用于通过增材制造形成物件的设备和制造物件的方法技术

本公开大体上涉及用于在增材制造(AM)过程期间的化学气相沉积(CVD)的方法和设备。此类方法和设备可用于将化学标签嵌入到所制造物件中，且此类嵌入的化学标签可被发现用于防伪操作和通过多种材料的物件制造中。

Equipment and methods for making objects by adding materials

The present disclosure relates in general to methods and equipment for chemical vapor deposition (CVD) during augmentation manufacturing (AM) processes. Such methods and devices can be used to insert chemical labels into the manufactured objects, and such embedded chemical labels can be found to be used in anti-counterfeiting operations and in the manufacture of objects through a variety of materials.

【技术实现步骤摘要】
用于通过增材制造形成物件的设备和制造物件的方法
本公开大体上涉及用于在增材制造(AM)过程期间的化学气相沉积(chemicalvapordeposition，CVD)的方法和设备。
技术介绍
与减材制造(subtractivemanufacturing)方法相比，增材制造(AM)或增材印刷过程通常涉及堆积一种或多种材料以形成网状或近似网状(NNS)物件。尽管“增材制造”是工业标准术语(ASTMF2792)，但AM涵盖以多种名称公知的多种制造和成型技术，其中包括自由成形制造、3D打印、快速成型/加工等。AM技术能够由范围广泛的材料制造复杂部件。一般来说，独立物件能够通过计算机辅助设计(CAD)模型制造。特定类型的AM过程使用例如激光束等电磁辐射来熔融或烧结粉末材料，从而形成固体三维物件。图1中展示用于使用粉末构建材料的AM的设备的实例。设备140通过使用由源150产生的能量束170烧结或熔融粉末材料(未展示)以逐层方式构建物件或物件的部分，例如物件152，所述源可例如为用于产生激光束的激光器或在电流流动通过时发射电子的长丝。通过能量束熔融的粉末由储存器156供给并且使用在方向164上行进的重涂臂146将这样的粉末均匀地散布在粉末床142上方，以将粉末保持在水平148处并且将在粉末水平148之上延伸的过量粉末材料移除到废物容器158。在例如激光振镜扫描器162的辐射发射导向装置的控制下，能量束170烧结或熔融构建的物件的横截面层。振镜扫描器162可包括例如多个可移动镜面或扫描透镜。扫描能量束的速度是关键的可控制过程参数，影响递送到特定斑点的能量的数量。典型的能量束扫描速度约为每秒10到1000毫米。构建平台144下降并且另一层粉末散布在粉末床和被构建的物件之上，之后通过激光器150连续熔融/烧结粉末。举例来说，粉末层的厚度通常为10到100微米。重复所述过程，直到物件152由熔融/烧结粉末材料完全建成为止。能量束170可以由计算机系统控制，所述计算机系统包括处理器和存储器(未展示)。计算机系统可以确定每一层的扫描模式并且控制能量束170以根据扫描模式辐照粉末材料。在完成物件152的制造后，可以将多个后处理程序施加于物件152。后处理程序包括例如通过吹气或抽真空来移除过量粉末。其它后处理程序包括应力消除热处理过程。此外，热和化学后处理程序能够用于对物件152进行表面处理。大多数商用AM机器允许仅由单个部件材料构建部件。举例来说，图1中所说明的系统的粉末床142和粉末储存器156使得仅单个粉末材料原料用于制造部件。在许多状况下，将一种或多种额外材料并入到所述部件中可以是合乎需要的。举例来说，可在增材过程期间将涂层添加到部件以用于耐磨性或耐化学性，从而排除后处理操作的需要。随着AM技术的快速成熟，更精确的打印机和建模工具可以成本降低的方式变得可获得。因此，物件的便宜复制品可涌入市场，且此类复制品相较于原始纯牌产品可具有较差质量。然而，在对完整物件的单个目视检查之后，客户和制造商可能都不能够区分原物与复制品。因此，需要在AM过程期间能够通过不同标签以化学方式或以物理方式标记表面上或下方的各部分，以有助于客户和制造商两者区别原始纯牌产品与廉价的较差复制品。
技术实现思路
