增材制造粉末颗粒、处理该增材制造粉末颗粒的方法和增材制造的方法技术

提供了一种用于处理增材制造粉末颗粒的方法。该方法包括使增材制造粉末颗粒暴露于等离子体辐射，其中等离子体辐射在增材制造粉末颗粒的表面上形成官能团，其具有响应于增材制造过程的激光能量的辐射而振动的分子键，和移动增材制造粉末颗粒以使增材制造粉末颗粒暴露于等离子体辐射。

【技术实现步骤摘要】
增材制造粉末颗粒、处理该增材制造粉末颗粒的方法和增材制造的方法
示例性实施方式通常涉及增材制造并且更具体地涉及定向能量增材制造及其粉末颗粒。
技术介绍
通常，在定向能量增材制造中，粉末颗粒与定向能量源如激光熔合在一起。一种类型的定向能量增材制造是粉末床制造(其中一个实例是选择性激光烧结或“SLS”)，其中粉末颗粒散布在工作台上(或在由沉积在工作台上的前一层粉末颗粒形成的粉末床上)，然后将其用定向能量源熔合在一起，以形成所需的部件/制品(在此称为“结构”)。定向能量增材制造的另一种类型是粉末进料制造，其中粉末颗粒通过沉积头进料，然后通过沉积头的定向能量源熔化成熔池。与诸如熔融长丝制造之类的其他增材制造技术相比，定向能量增材制造相关的成本仍然很高，这是由于进料成本(例如粉末颗粒)和与运行定向能量源所需的能量相关的成本所致。
技术实现思路
因此，旨在至少解决上述问题的装置和方法将是有用的。以下是根据本公开的主题的实例的非穷举列表，其可以或可以不被要求保护。根据本公开的主题的一个实例涉及一种用于增材制造的方法，该方法包括：用等离子体辐射处理增材制造粉末颗粒；并将增材制造粉末颗粒暴露于增材制造过程的激光能量，其中用等离子体辐射处理该增材制造粉末颗粒增加了该增材制造粉末颗粒的激光能量吸收。根据本公开的主题的另一实例涉及一种增材制造粉末颗粒，其包括：表面；和至少一个形成在表面上的官能团，其中所述至少一个官能团增加了所述增材制造聚合物颗粒的激光能量吸收。根据本公开的主题的另一个实例涉及一种用于处理增材制造粉末颗粒的方法，该方法包括：将增材制造粉末颗粒暴露于等离子体辐射下，其中等离子体辐射在增材粉末颗粒表面形成官能团，其具有响应于增材制造过程的激光能量的辐射而振动的分子键；且移动所述增材制造粉末颗粒以使所述增材制造粉末颗粒暴露于等离子体辐射。附图说明因此已经以一般的术语描述了本公开的实例，现在将参考附图，这些附图不一定按比例绘制，并且其中贯穿若干视图，相同的附图标记指示相同或相似的部分，并且其中：图1A是根据本公开的方面的增材制造颗粒的示意图；图1B是根据本公开的方面的图1A的增材制造颗粒的示意性框图；图1C是根据本公开的方面的图1A的增材制造颗粒的示意性框图；图2A是根据本公开的方面的增材制造颗粒的示意图；图2B是根据本公开的方面的图2A的增材制造颗粒的示意性框图；图3是根据本公开的方面的等离子体处理装置的示意性框图；图4是根据本公开的方面的增材制造装置的示意图；图5是根据本公开的方面的增材制造装置的示意图；图6是根据本公开的方面的示例性方法的流程图；和图7是根据本公开的方面的示例性方法的流程图。具体实施方式参照图1A和2A，示出了一组增材制造颗粒410(见图4和5)中的增材制造粉末颗粒100。在定向能量增材制造过程中，增材制造粉末颗粒410从定向能量束450(例如激光-见图4和5)吸收能量，以达到增材制造粉末颗粒410的熔化温度。如果增材制造粉末颗粒410的吸收增加，则与增材制造过程相关的能量消耗将减少和/或处理给定量的增材制造粉末颗粒410所需的时间将减少。本公开的增材制造粉末颗粒100可以减少与定向能量增材制造相关的成本。例如，尽管通常在例如热和烧结行为方面优化增材制造粉末颗粒的例如烧结，但是相对于未改性的增材制造粉末颗粒(或未进行化学官能化的颗粒)，本公开中增材制造粉末颗粒100关于从定向能量源451(参见图4和5)的定向能量束450(例如激光-参见图4和5)吸收能量被增强。增材制造粉末颗粒100的增强是因为在增材制造粉末颗粒100的表面110上形成至少一个官能团170(即增材制造粉末颗粒100的表面被化学官能化)。根据所使用的定向能量源的预定类型选择官能团，以当被来自定向能量源451的定向能量束450照射时增加增材制造粉末颗粒100的能量吸收。增材制造粉末颗粒100(在所使用的预定类型的定向能量源的给定波长处)对定向能量的较高吸收可以使与未化学官能化的增材制造颗粒的烧结所需的输入能量密度相比，增材制造粉末颗粒410(图4和图5)烧结所需的定向能量源451(图4和图5)的输入能量密度降低。增材制造粉末颗粒100对定向能量(在所用预定类型的定向能量源的给定波长处)的更高吸收还可以减少增材制造处理时间，例如在不降低定向能量功率的情况下，其还可以由于定向能源的更少运行时间来降低成本。本公开的各方面还提供了一种增材制造的方法600(参见图6)，其包括用等离子体辐射150处理增材制造颗粒410(参见图4和图5)以在每个增材制造颗粒410的表面110上诱导至少一种官能团170的形成。根据本公开的方面，可以根据将在增材制造颗粒410(参见图4和5)的表面110上形成的至少一个官能团170的类型来选择气体330(图3)以产生等离子体辐射150。本公开的各方面还提供了一种用于处理增材制造颗粒410(参见图4和图5)以诱导在增材制造颗粒410的表面110上形成至少一个官能团170的方法700(参见图7)。参见图1A、1B和1C，增材制造颗粒410(图4和5)包括具有均匀组成的增材制造粉末颗粒100。在这个方面，增材制造粉末颗粒的均匀组成意味着该颗粒仅由基础材料101形成。例如，该基础材料可以是聚合物102(图1B)；在其他方面，该基础材料可以是陶瓷103(图3)。在基础材料101是聚合物102的情况下，基础材料101(以及由于均匀的组成而导致的增材制造粉末颗粒100的表面110)可以是尼龙111(例如尼龙-11、尼龙-12等)、聚芳基醚酮(例如，称为“PEEK”的聚醚醚酮)、聚氨酯113、聚乙烯114、聚苯乙烯115或适用于定向能量增材制造的任何其他聚合物。在另一方面，参见图2A和2B，增材制造颗粒410(图4和5)包括具有层状组成的增材制造粉末颗粒100。在这个方面，增材制造粉末颗粒的层状组成是指该颗粒由基础材料101形成，在基础材料101上施加有涂料200。例如，基础材料101可以是金属核心210、聚合物核心211(类似于聚合物102)或陶瓷核心212。施加在基础材料101上的涂料200形成增材制造粉末颗粒100的表面110。涂料200(以及由此形成的表面110)可以是尼龙111(例如尼龙-11、尼龙-12等)、聚芳基醚酮(例如称为“PEEK”的聚醚酮)、聚氨酯113、聚乙烯114、聚苯乙烯115或任何适用于定向能量增材制造的其他聚合物。在这个方面，在基础材料101是聚合物211的情况下，基础材料101是与涂料200的聚合物不同的聚合物类型(例如，基础材料101可以是尼龙111并且涂料200可以是聚芳基醚酮112)。参见图1A和2A，增材制造粉末颗粒100的直径199在约10微米至约200微米之间。在其他方面，直径199可以大于约200微米或小于约10微米。该增材制造粉末颗粒100，例如，在增材制造粉末颗粒100包括聚乙烯、PEEK或尼龙11的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于增材制造的方法(600)，包括：/n用等离子体辐射(150)处理增材制造粉末颗粒(410)；和/n将所述增材制造粉末颗粒(410)暴露于增材制造过程的激光能量，其中用等离子辐射(150)处理所述增材制造粉末颗粒(410)增加所述增材制造粉末颗粒的激光能量吸收。/n

【技术特征摘要】
20190603 US 16/429,8451.一种用于增材制造的方法(600)，包括：
用等离子体辐射(150)处理增材制造粉末颗粒(410)；和
将所述增材制造粉末颗粒(410)暴露于增材制造过程的激光能量，其中用等离子辐射(150)处理所述增材制造粉末颗粒(410)增加所述增材制造粉末颗粒的激光能量吸收。


2.根据权利要求1所述的方法(600)，还包括利用所述等离子体辐射(150)在所述增材制造粉末颗粒(410)的表面(110)上用所述等离子体辐射(150)形成官能团(170)。


3.根据权利要求2所述的方法(600)，其中所述官能团(170)具有与所述增材制造过程的激光能量的激光波数范围相对应的分子振动频率。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法(600)，还包括用二氧化碳激光产生所述激光能量，其中用等离子体辐射处理所述增材制造粉末颗粒在所述增材制造粉末颗粒的表面上形成羟基官能团。


5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法(600)，其中用等离子体辐射处理所述增材制造粉末颗粒包括搅动所述增材制造粉末颗粒。


6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法(600)，其中用等离子体辐射(150)处理所述增材制造粉末颗...

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