用粉末材料进行添加制造的方法及装置制造方法及图纸

一种用于建构一三维生坯压实体的系统，包括：一打印站，配置为在一建构表面上打印一掩模图形，其中所述掩模图形由一可凝固的材料形成；一粉末输送站，配置为在所述掩模图形上施加一粉末材料层；一模压站，用于压实由所述粉末材料形成的所述粉末材料层及所述掩模图形；以及一工件台，配置为重复地将一建构托盘推送至所述打印站、所述粉末输送站及所述模压站中的每一个，以建构数个层，所述数个层共同形成所述三维生坯压实体。

Method and Device for Adding and Manufacturing Powder Material

A system for constructing a three-dimensional green compact entity includes: a printing station configured to print a mask pattern on a construction surface, wherein the mask pattern is formed of a solidifying material; a powder conveying station configured to apply a powder material layer on the mask pattern; and a molding station for compacting the powder material layer formed by the powder material. The mask pattern and a worktable are configured to repeatedly push a construction tray to each of the printing station, the powder conveying station and the moulding station to construct several layers, which together form the three-dimensional green compact entity.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用粉末材料进行添加制造的方法及装置相关申请本申请主张于2016年4月11日提交的美国临时专利申请号62/320,655及2017年3月20日提交的美国临时专利申请号62/473,605的优先权，其中的内容通过引用整体并入本文。
及
技术介绍
在本专利技术的一些实施例中，本专利技术涉及具有数个粉末材料层的三维(3D)打印(threedimensionalprinting)，更具体地但非排他性地，涉及用粉末金属作为所述建构材料的金属物体的3D打印。已知许多种使用连续的粉末材料层进行3D打印制造数种固态物体的不同方法。一些已知的3D打印技术基于所述物体的一3D模型选择性地施加一液体粘合剂材料，将所述材料逐层地结合在一起以形成一固体结构。在一些制程中，所述物体被加热及/或烧结(sintered)，以在所述建构过程结束时进一步加强所述材料的粘合。选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering,SLS)使用一激光(laser)作为所述电源以烧结粉末材料层。控制所述激光以瞄准由一3D模型限定的空间中的数个点，将所述材料逐层地结合在一起以形成一坚固的结构。选择性激光熔化(Selectivelasermelting,SLM)是可比较的技术，其应用的材料是完全熔化而不是烧结的。通常在所述粉末的所述熔化温度均匀时施加SLM，例如：当纯金属粉末用作所述建构材料时。名称为「MOLDINGPROCESS」的美国专利号4,247,508描述了用于在数层中形成一3D制品的一模塑制程(moldingprocess)，其内容通过引用并入本文。在一个实施例中，依序地沉积数个平面材料层。在每一层中，在沉积所述下一层之前，其中一部分区域固化以限定所述层中所述制品的部分。每一层的选择性固化可以通过使用加热及一选择的掩模(selectedmask)或通过使用一受控的热扫描制程(heatscanningprocess)来完成。取代使用一激光以选择性地熔化每一层，可以采用每一层的一单独掩模及一热源。所述掩模放置在与所述掩模相关的层上，以及一热源位于所述掩模上方。穿过所述掩模开口的热量将使通过所述掩模开口暴露的所述颗粒熔合在一起。未暴露于所述直接加热的所述颗粒不会熔化。名称为「MULTIPLEMATERIALSYSTEMSFORSELECTIVEBEAMSINTERING」的美国专利号5,076,869描述了一种用于选择性地烧结一粉末层以产生包括多个烧结层的一部件的一方法及装置，其内容通过引用并入本文。所述装置包括控制一激光器的一计算机，以将所述激光能量引导到所述粉末上以产生一烧结块(sinteredmass.)。对于每一个横截面，所述激光束的所述目标是在一粉末层上扫描，并且接通光束以仅烧结所述横截面边界内的所述粉末。