增材制造的方法和增材制造装置制造方法及图纸

本申请涉及增材制造的方法和增材制造装置。提供一种增材制造方法，该方法包括：沉积基底材料的层，从所述基底材料的层生产增加性制造部分。方法还包括：使浆料沉积在基底材料的层上，其中，浆料包括溶剂、结构材料的颗粒、以及增强剂。

Additive manufacturing method and device

【技术实现步骤摘要】
增材制造的方法和增材制造装置
示例性的实施方式整体涉及增材制造，并且更具体地，涉及增材制造原位增强的结构。
技术介绍
通常，在增材制造中，将粉末散布在建筑板上(或由沉积在建筑板上的上一层粉末形成的粉床上)或使材料纤维按照并排布置的方式沉积在建筑板上(或上一沉积层的纤维的顶部上)。然后，使粉末或纤维熔融在一起，以形成所需的制造零件/制品(此处被称为“结构”)。利用激光或被配置为使粉末或纤维熔融在一起的任意其他合适的能源可以实现颗粒的熔融。当粉末沉积时，在粉末的颗粒之间并且在由此形成的粉末的相邻层之间形成空隙和/或孔。例如，粉末颗粒通常具有球形形状，当彼此毗邻时，颗粒可能会建立空隙和/或孔。同样，当纤维沉积时，纤维的圆柱形状可能导致在相邻的纤维之间并且在由此形成的纤维的相邻层之间产生空隙和/或孔。空隙和孔还可能来自沉积过程中的变化。增材制造结构可能由于空隙和/或孔而具有不良的表面光洁度。进一步地，增材制造结构可以表现出各向异性的机械性能。例如，考虑其中纤维或粉末层在X-Y平面内沉积并且在Z方向上堆叠在彼此的顶部上的三维(X,Y,Z)结构。仅出于示例性之目的，结构在Z方向上的张力可以是结构在X-Y平面内的张力的约40％至约55％。这种各向异性行为可能归因于粉末层或纤维层之间存在的空隙和/或孔。除上述内容之外，能够使用各种各样的基底材料(例如，金属、聚合物、以及陶瓷)利用增材制造生成结构；然而，尽管可以选择基底材料，然而，常规的增材制造技术不提供对由基底材料形成的结构的性能(例如，诸如传导性等)进行微调或改变的能力。例如，如果基底材料是导体，则利用基底材料形成的合成结构将是传导的。同样，如果基底材料是绝缘体，则利用基底材料形成的合成结构将是绝缘的，并且常规地，增材制造过程不提供赋予绝缘结构的传导性。
技术实现思路
相应地，旨在至少解决上面确认的问题的装置与方法将会体现实用性。下面是要求保护或不要求保护根据本公开的主题的实施例的非排他性列表。根据本公开的主题的一个实施例涉及一种增材制造的方法。方法包括：沉积基底材料的层，从所述基底材料的层生产增加性制造部分；并且使浆料沉积在基底材料的层上，其中，浆料包括溶剂、结构材料的颗粒、以及增强剂。根据本公开的主题的另一实施例涉及一种增材制造的方法。方法包括：沉积基底材料的层；并且使浆料沉积在基底材料的层上，其中，浆料包括溶剂、结构材料的颗粒、以及增强剂；并且其中，使基底材料的层与浆料交替沉积，以利用填隙式地设置在基底材料的堆叠层之间的浆料形成基底材料的堆叠层，浆料至少部分填充基底材料的堆叠层中的基底材料相邻层之间的一个或多个空隙和孔，以增强基底材料的相邻层的耦合。根据本公开的主题的又一实施例涉及一种增加性制造部分，包括：基底材料的至少一层；和增强剂，设置在基底材料的至少一层上，其中，增强剂作为浆料沉积在至少一个基底层上，以至少部分填充基底材料的至少一层中的一个或多个空隙和孔，其中，浆料包括溶剂、结构材料的颗粒、以及增强剂。根据本公开的主题的又一实施例涉及一种增材制造装置，包括：框架；基底材料支撑床，耦合至框架；基底材料沉积单元，移动地耦合至框架并且设置在基底材料支撑床的上方，基底材料沉积单元被配置为使基底材料的一层或多层沉积在基底材料支撑床上；以及沉积设备，耦合至框架，以相对于框架定位，并且被配置为使浆料沉积在基底材料的一层或多层上，与基底材料的一层或多层原位沉积。附图说明由此大体上描述了本公开的实施例，现参考不一定必须按照比例绘制的所附附图，并且其中，贯穿若干幅图，类似参考标号表示相同或相似的零件，并且其中：图1A是根据本公开的各方面的增材制造装置的示意性框图；图1B是根据本公开的各方面的增强剂/材料的示意性框图；图1C是根据本公开的各方面的结构材料的颗粒的示意性框图；图1D是根据本公开的各方面的传导材料的示意性框图；图1E是根据本公开的各方面的由图1A中的增材制造装置形成并且包括图1B、图1C、以及图1D中的增强剂、结构材料的颗粒、以及传导材料的一种或多种的增加性制造部分(此处，也被称为“增材制造结构”)的示意性框图；图2A、图2B、以及图2C是根据本公开的各方面的由图1A中的增材制造装置沉积的、改变纤维之间的“空气间隙”的度数的材料纤维的示例性端视图例图；图3A是根据本公开的各方面的图1A中的增材制造装置的示例性例图；图3B是根据本公开的各方面的图1A中的增材制造装置的示例性例图；图4A、图4B、以及图4C是根据本公开的各方面的示出纤维层的逐渐堆叠的图1A中的增材制造装置的材料纤维的沉积的示例性端视图例图；图5A是根据本公开的各方面的示例性增加性制造部分的立体图；图5B是根据本公开的各方面的图5A中的增加性制造部分的一部分的立体图；图5C是根据本公开的各方面的图5B中的增加性制造部分的一部分的端视图例图；图6是根据本公开的各方面的图1A中的增材制造装置的示例性例图；图7A和图7B是根据本公开的各方面的利用示出粉末层的逐渐堆叠的图1A中的增材制造装置使粉末沉积的示例性侧视图例图；图8是根据本公开的各方面的增材制造的方法的示例性流程图；图9是根据本公开的各方面的增材制造的方法的示例性流程图；并且图10是根据本公开的各方面的增材制造的方法的示例性流程图。具体实施方式参考图1A，示出了增材制造装置100。一方面，增材制造装置100被配置为通过材料挤压(例如，熔融纤维制造、熔融沉积成型等)生产增加性制造部分150，其中，通过喷嘴或孔口将基底材料120挤压成轨迹状或珠状(即，纤维121F、122F、123F)，即，沉积在基底材料支撑床103上并且然后被加固(例如，加热，以使纤维粘结在一起)，以形成增加性制造部分150。另一方面，增材制造装置100被配置为通过定向能量沉积(例如，激光金属沉积、激光工程净化成型、定向金属沉积等)生产增加性制造部分150，其中，基底材料120(作为粉末或导线)被馈送至增加性制造部分150的表面上所产生的熔体池中，其中，通过使用诸如激光束或电子束等能源107使其粘着至下面的部分或层。又一方面，增材制造装置100被配置为通过粉末床熔融(例如，选择性激光烧结、定向金属激光烧结、激光熔化、选择性热烧结、多射流熔融等)生产增加性制造部分150，其中，粉末状形式(例如，粉末121P、122P、123P)的基底材料120沉积在基底材料支撑床103上并且使用能源107进行加固(例如，加热，以使粉末颗粒粘结在一起)，以形成增加性制造部分150。由于基底材料120沉积在基底材料支撑床103上，之前的相邻沉积纤维121F、122F、123F、之前的相邻沉积粉末121P、122P、123P、或之前的相邻沉积基底材料120(例如，作为熔体池或浆料沉积并且至少部分被固化)至少部分粘着至彼此。在一些实例中，这种部分粘着形成空隙201和/或孔200(图2A、图2B、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材制造的方法，所述方法包括：/n沉积基底材料(120)的层(151)，增加性制造部分(150)是从所述基底材料(120)的层(151)生产的；并且/n使浆料(190)沉积在所述基底材料(120)的层(151)上，其中，所述浆料(190)包括溶剂(195)、结构材料的颗粒(194)、以及增强剂(193)。/n