下文呈现本公开的一个或多个方面的简化概述，以便提供对此些方面的基本理解。此概述并非所有所预期方面的广泛综述，且既不希望指明所有方面的关键或决定性要素，也不希望划定任何或所有方面的范围。其目的在于以简化形式展示一个或多个方面的一些概念，以引出下文呈现的更详细描述。一方面，本公开涉及用于制造物件的方法，包括(a)熔合(fusing)构建材料的给定层的至少一部分以形成至少一个熔合区域；(b)提供构建材料的后续层；(c)重复步骤(a)和(b)直到形成所述物件为止；以及(d)在形成所述物件期间或之后通过化学气相沉积而沉积第二材料的至少一个步骤。在一些方面中，熔合构建材料的给定层的至少一部分包括固化所述构建材料。在一些方面中，固化所述构建材料包括熔合金属粉末。在一些方面中，固化所述构建材料包括聚合所述构建材料。在一些方面中，熔合构建材料的所述给定层的至少一部分包括对所述构建材料进行粘合剂喷射。在一些方面中，所述构建材料为聚合物、陶瓷浆料、金属浆料或金属粉末。在一些方面中，相较于在熔合状态下的所述构建材料，所述第二材料对x射线辐射更为不透明，对放射性更为不透明，在熔合状态下具有如通过计算机断层(CT)扫描所测量的相较于所述构建材料的不同吸收能量，具有不同机械磨损性质，具有更高抗腐蚀性，具有不同红外(IR)发射率，具有不同IR吸收率或反射率，具有不同紫外(UV)吸收率或反射率，具有不同次级x射线发射能量分布曲线，具有不同中子散射分布曲线，具有不同表面能，具有不同摩擦系数，具有不同导热性，具有不同声传播性质，具有不同抗疲劳性，具有不同耐磨性，具有不同摩擦学，具有不同导电性或具有不同表面性质。在一些方面中，所述第二材料相较于固化状态下的构建材料具有不同密度。在一些方面中，所述第二材料与熔合状态下的构建材料具有不同机械磨损性质。在一些方面中，所述第二材料相较于构建材料具有更高抗腐蚀性。在一些方面中，所述第二材料与构建材料具有不同导电性。在一些方面中，所述固化使用激光源。在一些方面中，所述固化使用电子束源。在一些方面中，所述第二材料通过等离子体增强化学气相沉积而沉积；其中通过选自两个或多于两个弧形电极、螺旋谐振器或电子回旋谐振等离子体反应器的至少一个产生和/或加强所述等离子体。在一些方面中，在步骤(d)处，释放蒸气，其中在距构建材料的所述层中的一个或多个的至少一部分不超过15cm处包括或释放所述蒸气。另一方面，本公开涉及用于增材制造的设备，包括：用于熔合构建材料的至少一个熔合源；和可在至少两个维度上移动的化学气相沉积(CVD)单元。在一些方面中，所述熔合源为电子束源。在一些方面中，所述熔合源为激光源。在一些方面中，所述熔合源被配置成用于粘合剂喷射。在一些方面中，所述CVD单元包括：至少一个等离子体源，选自两个或多于两个弧形电极、螺旋谐振器或电子回旋谐振等离子体反应器；至少一个气体入口；以及至少一个气体喷嘴，远离所述至少一个气体入口而延伸。在一些方面中，所述CVD单元进一步包括包覆所述至少一个等离子体源、所述至少一个气体入口和所述至少一个气体喷嘴的外壳。在一些方面中，所述设备进一步包括重涂机构，包括重涂臂。在一些方面中，所述重涂臂包括重涂叶片。在一些方面中，所述CVD单元在所述重涂臂上。在一些方面中，所述CVD单元在定位单元上。在一些方面中，所述构建材料为聚合物、陶瓷浆料、金属浆料或金属粉末。在一些方面中，所述设备进一步包括振镜扫描器。本申请技术方案1涉及一种用于制造物件的方法，包括：(a)熔合构建材料的给定层的至少一部分以形成至少一个熔合区域；(b)提供构建材料的后续层；(c)重复步骤(a)和(b)直到形成所述物件为止；以及(d)在形成所述物件期间或之后通过化学气相沉积沉积第二材料的至少一个步骤。本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的方法，其中，熔合构建材料的给定层的至少一部分包括固化所述构建材料。本申请技术方案3涉及根据技术方案2所述的方法，其中，固化所述构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造物件的方法，包括：(a)熔合构建材料的给定层的至少一部分以形成至少一个熔合区域；(b)提供构建材料的后续层；(c)重复步骤(a)和(b)直到形成所述物件为止；以及(d)在形成所述物件期间或之后通过化学气相沉积沉积第二材料的至少一个步骤。

【技术特征摘要】
2017.06.23 US 15/6319551.一种用于制造物件的方法，包括：(a)熔合构建材料的给定层的至少一部分以形成至少一个熔合区域；(b)提供构建材料的后续层；(c)重复步骤(a)和(b)直到形成所述物件为止；以及(d)在形成所述物件期间或之后通过化学气相沉积沉积第二材料的至少一个步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：熔合构建材料的给定层的至少一部分包括固化所述构建材料。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：固化所述构建材料包括熔合金属粉末。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：固化所述构建材料包括聚合所述构建材料。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述熔合构建材料的所述给定层的至少一部分包括对所述构建材料进行粘合剂喷射。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述构建材料为聚合物、陶瓷浆料、金属浆料或金属粉末。7.根据权利要求1所...

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