三维金属部件的增材制造方法技术

本发明专利技术涉及一种三维金属部件的增材制造的方法，所述三维金属部件包括实心部分，所述实心部分具有被壳部包围的芯部(21)，所述方法包括通过激光束(120)熔融使相继沉积的金属粉末层相继凝固，并且在每个相继的粉末层中限定至少一个芯部区域(210)和/或至少一个壳部区域。根据本发明专利技术，通过用激光束(120)对芯部区域(210)进行扫描而使芯部区域(210)熔融，从而形成具有相同宽度(L)的相互平行的焊道(211)，所述焊道(211)并置或在小于其宽度的X％的距离上间隔开或重叠，并且通过用激光束(120)对壳部区域进行扫描而使壳部区域熔融，从而形成相互平行的焊道，壳部焊道都具有相同的宽度并且与芯部焊道的宽度相同，并且在大于其宽度的X％的距离上重叠，X大于0且小于100。X大于0且小于100。X大于0且小于100。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维金属部件的增材制造方法


[0001]本专利技术属于增材制造领域。
[0002]本专利技术更具体地涉及一种具有至少一个整体式部分的三维金属部件的增材制造方法，所述三维金属部件例如为用于在轮胎胎面中形成沟槽的薄片，所述薄片旨在插入于所述轮胎的固化模具中。

技术介绍

[0003]增材制造使得能够通过重复一个周期来制造金属部件，该周期包括沉积一个金属粉末层的步骤，然后是通过电磁辐射(例如借助于激光束)熔化该层的步骤。
[0004]由于明显的温度梯度，这种类型的方法会产生严重的应力，从而使以这种方式制造的部件变形。当待制造的部件的厚度变化很大时，这些变形会更大。这些变形会引起撕裂。
[0005]通过示例的方式，附图1A示出了如上所述的薄片的示例性实施方案的立体图，图1B示意性示出了图1A中的薄片的垂直截面。被称为“液滴”类型的该薄片A包括两个部分，即分别是主体B和整体式部分或“液滴”C。主体B的自由端部旨在嵌入于轮胎固化模具的主要部分中，而主体B的另一端部和液滴C则从该模具的底部突出。因此，当模制橡胶时，这种薄片使得可以在轮胎的深度中产生对应于部分C的较大且相当宽的空腔，该空腔通过对应于薄主体B的舌部的一部分的细槽而朝向轮胎表面的外部连续。这种薄片A因此使得可以在轮胎上产生特定形状的沟槽。
[0006]容易理解的是，在B和C之间的过渡区域D中，由增材制造方法引起的应力有使薄片A弱化甚至破裂的风险，并且这在轮胎模制期间可能特别有害。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种具有至少一个整体式部分的三维金属部件的增材制造方法，所述方法能够大大减小施加在该部件上的应力、裂缝和变形，同时确保整个部件的良好机械强度。
[0008]在说明书的其余部分和权利要求书中，“整体式”部分应理解为是实心部分，所述实心部分优选地具有宽度大于2mm的截面。
[0009]本专利技术的另一个目的是提供一种如上所述的方法，该方法能够基本上应用于厚度变化较大的部件。
[0010]为此，本专利技术涉及一种具有至少一个整体式部分的三维金属部件的增材制造方法，所述三维金属部件例如为用于在轮胎胎面中形成沟槽的薄片，所述薄片旨在插入于所述轮胎的固化模具中，金属部件的该整体式部分包括内部部分(称为“芯部”)，其由外部部分(称为“壳部”)包围，该方法包括借助于激光束通过熔化使相继沉积的金属粉末层相继凝固，并且在每个不同的相继粉末层中限定至少一个壳部区域或至少一个被壳部区域包围的芯部区域，所述壳部区域构成待制造金属部件的所述壳部的一部分，所述芯部区域构成待
制造金属部件的所述芯部的一部分。
[0011]根据本专利技术，通过用所述激光束扫描来实现所述芯部区域的熔化以形成具有相同宽度的纵向焊道，所述纵向焊道相互平行并且并置或者以小于其宽度的X％的距离彼此间隔开，或者在小于其宽度的X％的距离上重叠，并通过用所述激光束扫描来实现所述壳部区域的熔化以形成具有相同宽度(与芯部的焊道宽度相同)的纵向焊道，所述纵向焊道相互平行并且在大于其宽度的X％的距离上重叠，X大于0且小于100。
[0012]借助于本专利技术的这些特征，可以在确保壳部和芯部的足够密度的同时减小机械应力。所获得的部件具有良好的机械性能(强度增加，没有撕裂或者没有破裂起始区域)。
[0013]单独考虑或组合考虑根据本专利技术的其他有利且非限制性特征：
[0014]-X等于30；
[0015]-通过用所述激光束扫描来实现所述芯部区域的熔化以形成相邻的焊道，所述焊道以小于这些焊道宽度的20％，优选小于10％的距离彼此间隔开；
[0016]-通过用所述激光束扫描来实现所述芯部区域的熔化以形成焊道，所述焊道在小于这些焊道宽度的20％，优选小于10％的距离上重叠；
[0017]-通过用所述激光束扫描来实现所述壳部区域的熔化以形成焊道，所述焊道在大于这些焊道宽度的30％且小于或等于60％，优选大于或等于40％且小于或等于50％的距离上重叠；
[0018]-芯部和壳部在0.01mm至0.40mm之间的宽度上，优选在0.10mm的宽度上重叠；
[0019]-金属粉末层的至少一个芯部区域包括至少两个区域，并且在这些区域中，用所述激光束扫描至少一个给定区域，使得所述激光束的位移矢量相对于三角坐标系的取向角不同于在与所述给定区域相邻的区域中所述激光束的位移矢量的取向角；
[0020]-金属粉末层的至少一个壳部区域包括至少两个区域，并且在这些区域中，用所述激光束扫描至少一个给定区域，使得所述激光束的位移矢量相对于三角坐标系的取向角不同于在与所述给定区域相邻的区域中所述激光束的位移矢量的取向角；
[0021]-所述区域是方形的并且以棋盘的形式布置，该棋盘包括至少两个称为“偶数”和“奇数”的行；
[0022]-在每个芯部区域和/或每个壳部区域中，通过借助于所述激光束以第一取向角扫描奇数行和奇数列的区域(称为“第一区域”)，以第二取向角扫描奇数行和偶数列的区域(称为“第二区域”)，以第三取向角扫描偶数行和奇数列的区域(称为“第三区域”)，以第四取向角扫描偶数行和偶数列的区域(称为“第四区域”)，从而实现给定的金属粉末层的熔化，相对于三角坐标系的这四个取向角是不同的；
[0023]-金属部件包括n个相继的重叠层，一个层的芯部区域的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域中各自激光束的位移矢量的取向角与位于所述层上方的层的芯部区域的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域中各自激光束的位移矢量的取向角呈现角度变化；一个层的壳部区域的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域中各自激光束的位移矢量的取向角与位于所述层上方的层的壳部区域的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域中各自激光束的位移矢量的取向角呈现角度变化，并且这两个角度变化不同；
[0024]-部件的芯部包括n个相继的重叠层，并且一个层的方形芯部区域相对于紧邻其上方的层的方形芯部区域在横向和/或纵向上以1/q步长偏移，q为整数，优选等于2；
[0025]-部件的壳部包括n个相继的重叠层，并且一个层的方形壳部区域相对于紧邻其上方的层的方形壳部区域在横向和/或纵向上以1/q步长偏移，q为整数，优选等于2。
附图说明
[0026]参考附图，从现在将给出的描述中，本专利技术的其他特征和优点将变得显而易见，所述附图以非限制性示例的方式示出了其不同的可能的实施方案。
[0027]在这些图中：
[0028]-图1A是用于在轮胎胎面中形成沟槽的薄片的示例性实施方案的立体图，所述薄片旨在插入于所述轮胎的固化模具中，
[0029]-图1B示意性示出了薄片的截面图，
[0030]-图2是用于形成沟槽的薄片的整体式部分的纵向截面图，所述薄片是通过根据本专利技术的方法获得的，
[0031]-图3是示出可以实施根据本专利技术的增材制造方法的增材制造设备的示例的示意图，
[0032]-图4是相继的金属粉末层堆叠的示意性细节图，其中示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.三维金属部件(2)的增材制造方法，所述三维金属部件(2)具有至少一个整体式部分，所述三维金属部件(2)例如为用于在轮胎胎面中形成沟槽的薄片，所述薄片旨在插入于所述轮胎的固化模具中，金属部件(2)的该整体式部分包括称为“芯部”的内部部分(21)，所述内部部分(21)被称为“壳部”的外部部分(22)包围，该方法包括借助于激光束(120)通过熔化使相继沉积的金属粉末层(C1、C2、Cx、Cy、Cn)相继凝固，并且在每个不同的相继粉末层中限定至少一个壳部区域(220)或至少一个被壳部区域(220)包围的芯部区域(210)，所述壳部区域(220)构成待制造金属部件的所述壳部(22)的一部分，所述芯部区域(210)构成待制造金属部件的所述芯部(21)的一部分，其特征在于，通过用所述激光束(120)扫描来实现所述芯部区域(210)的熔化以形成具有相同宽度(L)的纵向焊道(211)并且通过用所述激光束(120)扫描来实现所述壳部区域(220)的熔化以形成纵向焊道(221)，所述纵向焊道(211)相互平行并且并置或者以小于其宽度(L)的X％的距离(L2)彼此间隔开，或者在小于其宽度(L)的X％的距离(L1)上重叠，所述纵向焊道(221)具有相同宽度(L)并且与芯部的焊道(211)的宽度相同，相互平行并且在大于其宽度(L)的X％的距离(L3)上重叠，X大于0且小于100。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，X等于30。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过用所述激光束(120)扫描来实现所述芯部区域(210)的熔化以形成相邻的焊道(211)，所述焊道(211)以小于这些焊道的宽度(L)的20％，优选小于10％的距离(L2)彼此间隔开。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过用所述激光束(120)扫描来实现所述芯部区域(210)的熔化以形成焊道(211)，所述焊道(211)在小于这些焊道(211)的宽度(L)的20％，优选小于10％的距离(L1)上重叠。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过用所述激光束(120)扫描来实现所述壳部区域(220)的熔化以形成焊道(221)，所述焊道(221)在大于这些焊道(211)宽度(L)的30％且小于或等于60％，优选大于或等于40％且小于或等于50％的距离(L3)上重叠。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述芯部(21)和所述壳部(22)在0.01mm至0.40mm之间的宽度上重叠，优选在0.10mm的宽度上重叠。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，金属粉末层(C1、C2、Cx、Cy、Cn)的至少一个芯部区域(210)包括至少两个区域(3i-4i、3i-4p、3p-4i、3p-4p)，并且在这些区域中，用所述激光束(120)扫描至少一个给定区域，使得所述激光束(120)的位移矢量(121)相对于三角坐标系的取向角不同于在与所述给定区域相邻的区域中所述激光束(120)的位移矢量(121)的取向角。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，金属粉末层(C1、C2、Cx、Cy、Cn)的至少一个壳部区域(220)包括至少两个区域(3i-4i、3i-4p、3p-4i、3p-4p)，并且在这些区域中，用所述激光束(120...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：米其林集团总公司，
类型：发明
国别省市：