大型粘合剂喷射添加制造系统及方法技术方案

本文中公开的主题涉及添加制造技术，并且更具体而言，涉及含有粘合剂喷射打印的添加制造技术。用于制作制件的所公开的添加制造系统包括构建单元和可操作地联接于构建单元的定位系统。定位系统构造成在至少三个维度上移动构建单元。构建单元包括重涂覆器部分，其构造成在添加制造系统的构建区域内沉积粉末层。构建单元还包括粘合剂喷射部分，其构造成在沉积的粉末层的周边内选择性地沉积和固化粘合剂，以在构建区域中形成围绕被制作的制件的动态构建壳层。

Manufacturing System and Method of Large-scale Adhesive Spray Addition

【技术实现步骤摘要】
大型粘合剂喷射添加制造系统及方法
本文中公开的主题涉及添加制造技术，并且更具体而言，涉及含有粘合剂喷射的添加制造技术。
技术介绍
添加制造(AM)(也被称为3D打印)大体上是指用于一次一层地制作制件的许多不同技术。与减材制造方法相比，AM大体上含有一个或更多个材料的建立，以制成净或近净形状(NNS)制件。例如，某些AM技术含有连续地沉积粉末层(例如、金属、陶瓷或塑料粉末)，并且接着选择性地粘合粉末层的部分，以形成期望的制件。AM可用于由计算机辅助设计(CAD)模型制作各种制件(例如，燃料喷嘴、燃料喷射器、涡轮叶片)。如此，与其它制造技术(诸如铸造成型或注射成型)相比，AM大体上促进复杂制件的创建并且实现制件定制的灵活性。因此，与其它制造技术相比，AM可降低与生成这些复杂制件相关联的总制造成本。不同的AM技术熔化，烧结或用化学粘合粉末层，以生成期望的制件。AM技术的实例包括：直接激光熔化(DLM)、直接激光烧结(DLS)以及粘合剂喷射(BJ)。对于DLM和DLS，粉末层的部分选择性地熔化或烧结在一起，以形成制件。烧结需要在低于粉末材料的熔点的温度下熔合(附聚)粉末颗粒，而熔化需要使粉末颗粒完全熔化，以形成是固体均匀物质的固结制件。相反，对于BJ，选择性地沉积粘合剂，以将粉末层的部分暂时化学地粘合在一起，以形成坯体(greenbody)制件。在固化之后，可预烧结坯体制件，以形成已移除基本上所有粘合剂的棕色体(brownbody)制件，并且完全烧结，以形成固结制件。
技术实现思路
在一个实施例中，一种用于制作制件的添加制造系统包括构建单元和可操作地联接于构建单元的定位系统。定位系统构造成在至少三个维度上移动构建单元。构建单元包括重涂覆器部分，其构造成在添加制造系统的构建区域内沉积粉末层。构建单元还包括粘合剂喷射部分，其构造成在沉积的粉末层的周边内选择性地沉积和固化粘合剂，以在构建区域中形成围绕被制作的制件的动态构建壳层(dynamicbuildenvelope)。在另一实施例中，一种添加制造的方法包括经由定位系统使构建单元横跨构建区域移动。该方法包括经由构建单元的重涂覆器部分使粉末层沉积，同时使构建单元横跨构建区域移动。该方法还包括经由构建单元的粘合剂喷射部分使粘合剂选择性地沉积到粉末层的周边上，同时使构建单元横跨构建区域移动，其中粘合剂随后被固化，以在粉末层的周边形成动态构建壳层的一部分。该方法还包括熔合或粘合粉末层的一部分，以在动态构建壳层的内部形成制件的熔合层或粘合层，同时使构建单元横跨构建区域移动。在另一实施例中，一种用于制作制件的添加制造系统的构建单元包括重涂覆器部分，其构造成在添加制造系统的构建区域内沉积粉末层。该系统还包括粘合剂喷射部分，其构造成在沉积的粉末层的周边内选择性地沉积和固化粘合剂，以在构建区域中形成围绕被制作的制件的动态构建壳层。该系统还包括直接激光熔化或直接激光烧结(DLM/DLS)部分，其构造成选择性地熔合沉积的粉末层的一部分，以在动态构建壳层的内部形成制件的熔合层。实施方案1.一种用于制作制件的添加制造系统，包括：构建单元；以及定位系统，其可操作地联接于所述构建单元，其中所述定位系统构造成在至少三个维度上移动所述构建单元，并且其中所述构建单元包括：重涂覆器部分，其构造成在所述添加制造系统的构建区域内沉积粉末层；以及粘合剂喷射(BJ)部分，其构造成在所述沉积的粉末层的周边内选择性地沉积和固化粘合剂，以在所述构建区域中形成围绕被制作的所述制件的动态构建壳层。实施方案2.根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述BJ部分构造成在所述动态构建壳层的内部在所述沉积的粉末层的一部分内选择性地沉积和固化所述粘合剂，以在所述构建区域中形成被制作的所述制件的至少一部分。实施方案3.根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述构建单元的所述BJ部分包括：粘合剂储存器，其构造成储存粘合剂；以及打印头部，其与粘合剂储存器流体地联接，其中所述打印头部构造成从所述粘合剂储存器接收粘合剂，并且构造成将所述粘合剂选择性地沉积在所述沉积的粉末层的所述周边内。实施方案4.根据实施方案3所述的系统，其特征在于，所述构建单元的所述BJ部分包括：固化发射源，其构造成在所述粘合剂沉积之后辐射沉积层的所述周边，以固化所述沉积的粉末层的所述周边内的所述粘合剂。实施方案5.根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述构建单元的所述重涂覆器部分包括粉末分配器和重涂覆器叶片或重涂覆器辊。实施方案6.根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述重涂覆器部分包括多个粉末分配器。实施方案7.根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述构建单元包括直接激光熔化或直接激光烧结(DLM/DLS)部分，其包括：辐射发射引导装置，其构造成选择性地引导激光束或电子束以熔化或烧结所述沉积的粉末层的一部分，以形成被制作的所述制件的一部分；以及气流装置，其构造成在熔化或烧结期间围绕所述沉积的粉末层的中心部分提供减少氧气的大气。实施方案8.根据实施方案7所述的系统，其特征在于，所述气流装置构造成在熔化或烧结期间在所述沉积的粉末层的所述部分之上提供气流或真空。实施方案9.根据实施方案1所述的系统，其特征在于，包括使用第二构建单元，其中所述第二构建单元包括直接激光熔化或直接激光烧结(DLM/DLS)部分，其包括：辐射发射引导装置，其构造成选择性地引导激光束或电子束以熔化或烧结所述沉积的粉末层的一部分，以形成被制作的所述制件的一部分；以及气流装置，其构造成在熔化或烧结期间围绕所述沉积的粉末层的所述部分提供减少氧气的大气。实施方案10.根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述三个维度为x、y和z坐标，并且其中所述构建单元能够在x-y平面中旋转。实施方案11.根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述定位系统构造成使所述构建单元在为所述重涂覆器叶片的宽度的立方至少十倍的体积内移动。实施方案12.一种添加制造的方法，包括：经由定位系统使构建单元横跨构建区域移动；经由所述构建单元的重涂覆器部分使粉末层沉积，同时使所述构建单元横跨所述构建区域移动；经由所述构建单元的粘合剂喷射部分使粘合剂选择性地沉积到所述粉末层的周边上，同时使所述构建单元横跨所述构建区域移动，其中所述粘合剂随后被固化，以在所述粉末层的所述周边形成动态构建壳层的一部分；以及熔合或粘合所述粉末层的一部分，以在所述动态构建壳层的内部形成制件的熔合层或粘合层，同时使所述构建单元横跨所述构建区域移动。实施方案13.根据实施方案12所述的方法，其特征在于，选择性地沉积所述粘合剂包括用过量的粘合剂使所述粉末层的所述周边过饱和，使得随后沉积的粉末层的周边由所述过量的粘合剂阻止溢出到所述动态构建壳层的外部。实施方案14.根据实施方案12所述的方法，其特征在于，包括使用发射源来辐射选择性沉积的粘合剂，以固化所述粘合剂并且形成所述动态构建壳层。实施方案15.根据实施方案14所述的方法，其特征在于，所述发射源为所述构建单元的所述粘合剂喷射部分的红外(IR)、可见或紫外(UV)发射源。实施方案16.根据实施方案14所述的方法，其特征在于，所述发射源为所述构建单元的直接激光熔化或直接激光烧结(DLM/DLS)部分的激光或电子束本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种用于制作制件的添加制造系统，包括：构建单元；以及定位系统，其可操作地联接于所述构建单元，其中所述定位系统构造成在至少三个维度上移动所述构建单元，并且其中所述构建单元包括：重涂覆器部分，其构造成在所述添加制造系统的构建区域内沉积粉末层；以及粘合剂喷射(BJ)部分，其构造成在所述沉积的粉末层的周边内选择性地沉积和固化粘合剂，以在所述构建区域中形成围绕被制作的所述制件的动态构建壳层。