施加粉末并且连续的烧结层直至形成一完整的部件。优选地，所述粉末包括具有不同解离或黏接温度的多种材料。所述粉末优选地包含混合或涂覆的材料。名称为「METHODANDAPPARATUSFOR3DPRINTINGBYSELECTIVESINTERING」的国际专利公开号WO2015/170330，其内容通过引用并入本文，公开了一种通过3D打印形成一物体的一方法，包括在一建构盘上提供一粉末层，在所述层上进行模压，通过选择性激光烧结或选择性激光熔化经过模压的所述层，并且重复所述提供、所述模压及所述每一层地烧结，直到所述三维物体完成。公开的所述选择性烧结是通过一掩模图案，所述掩模图案限定了待烧结的所述层的一部分的一负片。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施例的一个方面，提供了一种使用粉末层进行3D打印的一系统及一方法。所述系统及方法可以用于形成具有粉末金属作为所述建构材料的一金属物体。任选地，可以使用其他粉末材料，例如：塑料及陶瓷(ceramics)。根据一些示例性的实施例，首先采用三维打印机打印每一层的掩模，所述三维打印机沉积可凝固的材料(solidifiablematerial)，例如：一光聚合物材料或一相变油墨(例如：热油墨)然后通过在所述掩模上散布一粉末层以形成一层。通常，所述掩模描绘可凝固材料的一图形。由多个层形成的所述物体由所述掩模图案限定，所述掩模图案利用所述可凝固材料勾勒出所述物体的一轮廓，并且将所述物体与所述周围区域分开，例如：所述支撑区域。在一些示例性实施例中，所述印刷金属物体(也称为「生坯体」)在一生坯压实体(也称为「生坯块」)内形成，随后在所述层的制造过程结束时，在一炉中烧结。在一些实施例中，形成所述掩模图案的所述可凝固材料在烧结之前的专用加热过程期间被燃烧、液化或蒸发，并且通过移除所述周围的支撑区域(也称为支撑或支撑区或区域)从所述生坯压实体(greencompact)中萃取所述物体。根据一些示例性实施例，每一层施加的所述掩模图形提供由所述可凝固材料形成的数个分隔壁(dividingwalls)，所述分隔壁将围绕所述物体的所述支撑区域划分成在所述层建构过程结束时可以容易地与所述物体分离的数个部分。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于建构一三维生坯压实体的一系统，包括：一打印站(printingstation)，配置为在一建构表面上打印一掩模图形，其中所述掩模图形由一可凝固的材料形成；一粉末输送站(powderdeliverystation)，配置为在所述掩模图形上施加一粉末材料层；一模压站(diecompactionstation)，用于压实所述粉末材料层及所述掩模图形；以及一工件台(stage)，配置为重复地将一建构盘推至所述打印站、所述粉末输送站及所述模压站中的每一个，以建构数个层，所述数个层共同形成所述三维生坯压实体。可选的，所述三维生坯压实体包括被形成的一物体及一支撑区域。可选的，所述可凝固的材料是选自由一相变油墨(phase-changeink)、一热油墨(thermalink)、一光聚合物材料(photopolymermaterial)、蜡(wax)或其任意组合所组成的群组。可选的，所述相变油墨配置成基本上在超过300℃的一温度下会蒸发。可选的，所述粉末材料是一铝合金。可选的，所述粉末输送站包括一粉末分配站(powderdispensingstation)及一粉末散布站(powderspreadingstation)。可选的，所述粉末输送站包括：一粉末料斗(powderhopper)，配置为储存所述粉末材料；一分配尖管(dispensingtip)，配置为分配所述粉末材料；一粉末分配托盘(powderdispensingtray)，配置为接收来自所述分配尖管的所述粉末材料；以及一致动器(actuator)，配置为将位于所述粉末分配托盘上的所述粉末材料运送至所述建构盘。可选的，所述粉末分配托盘包括数个沟槽(troughs)，所述数个沟槽配置为接收所述粉末材料。可选的，所述系统包括：一第一导轨(firstrail)，配置为推进所述粉末分配托盘，使得所述料斗将粉末分配到所述粉末分配托盘的所述数个沟槽的每一个。可选的，所述致动器配置为同时翻转所述数个沟槽。可选的，所述致动器配置为同时打开位于每一个所述数个沟槽的所述底部的一纵向孔径(longitudinalaperture)。可选的，所述系统包括：一第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于建构一三维生坯压实体的系统，所述系统包含︰一打印站，配置为在一建构表面上打印一掩模图形，其中所述掩模图形由一可凝固的材料形成；一粉末输送站，配置为在所述掩模图形上施加一粉末材料层；一模压站，用于压实所述粉末材料层及所述掩模图形；以及一工件台，配置为重复地将一建构托盘推至所述打印站、所述粉末输送站及所述模压站中的每一个，以建构数个层，所述数个层共同形成所述三维生坯压实体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.11 US 62/320,655;2017.03.20 US 62/473,6051.