带有气体交换的歧管的3D打印机制造技术

提供了与增材制造相关的各方面。在一个方面，描述了一种用于生产三维(3D)结构的设备，该设备包括具有顶部部分的构建室和一个或更多个歧管，该构建室带有窗口，通过该窗口，来自一个或更多个源的辐射能量被提供给构建室以生产3D结构，该一个或更多个歧管设置在构建室内。歧管构造成在构建室内执行气体交换，并且每个歧管定位在来自一个或更多个源的辐射能量的包络重叠的区域上方。在另一方面，歧管在第一操作模式期间移动到邻近构建室的顶部部分的第一位置，并且在第二操作模式期间移动到远离构建室的顶部部分的第二位置。

3D printer with manifold for gas exchange

【技术实现步骤摘要】
带有气体交换的歧管的3D打印机相关申请的交叉引用本申请要求于2018年11月13日提交的题为“3-DPRINTERWITHMANIFOLDSFORGASEXCHANGEENABLINGLASERAVOIDANCEANDGRID-LIKEPLENUMSFORGASEXCHANGEOVERPRINTAREAS”的美国临时申请序列第62/760,305号和2019年11月8日提交的题为“3-DPRINTERWITHMANIFOLDSFORGASEXCHANGE”的美国专利申请序列第16/678,625号的权益，这些专利申请的全部内容通过引用明确地整体并入本文。
本公开总体上涉及用于增材制造(AM)的技术，并且更具体地涉及用于3D打印的技术，该技术包括用于气体交换的启动激光回避的歧管和用于打印区上气体交换的栅格状增压室。
技术介绍
增材制造(AM)工艺包括使用存储的几何模型在“构建板”上累积分层材料，以生产具有模型定义的特征的三维(3D)物体。AM技术能够使用多种材料打印复杂的部件。基于计算机辅助设计(CAD)模型制造3D物体。AM工艺可以使用CAD模型创建实体三维物体。粉末床熔融(PBF)是一种AM工艺，其使用激光烧结或熔化沉积在粉末床中的粉末，然后在目标区域将粉末颗粒粘结在一起，以生产具有所需几何结构的3D结构。PBF可以使用不同的材料或材料组合，比如金属、工程塑料、热塑性弹性体、金属和陶瓷，来创建3D物体。其它更先进的AM技术，包括下面进一步讨论的那些技术，也是可用的或正在开发中，并且每种技术都可以应用于本文的教导。随着AM工艺的不断改进，制造商越来越多地研究在其设计中使用AM部件的益处。尽管AM特性(如构建板尺寸、打印速度和精度)以及基于AM的技术的其它日益复杂的特征最近有所进步，但AM在各种行业中的使用在很大程度上仍然局限于生产相对小规模的部件。这些限制包括无法在大的构建区上移除加工副产物，比如污染气体。因此，使用AM来开发越来越复杂的结构的可能性在很大程度上保持不变。
技术实现思路
下文将参考三维打印技术更全面地描述用于生产3D结构的设备内的气体交换技术的若干方面。描述了用于生产3D结构的设备的各方面，其中该设备包括构建室、一个或更多个辐射能量源和一个或更多个歧管，所述一个或更多个辐射能量源构造成生成在构建室内的重叠区域中重叠的两个不同的辐射能量的包络，所述一个或更多个歧管设置在构建室内并靠近重叠区域。一个或更多个歧管构造成在构建室内执行气体交换。描述了用于生产3D结构的方法的各方面，其中该方法包括启动设置在构建室内的一个或更多个歧管，构建室具有带有多个窗口的顶部部分，来自一个或更多个能量源的辐射能量通过这些窗口被提供以生产3D结构，其中每个歧管定位在来自一个或更多个源的辐射能量的包络重叠的区域上方，并且通过一个或更多个歧管在构建室内执行气体交换。描述了用于生产3D结构的设备的各方面，其中该设备包括用于生产3D结构的构建室、构造成向构建室提供辐射能量的一个或更多个辐射能量源以及设置在构建室内的多个歧管。歧管构造成在构建室内执行气体交换，并且歧管在第一操作模式期间邻近构建室的顶部部分定位，并且在第二操作模式期间远离构建室的顶部部分定位。描述了用于生产3D结构的方法的各方面，其中该方法包括启动用于在构建室中生产3D结构的第一操作模式，其中在第一操作模式期间，多个歧管在构建室内设置成邻近构建室的顶部部分的第一位置中，启动用于在构建室中生产3D结构的第二操作模式，在第二操作模式期间，将歧管移动到远离构建室的顶部部分的第二位置，并且在处于第二位置时通过歧管在构建室内执行气体交换。描述了用于生产3D结构的设备的各方面，其中该设备包括用于生产3D结构的构建室、一个或更多个辐射能量源以及设置在构建室内的多个歧管，该一个或更多个辐射能量源构造成生成在构建室内的重叠区域中重叠的两个不同的辐射能量的包络。歧管构造成在构建室内执行气体交换，并且歧管在第一操作模式期间被定位成邻近构建室的顶部部分，并且在第二操作模式期间被定位成远离构建室的顶部部分并且靠近重叠区域。应该明白的是，根据以下详细描述，在增材制造设备内的气体交换的其它方面对于本领域技术人员来说将变得显而易见，其中仅通过图示示出并描述了几个实施例。如本领域技术人员将意识到的是，增材制造的运输结构能够具有其它和不同的实施例，并且其若干细节能够在各种其它方面进行变型，所有这些都不背离本专利技术。相应地，附图和详细描述本质上被认为是说明性的而不是限制性的。附图说明在附图中，用于生产3D结构的设备内的气体交换的方法和设备的各个方面现在将通过示例而非限制的方式在详细描述中呈现，其中：图1A-1D示出了粉末床熔融(PBF)系统在不同操作阶段期间的示例的概念性侧视图。图2A-2C示出了根据本公开的各方面的使用用于气体交换的启动激光回避的歧管的PBF系统内的构造的各种示例。图3A和3B示出了根据本公开的各方面的启动激光回避的气体交换歧管的示例。图4示出了根据本公开的各方面的具有用于气体交换的启动激光回避的多个歧管的构建室的一部分的概念性侧视图。图5示出了根据本公开的各方面的通过使用启动激光回避的歧管来生产3D结构的示例性方法的流程图。图6A-6D示出了根据本公开的各方面的使用栅格状增压室用于在打印区上进行气体交换的PBF系统操作的概念性侧视图。图7示出了根据本公开的各方面的图6A-6D中的PBF系统的概念性顶视图。图8A-8D示出了根据本公开的各方面的用于在打印区域上进行气体交换的栅格状增压室中使用的歧管的不同示例。图9示出了根据本公开的各方面的通过使用栅格状增压室在打印区域上进行气体交换来生产3D结构的示例性方法的流程图。具体实施方式以下结合附图阐述的详细描述旨在提供增材制造的运输结构的各种示例性实施例的描述，而并不旨在表示可以实施本专利技术的仅有实施例。贯穿本公开使用的术语“示例”和“示例性”意指“用作一个示例、实例或例示”，并且并不一定被解释为优选或优于本公开中提供的其它实施例。详细描述包括便于提供向本领域技术人员充分传达本专利技术的范围的详尽和完整的公开内容的具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施本专利技术。在一些情况下，公知的结构和部件可以以方框图形式示出，或者完全省略，以便避免模糊贯穿本公开提供的各种构思。本公开总体上涉及可以用于生产不同类型结构的增材制造技术，其中可能需要大的构建室，并且其中加工副产物比如污染气体的移除可能在大区域上进行。在一些情况下，这些技术可以用于例如车辆和其它运输结构的模块化组件。在本公开的一示例性方面，这种运输结构的某些部件可以代表模块化部件。如下所示，增材制造技术与加工副产物移除方式的改进的结合可以为不同类型的大型结构的生产提供优势。另外，这类技术可以为用户提供明显的优点。下文更详细地讨论这些点。受益于该提出的特征组合的制造商包括包括但不限于制造几乎任何机械化形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产三维(3D)结构的设备，其特征在于，包括：/n构建室；/n一个或更多个辐射能量源，其构造成生成两个不同的辐射能量的包络，该两个不同的辐射能量的包络在所述构建室内的重叠区域中重叠；以及/n歧管，其设置在所述构建室内并靠近所述重叠区域，所述歧管构造成在所述构建室内执行气体交换。/n