【技术特征摘要】
2018.01.12 US 15/8702351.一种用于制作制件的添加制造系统，包括：构建单元；以及定位系统，其可操作地联接于所述构建单元，其中所述定位系统构造成在至少三个维度上移动所述构建单元，并且其中所述构建单元包括：重涂覆器部分，其构造成在所述添加制造系统的构建区域内沉积粉末层；以及粘合剂喷射(BJ)部分，其构造成在所述沉积的粉末层的周边内选择性地沉积和固化粘合剂，以在所述构建区域中形成围绕被制作的所述制件的动态构建壳层。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述BJ部分构造成在所述动态构建壳层的内部在所述沉积的粉末层的一部分内选择性地沉积和固化所述粘合剂，以在所述构建区域中形成被制作的所述制件的至少一部分。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述构建单元的所述BJ部分包括：粘合剂储存器，其构造成储存粘合剂；以及打印头部，其与粘合剂储存器流体地联接，其中所述打印头部构造成从所述粘合剂储存器接收粘合剂，并且构造成将所述粘合剂选择性地沉积在所述沉积的粉末层的所述周边内。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述构建单元的所述BJ部分包括：固化发射源，其构造成在所述粘合剂沉积之后辐射沉积层的所述周边，以固化所述沉积的粉末层的所述周边内的所述粘...

【专利技术属性】
技术研发人员：CH博尼拉冈萨雷斯，V布隆伯格，CA潘茨克，A纳塔拉简，W费迪，WT卡特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US