一种用于建构一三维生坯压实体的系统，所述系统包含︰一打印站，配置为在一建构表面上打印一掩模图形，其中所述掩模图形由一可凝固的材料形成；一粉末输送站，配置为在所述掩模图形上施加一粉末材料层；一模压站，用于压实所述粉末材料层及所述掩模图形；以及一工件台，配置为重复地将一建构托盘推至所述打印站、所述粉末输送站及所述模压站中的每一个，以建构数个层，所述数个层共同形成所述三维生坯压实体。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述三维生坯压实体包括被形成的一物体及一支撑区域。3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述可凝固的材料是选自由一相变油墨、一热油墨、一光聚合物材料、蜡或其任意组合所组成的群组。4.如权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于：所述相变油墨配置成基本上在超过100℃的一温度下会蒸发。5.如权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于：所述粉末材料是一铝合金。6.如权利要求1至5任一项所述的系统，其特征在于：所述粉末输送站包括一粉末分配站及一粉末散布站。7.如权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于：所述粉末输送站包括：一粉末料斗，配置为储存所述粉末材料；一分配尖管，配置为分配所述粉末材料；一粉末分配盘，配置为接收来自所述分配尖管的所述粉末材料；以及一致动器，配置为将位于所述粉末分配盘上的所述粉末材料运送至所述建构托盘。8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述粉末分配盘包括数个沟槽，所述数个沟槽配置为接收所述粉末材料。9.如权利要求8所述的系统，其特征在于：所述系统包括：一第一导轨，配置为推进所述粉末分配盘，使得所述料斗将粉末分配到所述粉末分配盘的所述数个沟槽的每一个。10.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于：所述致动器配置为同时翻转所述数个沟槽。11.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于：所述致动器配置为同时打开位于每一个所述数个沟槽的所述底部的一纵向孔径。12.如权利要求7至11任一项所述的系统，其特征在于：所述系统包括：一第二导轨，配置为推进所述粉末分配盘，使得所述料斗沿着所述粉末分配盘上的一沟槽分配粉末。13.如权利要求7至12任一项所述的系统，其特征在于：所述料斗包括一螺旋钻，所述粉末材料通过所述螺旋钻被可控制地推进到所述分配尖管中。14.如权利要求7至13任一项所述的系统，其特征在于：所述粉末输送站包括一滚筒，以及其中所述滚筒被致动以旋转并且移动越过所述层以散布所述粉末材料。15.如权利要求14所述的系统，其特征在于：所述滚筒是一前行滚筒。16.如权利要求14或15所述的系统，其特征在于：所述粉末输送站包括数个檐槽，所述数个檐槽配置为在所述滚筒移动越过所述层时，接收从所述建构盘的所述数个边缘掉落的多余的粉末材料。17.如权利要求16所述的系统，其特征在于：所述数个檐槽包括一第一对檐槽，在散布所述粉末材料的期间，所述第一对檐槽被致动以与所述滚筒一起移动。18.如权利要求17所述的系统，其特征在于：所述第一对檐槽是位于所述滚筒的所述数个侧端的下方。19.如权利要求18所述的系统，其特征在于：所述第一对檐槽中的每个檐槽的一长度至少是所述滚筒的所述直径的两倍，并且在所述滚筒的所述侧端的两侧延伸。20.如权利要求17至19任一项所述的系统，其特征在于：在所述粉末材料通过一空气抽吸散布粉末的期间，堆积在所述第一对檐槽中的所述粉末连续地从所述檐槽内部的空间移除。21.如权利要求17至20任一项所述的系统，其特征在于：所述数个檐槽包括一第二对檐槽，所述第二对檐槽相对于所述滚筒越过所述建构托盘的一移动方向定位在所述建构托盘的一前端及一后端处。22.如权利要求21所述的系统，其特征在于：所述第二对檐槽被致动以朝向及远离所述建构托盘移动。23.如权利要求21或22所述的系统，其特征在于：所述第二对檐槽位于所述滚筒的所述水平处，以及一空气抽吸是用于将堆积在所述数个檐槽中的所述粉末移除。24.如权利要求23所述的系统，其特征在于：当所述第一对檐槽中施加的所述空气抽吸被切断时，所述空气抽吸施加于所述第二对檐槽中。25.如权利要求16至24任一项所述的系统，其特征在于：所述粉末输送站配置为将所述多余的粉末重新循环到所述粉末料斗中。26.如权利要求16至25任...

【专利技术属性】
技术研发人员：约书亚·沙因曼，谢赫·赫希，阿尔莫格·沙哈尔，尤里·格拉克，基里尔·坛西里奇，
申请(专利权)人：斯特拉塔西斯公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL