第二构件，在所述第一构件中具有至少一个入口孔口，在所述第二构件中具有三个或更多个下游孔口，所述第一构件和第二构件被连接成使得所述第二构件的下游孔口与所述第一构件的入口孔口处于流体连通，其中从所述入口孔口至每个下游孔口的最短的流体路径基本上相同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.23 GB 1513006.5;2016.01.22 GB 1601193.41.一种用于增材制造设备的流动装置，其中材料以逐层的方式被固化以构建零件，所述流动装置包括第一构件和第二构件，在所述第一构件中具有至少一个入口孔口，在所述第二构件中具有三个或更多个下游孔口，所述第一构件和第二构件被连接成使得所述第二构件的下游孔口与所述第一构件的入口孔口处于流体连通，其中从所述入口孔口至每个下游孔口的最短的流体路径基本上相同。2.根据权利要求1所述的流动装置，所述流动装置包括在所述第一构件与所述第二构件之间的至少一个中间构件，在所述至少一个中间构件中具有多个中间孔口，所述中间孔口中的两个或更多个与所述第一构件的入口孔口处于流体连通，并且每个中间孔口与所述第二构件的下游孔口中的两个或更多个处于流体连通。3.根据权利要求2所述的流动装置，所述流动装置包括：多个中间构件，每个中间构件的中间孔口中的两个或更多个与第一构件在上游方向上紧接于其之前的中间构件的同一中间孔口处于流体连通或者与所述第一构件的入口孔口处于流体连通。4.根据权利要求1至3中任一项所述的流动装置，所述流动装置包括一系列的具有孔口的同心圆柱体，所述孔口沿着所述同心圆柱体的长度间隔开。5.根据权利要求4所述的流动装置，其中，每个圆柱体的孔口关于这些同心圆柱体的中央轴线从所述系列中相邻的圆柱体的孔口偏移180度。6.根据权利要求1至3中任一项所述的流动装置，其中，所述构件包括多个板，其中在每对板之间夹有分隔构件，所述分隔构件为每对板中的孔口之间的气体流动提供通路。7.根据权利要求6所述的流动装置，其中，所述分隔构件或每个分隔构件包括板，在所述板中具有一个或多个槽缝，用于限定所述一个或多个通路。8.根据权利要求7所述的流动装置，其中，所述槽缝或每个槽缝包括一组经连接的纵向臂，所述臂具有相等的长度并且在不同的方向上延伸，其中在每对相邻臂之间具有相等的角度。9.根据以上权利要求中任一项所述的流动装置，其中，所述下游孔口或每个下游孔口包括所述增材制造设备的构建室的顶部或壁中的孔口。10.根据以上权利要求中任一项所述的流动装置，其中，所述流动装置包括加热装置和/或冷却装置，用于对所述第一构件、第二构件和/或中间构件的材料进行加热/冷却。11.一种增材制造设备，其中，材料以逐层的方式被固化以构建零件，所述增材制造设备包括根据权利要求1至10中任一项所述的流动装置。12.一种制造用于增材制造设备的流动装置的方法，其中，材料以逐层的方式被固化以构建零件，所述方法包括在第一构件中形成至少一个入口孔口并且在第二构件中形成三个或更多个下游孔口，并且将所述第一构件和第二构件连接在一起以使得所述第二构件的下游孔口与所述第一构件的入口孔口处于流体连通，其中从所述入口孔口至每个下游孔口的最短的流体路径基本上相同。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一构件和第二构件包括薄壁构件，并且所述孔口是通过将材料从所述薄壁构件移除而形成的。14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法，所述方法包括形成至少一个中间构件，并且将所述第一构件、第二构件和所述至少一个中间构件连接在一起，其中所述至少一个中间构件在所述第一构件与所述第二构件之间，使得所述中间孔口中的两个或更多个与所述第一构件的入口孔口处于流体连通，并且每个中间孔口与所述第二构件的下游孔口中的两个或更多个处于流体连通。15.根据权利要求14所述的方法，所述方法包括形成多个中间构件，并且将所述第一构件、第二构件和中间孔口中的两个或更多个连接在一起，其中所述多个中间构件在所述第一构件与所述第二构件之间，使得每个中间构件的中间孔口中的两个或更多个与所述中间构件的相同中间孔口或者与所述第一构件的入口孔口处于流体连通，所述第一构件在上游方向上紧接在那个中间构件之前。16.一种增材制造设备，其中，材料以逐层的方式被固化以构建零件，所述增材制造设备包括构建室，所述构建室具有窗口、用于产生能量束的辐射源、下部气体喷嘴和排气口、以及位于所述下部气体喷嘴上方的上部气体喷嘴，所述能量束可被传送穿过所述窗口而用于将材料固化在工作平面中，所述下部气体喷嘴和排气口被安排成用于产生跨所述工作平面的气刀，所述上部气体喷嘴被定向成使得气体射流被引导向下远离所述窗口的内表面，使得冷凝物能够被夹带在所述射流中并且被携带至所述排出口。17.根据权利要求16所述的增材制造设备，其中，所述上部气流喷嘴被定向成用于在所述构建室中产生朝向所述排气口引导的气体流射流。18.根据权利要求17或权利要求16所述的增材制造设备，其中，所述上部气体喷嘴位于邻近于所述光学窗口。19.根据权利要求16至18中任一项所述的增材制造设备，其中，所述气体射流被引导成与所述工作平面成锐角。20.根据权利要求19所述的增材制造设备，其中，所述气流喷嘴位于所述窗口的与所述排气口相反的一侧上。21.根据权利要求19或权利要求20所述的增材制造设备，其中，所述上部气流喷嘴包括用于产生片状气体射流的一个或多个孔口，所述片状气体射流延伸跨过所述窗口的宽度。22.根据权利要求17或权利要求18所述的增材制造设备，其中，所述上部气流喷嘴被定向成用于在所述构建室中产生垂直于所述工作平面的气体流射流。23.根据权利要求16至22中任一项所述的增材制造设备，其中，所述上部气体喷嘴包括用于产生所述气体射流的一个或多个孔口。24.根据权利要求23所述的增材制造设备，其中，垂直于所述孔口或每个孔口的法线在朝向所述排气口向下并且远离所述窗口的内表面的方向上延伸。25.根据权利要求23所述的增材制造设备，其中，所述上部气体喷嘴包括通至所述或每个孔口的通路，在所述孔口处与所述通路的壁相切的切线相对于所述光学窗口的内表面成角度以便在要求的方向上产生所述气体射流。26.根据权利要求16至25中任一项所述的增材制造设备，其中，所述上部气体喷嘴是一种流动装置，所述流动装置包括第一构件和第二构件，在所述第一构件中具有至少一个入口孔口，在所述第二构件中具有三个或更多个下游孔口，所述下游孔口与所述入口孔口处于流体连通，使得从所述入口孔口至每个下游孔口的最短的流体路径基本上相同。27.根据权利要求26所述的增材制造设备，所述流动装置包括所述第一构件与所述第二构件之间的至少一个中间构件，在所述至少一个中间构件中具有多个中间孔口，所述中间孔口中的两个或更多个与所述第一构件的入口孔口处于流体连通，并且所述第二构件的下游孔口中的两个或更多个与所述至少一个中间构件的相同中间孔口处于流体连...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·约翰·萨克利夫，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB