粉末床熔融设备和分离装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于以逐层方式来构建物体的粉末床熔融设备。该粉末床熔融设备包括可在构建套管(103)内移动以限定构建体积的构建平台(102)、用于在工作平面中跨该构建体积形成粉末层的层形成装置、以及用于照射该工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置。该粉末床熔融设备进一步包括机械操纵器(105)，该机械操纵器被布置成与物体和/或该物体所附接至的构建基板(106)接合，以在工作平面上方的升高位置使该物体倾斜，使得粉末从该物体中释放出来并沉积在该工作平面上方的位置处和/或构建体积中。

Powder Bed Melting Equipment and Separation Device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粉末床熔融设备和分离装置
本专利技术涉及一种将粉末床的选定区域以逐层方式固化以形成工件的粉末床熔融设备和方法。本专利技术特别但非排他地应用于选择性激光熔化(SLM)与选择性激光烧结(SLS)设备。
技术介绍
粉末床熔融设备通过使用比如激光或电子束的高能束来将材料(比如，金属粉末材料)逐层固化来产生物体。通过下列方式来跨构建套管中包含的粉末床形成粉末层：降低构建平台以降低粉末床、邻近降低的粉末床沉积一堆粉末、并且用擦拭器将粉末堆跨粉末床(从一侧到另一侧)铺展以形成该层。然后通过用束照射这些区域来固化与待形成工件的截面相对应的粉末层部分。所述束熔化或烧结粉末以形成固化层。在对层进行选择性固化之后，粉末床减小了新固化的层的厚度，并且根据需要在表面上散布另外粉末层并将其固化。US6042774中披露了此类装置的实例。此类粉末床熔融设备的问题在于如何在完成构建之后从粉末床中提取工件。特别地，希望提取工件并回收未固化的粉末而不将未固化的粉末暴露于具有高氧浓度的气氛(比如空气)，使得回收的粉末可以用于后续的构建。例如，从EP1793979中已知提供一种手套箱与吸嘴，以允许使用者在将工件从粉末床熔融设备中移除之前将粉末与工件分离。此类设备的问题在于它需要通过手套箱进行人工干预。希望提供一种设备，该设备可以将工件与粉末分开而无需通过手套箱进行人工干预。从US2004/0084814和US2007/0026145中已知对为构建套管提供一个或多个气体入口和气体出口，以提供气体流动穿过构建套管而迫使粉末从构建套管中进出。US2008/0241404描述了一种设备，该设备包括构建套管的构建平台，该构建套管具有其能够在重力作用下沿向下方向直接从构建套管释放未使用的粉末的可塌缩或可移除零件。此类系统特别不适合与金属粉末一起使用，因为用金属粉末构建的工件典型地必须固定至固体基板上，例如US5753274中描述的。其他系统将粉末与工件分开的位置与构建工件的位置不同。US2007/0001342和WO2015/071184披露了将构建活塞/容器从选择性激光熔化设备移除到单独的工作台，在该工作台中，粉末与工件分开。US2007/0001342描述了一种包括倾斜装置的工作台，被移除的构建容器通过该倾斜装置倾斜，使得载体的升高将粉末推过溢流边缘以便收集。WO2015/071184披露了一种工作台，在该工作台中，被移除的构建容器从直立位置旋转至少90度的角度。在替代性实施例中，在生产物体期间，构造平台可以已经插入旋转框架中。构造平台开始旋转的直立位置是构造平台已经生产物体的位置。DE102011002954和US2001/0045678披露了用于将工件和粉末床转移至粉末移除工作台的设备。US2001/0045678披露了通过构建套管中的开口来将工件转移至粉末移除工作台。DE102011002954披露了升高构建平台，来使得工件升高到构建套管上方，然后使用给送装置来将工件和粉饼推入过滤装置中。WO93/08928、US2015/0239177A1和WO2016/030530A1描述了帽状容器，所述容器放置在构造空间上方，这些容器在面向构造空间的这侧开放。所制造的物体和环绕该物体的非固化粉末从构造空间移位到容器中。在WO93/08928和US2015/0239177A1中，然后将物体和非固化粉末从容器内的装置中移除。US2015/0239177A1描述了在分层制造期间用作基板的元件用作封闭容器的封闭元件。在WO2016/030530A1中，基板是多孔基板，并且容器线性移位以将该多孔基板移动到漏斗状物形收集容器上方，使得环绕物体的粉末从帽状容器落入收集容器中。此类装置的问题在于，未固化的粉末从粉末床熔融设备中移除，或者未固化的粉末从物体上释放并背离常规的粉末处理设备(投配活塞或粉末溢流)沉积。因此，对于这样的系统，需要提供额外的粉末处理和/或运输装置以回收未固化的粉末以用于后续的构建。US2007/0126157A1披露了用于将粉末回收到构建活塞中的设备。该设备包括顶针，该顶针位于构建活塞中、用于推动或拉动构建活塞内的零件，以使一部分未结合的粉末背离制成物品移动。为了提供空间来供未结合粉末移动，进一步降低了构建平台。这需要构建活塞的冲程大于整个构建高度。此外，粉末仍然可能保留在制成物品中。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于以逐层方式来构建物体的粉末床熔融设备，该粉末床熔融设备包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台、用于在工作平面中跨该构建体积形成粉末层的层形成装置、用于照射该工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置、以及机械操纵器，该机械操纵器被布置成与物体和/或该物体所附接至的构建基板相接合，以在工作平面上方的升高位置使该物体倾斜，使得粉末从该物体中释放出来并沉积在该工作平面上方的位置处和/或构建体积中。以此方式，所释放的粉末可以回收到用于该构建过程的粉末处理装置中、比如投配活塞中或粉末溢流通道中，该投配活塞用于投配粉末以使其被擦拭器铺展以形成层，该粉末溢流通道用于在层形成结束时收集多余的粉末。粉末可以直接沉积到这样的装置中、或者可以使用构建平台和/或在形成层期间使用的擦拭器运输到这样的装置中。以此方式，与现有技术的装置相比，避免了额外的复杂性，并且可以减少粉末床熔融与粉末回收设备的占地面积。应理解的是，“机械操纵器”旨在限于机械装置，即机器或机器化装置，但不一定限于机动和/或自动装置。然而，在优选的实施例中，机械操纵器是机动的，使得由机械操纵器执行的操作的至少一部分是/可以是自动的。替代性地，机械操纵器可以通过手动施加的力进行操作。例如，可以提供外部致动杆或杠杆，其中，致动杆或杠杆的手动操纵操作机械操纵器。机械操纵器可以被布置成与构建基板相接合，该构建基板被支撑在构建平台上并且在其上构建并且附接物体，机械操纵器被布置成通过倾斜构建基板来使物体倾斜。机械操纵器可以被布置成使得当与物体和/或构建基板相接合时，可以从构建平台拾取物体。物体可以包括在增材构建过程中构建的任何特征、比如零件或工件；将零件或工件附接至构建基板上的一个或多个支撑件和/或锚固件；和/或与零件或工件分开的特征、例如专门构建来与机械操纵器相接合的接合特征。接合特征可以被构建为零件/工件的延伸部，或者可以被构建在与零件/工件分开的构建基板上。与US5753274中披露的典型构建基板不同，在构建期间，构建基板不可以例如通过螺栓等固定至构建平台上。以此方式，机械操纵器可以与构建基板相接合以使构建基板倾斜，而不需要操作来从构建平台释放构建基板。替代性地，构建平台和构建基板可以被布置成使得构建基板可以可释放地固定至构建平台上，使得当物体和/或构建基板被机械操纵器接合时，物体附接到的构建基板可以从构建平台释放以使物体倾斜，而无需手动触及构建基板。例如，构建基板和/或构建平台可以包括用于释放锁定元件的致动机构，该锁定元件将构建基板锁定至构建平台上。机械操纵器可以包括致动机构。可以使用驱动机构(比如，马达或电磁体)来自动执行从构建平台释放构建基板。机械操纵器可以被布置成例如通过使物体从物体的构建方向倾斜超过90度并且优选地倾斜180度来使物体翻转。以此方式，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以逐层方式来构建物体的粉末床熔融设备，所述粉末床熔融设备包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台、用于在工作平面中跨所述构建体积形成粉末层的层形成装置、用于照射所述工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置、以及机械操纵器，所述机械操纵器被布置成与所述物体和/或所述物体所附接至的构建基板相接合，以在所述工作平面上方的升高位置使所述物体倾斜，使得粉末从所述物体中释放出来并沉积在所述工作平面上方的位置处和/或构建体积中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.10.06 EP 17195111.4;2017.02.21 GB 1702800.2;21.一种以逐层方式来构建物体的粉末床熔融设备，所述粉末床熔融设备包括：可在构建套管内移动以限定构建体积的构建平台、用于在工作平面中跨所述构建体积形成粉末层的层形成装置、用于照射所述工作平面中的粉末以选择性地熔融所述粉末的照射装置、以及机械操纵器，所述机械操纵器被布置成与所述物体和/或所述物体所附接至的构建基板相接合，以在所述工作平面上方的升高位置使所述物体倾斜，使得粉末从所述物体中释放出来并沉积在所述工作平面上方的位置处和/或构建体积中。2.根据权利要求1所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器是机动的，使得由所述机械操纵器执行的操作的至少一部分是自动的。3.根据权利要求1或权利要求2所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器可通过手动施加的力进行操作。4.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器被布置成与被支撑在所述构建平台上的构建基板相接合，并且在所述构建基板上构建并且附接所述物体，所述机械操纵器被布置成通过倾斜所述构建基板来倾斜所述物体。5.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器被布置用于将所述物体翻转。6.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器被布置成使所述物体围绕两个轴线旋转。7.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器安装在所述设备中，使得所述构建平台必须从接合位置降低，在所述接合位置中，所述机械操纵器与所述物体和/或所述构建基板相接合，以提供空间供与所述物体和/或所述构建基板相接合的机械操纵器旋转。8.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，包括构建室，所述构建室用于在构建期间维持所述物体周围的惰性气氛，其中，所述机械操纵器被布置成使所述物体在所述构建室内倾斜，使得在惰性气氛下的同时从所述物体中释放出粉末。