【技术特征摘要】
20181113 US 62/760,305;20191108 US 16/678,6251.一种用于生产三维(3D)结构的设备，其特征在于，包括：
构建室；
一个或更多个辐射能量源，其构造成生成两个不同的辐射能量的包络，该两个不同的辐射能量的包络在所述构建室内的重叠区域中重叠；以及
歧管，其设置在所述构建室内并靠近所述重叠区域，所述歧管构造成在所述构建室内执行气体交换。


2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述构建室包括以下中的至少一个：
第一气体出口，其构造成作为所述气体交换的一部分从所述构建室移除污染气体，
第一气体入口，其构造成作为所述气体交换的一部分将清洁气体引入到所述构建室中，或
其组合。


3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述歧管进一步构造成包括以下中的至少一个：
第二气体出口，其构造成作为所述气体交换的一部分从所述构建室移除所述污染气体，
第二气体入口，其构造成作为所述气体交换的一部分将所述清洁气体引入到所述构建室中，或
其组合。


4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述歧管包括细长结构，所述细长结构垂直定位在所述重叠区域上方，并且在所述细长结构的靠近生产所述3D结构的构建室中的区域的一端处包括至少一气体入口或气体出口。


5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括一个或更多个附加歧管，其中所述歧管和所述一个或更多个附加歧管沿着所述构建室的长度分开地设置，使得每个歧管对所述构建室的不同区域执行气体交换。


6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述构建室包括两个或更多个窗口，来自所述一个或更多个辐射能量源的辐射能量通过所述两个或更多个窗口提供，该设备进一步包括比窗口数量少一个的多个歧管。


7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述歧管在所述构建室内设置在固定位置处。


8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述歧管构造成在所述构建室的操作模式期间执行气体交换，该操作模式至少是熔融模式或再涂覆模式。


9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述歧管构造成相对于所述构建室的顶部部分沿着垂直方向、水平方向、旋转方向或其组合移动。


10.一种用于生产三维(3D)结构的设备，其特征在于，包括：
构建室；
一个或更多个辐射能量源，其构造成向所述构建室提供辐射能量；以及
多个歧管，其设置在所述构建室内并构造成在所述构建室内执行气体交换，
其中所述多个歧管在所述第一操作模式期间邻近所述构建室的顶部部分定位，并且在所述第二操作模式期间远离...

【专利技术属性】
技术研发人员：布罗克·坦恩豪特恩，亚哈·纳吉·艾尔·那加，
申请(专利权)人：戴弗根特技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US