【技术特征摘要】
20180928 US 16/146,389;20180928 US 16/146,400;20181.一种增材制造的方法，所述方法包括：
沉积基底材料(120)的层(151)，增加性制造部分(150)是从所述基底材料(120)的层(151)生产的；并且
使浆料(190)沉积在所述基底材料(120)的层(151)上，其中，所述浆料(190)包括溶剂(195)、结构材料的颗粒(194)、以及增强剂(193)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述结构材料的颗粒(194)包括所述基底材料的颗粒(194A)、具有与所述基底材料不同的成分的金属颗粒(194C)、陶瓷颗粒(194D)、以及具有与所述基底材料不同的成分的聚合颗粒(194B)中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：使基底材料(120)的另一层(151A)沉积在涂敷所述浆料(190)的所述基底材料(120)的层(151)的顶部上。


4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：利用所述浆料(190)至少部分填充所述基底材料(120)的层(151)与所述基底材料(120)的另一层(151A)之间的一个或多个空隙(201)和孔(200)。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，
其中，沉积所述基底材料(120)的层(151)包括：使基底材料(120)的多根纤维(300)按照并排布置的方式沉积，以形成所述基底材料(120)的层(151)；其中，
所述基底材料(120)的层(151)包括一个或多个空隙(201)和孔(200)；并且
使所述浆料(190)沉积在所述基底材料(120)的层(151)上至少部分填充所述一个或多个空隙(201)和孔(200)。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥姆·普拉卡什，梅加·萨胡，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US