9.根据权利要求8所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器包括在构建室外部延伸的驱动机构，其中，向所述驱动机构施加力来操作所述机械操纵器。10.根据权利要求8或权利要求9所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器被布置用于从所述构建室中移除所述物体。11.根据权利要求10所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器安装在所述构建室的门上，其中，所述门的打开使所述机械操纵器和被所述机械操纵器固持的物体从所述构建室移动。12.根据权利要求10所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器安装在驱动机构上，所述驱动机构用于通过构建室中的可关闭出口孔来取出所述机械操纵器和被固持物体。13.根据权利要求12所述的粉末床熔融设备，其中，所述可关闭出口孔被定位在所述构建室的顶板中。14.根据权利要求12或权利要求13所述的粉末床熔融设备，包括转移室，其中，所述机械操纵器包括驱动机构，所述驱动机构被布置用于将所述物体移动至所述转移室。15.根据权利要求14所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器被定位在所述转移室内，所述驱动机构被布置用于通过所述可关闭出口孔将所述机械操纵器和所述被固持物体取出到所述转移室中，其中，当所述出口孔关闭时，可从所述转移室中移除所述物体。16.根据权利要求12至15中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述转移室可相对于所述出口孔移动，其中，所述转移室的移动将所述出口孔关闭。17.根据权利要求16所述的粉末床熔融设备，其中，所述照射装置包括用于将辐射束引导至所述工作平面中的选定位置的扫描器，所述扫描器可移动至所述出口孔上方的位置，使得所述扫描器能够通过所述出口孔将所述辐射束引导至所述工作平面。18.根据权利要求17所述的粉末床熔融设备，其中，所述扫描器和转移扫描器可作为单个单元一起移动，其中，所述扫描器和所述转移室中的任一者可定位在所述出口孔上方。19.根据权利要求12至18中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述转移室可是气闸室，其中，可通过所述转移室来从所述构建室中移除所述物体，同时保持所述构建室中的惰性气氛。20.根据权利要求10至19中任一项所述的粉末床熔融设备，包括在所述构建室之外的储存位置，并且所述机械操纵器被布置用于将物体沉积在所述储存位置中。21.根据权利要求20所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器被布置用于从所述储存区域拾取构建基板以用于后续构建。22.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器包括至少一个可移动操纵装置，以用于与所述构建基板和/或物体相接合。23.根据权利要求22所述的粉末床熔融设备，其中，所述操纵装置包括至少一个可移动臂，所述至少一个可移动臂能够定位从而使得所述构建平台的升高致使所述物体和/或构建基板附接至所述至少一个臂上，其中，所述至少一个臂的后续移动使所述物体倾斜。24.根据权利要求23所述的粉末床熔融设备，其中，所述臂和构建基板包括协作的紧固元件，所述协作的紧固元件相接合以通过构建平台的升高来将所述机械操纵器附接至所述构建基板上。25.根据权利要求24所述的粉末床熔融设备，其中，所述协作的紧固元件包括在所述构建基板和所述操纵器的臂中的一者上的弹性元件，当所述构建平台升高时，其通过与所述构建基板和所述操纵器的臂中的另一者上的凸缘相接合而偏转，以致使所述弹性元件抓紧所述凸缘，由此将所述机械操纵器附接至所述构建基板上。26.根据权利要求23至25中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述可移动臂被安装成围绕不与所述工作平面正交的轴线旋转。27.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器包括至少一个第一臂和至少一个第二臂，其被布置成使得所述至少一个第一臂能够将第一构建基板固持成支承所述粉末床熔融设备中构建的物体，而所述至少一个第二臂将第二构建基板固持以进行后续构建。28.根据权利要求27所述的粉末床熔融设备，其中，所述至少一个第一臂和所述至少一个第二臂以固定关系安装，使得所述第一构建基板上的物体能够在将所述第二构建基板定位在所述构建平台上的同时倾斜。29.根据权利要求27或权利要求28所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器被布置成使得所述第二基板可从所述机械操纵器中释放，同时所述第一基板保持固持在所述机械操纵器中。30.根据以上权利要求中任一项所述的粉末床熔融设备，其中，所述机械操纵器包括粉末引导件...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·罗伯茨·麦克默特里，克里斯托弗·萨克利夫，R·G·韦斯顿，保罗·坎普顿，D·J·惠顿，戴维·毕比，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB