用于增材制造物体的系统和方法技术方案

本申请题为“用于增材制造物体的系统和方法”。一种增材制造物体的方法，其包括通过使用粉末沉积装置在构建平台上方沉积粉末来相继形成多个粉末层。该方法还包括在使用粘合剂输送装置形成多个粉末层中的每一个相继粉末层之前，通过粘结多个粉末层中的每一个粉末层的选择区域来相继形成粘合剂壳。粘合剂壳包围粉末的一部分。该方法还包括使用固结装置使由粘合剂壳粘合的粉末的部分致密化。合剂壳粘合的粉末的部分致密化。

【技术实现步骤摘要】
用于增材制造物体的系统和方法
[0001]优先权
[0002]本申请要求于2020年9月11日提交的美国序列号62/706,813的优先权。


[0003]本专利技术总体上涉及增材制造，更具体地涉及用于粉末床粘合剂喷射增材制造以由粉末材料形成物体的系统和方法。

技术介绍

[0004]金属注射成型(MIM)是一种金属加工工艺，其中粉末金属与一种或多种粘合剂混合以产生原料。然后使用注射成型将原料作为液体注射到模具中。然后将模制件或“生坯(green part)”冷却并从模具中取出。成型后，生坯经过调节操作(例如，使用溶剂、热熔炉、催化过程或多种方法的组合)以去除粘合剂的一部分并生成“棕坯(brown part)”。然后，棕坯经过烧结操作以去除粘合剂的剩余部分，使金属颗粒致密化，并且生产“成品零件”。MIM有利地提供生产大批量和/或复杂零件的成本效益。然而，MIM需要昂贵的永久性工具，这对于小批量零件的生产可能不具有成本效益。
[0005]对于生产小批量零件，金属粘合剂喷射可为MIM工艺提供一种具有成本效益的替代方案。在金属粘合剂喷射中，液体粘合剂被选择性地施加以逐层结合金属粉末颗粒，从而形成棕坯。然后，对棕坯进行烧结操作，以去除粘合剂，使金属颗粒致密化，并且生产成品零件。
[0006]然而，在MIM和金属粘合剂喷射中，在烧结操作中致密化期间，金属颗粒可在所有粘合剂除气之前封装粘合剂中的一些。这可能导致成品零件中含有粘合剂和/或最终零件的密度低于期望的密度。这在生产相对较厚的零件时尤其成问题。因此，本领域技术人员继续进行研究和开发工作，以提供改进的增材制造技术，诸如粉末床粘合剂喷射增材制造。

技术实现思路

[0007]以下是根据本公开的主题的示例的非穷尽列表，这些示例可要求保护，也可不要求保护。
[0008]在一个示例中，所公开的增材制造系统包括构建平台。增材制造系统还包括被配置为沉积粉末的粉末沉积装置，使得在构建平台上方相继形成多个粉末层。增材制造系统进一步包括粘合剂输送装置，该粘合剂输送装置被配置为在多个粉末层中的每一个相继粉末层的选择区域处输送粘合剂，从而相继形成粘合剂壳。增材制造系统还包括固结装置，该固结装置被配置为使由粘合剂壳粘合的粉末的一部分致密化。
[0009]在一个示例中，所公开的增材制造物体的方法包括以下步骤：(1)通过沉积粉末相继形成多个粉末层；以及(2)在形成多个粉末层中的每一个相继粉末层之前，通过粘结多个粉末层中的每一个粉末层的选择区域来相继形成粘合剂壳。粘合剂壳包围粉末的一部分。
[0010]在一个示例中，所公开的增材制造物体通过包括以下步骤的工艺制成：(1)通过沉
积粉末相继形成多个粉末层；以及(2)在形成多个粉末层中的每一个相继粉末层之前，通过粘结多个粉末层中的每一个粉末层的选择区域来相继形成粘合剂壳的多个壳层，从而形成粘合剂壳。粘合剂壳包围粉末芯。
[0011]从以下详细描述、附图和所附权利要求书中，所公开的增材制造系统、方法和增材制造物体的其他示例将变得显而易见。
附图说明
[0012]图1是增材制造系统的示例的示意图；
[0013]图2至图5共同示意性地示出了相继形成多个粉末层和相继形成多个壳层的示例；
[0014]图6示意性地示出了增材制造物体的示例，该物体包括粘合剂壳和由粘合剂壳粘合的粉末芯；
[0015]图7和图8共同示意性地示出了使用振动机构使由粘合剂壳的一部分粘合的粉末致密化的示例；
[0016]图9和图10共同示意性地示出了使用捣固头使由粘合剂壳的一部分粘合的粉末致密化的示例；
[0017]图11和图12共同示意性地示出了使用多个捣固销使由粘合剂壳的一部分粘合的粉末致密化的示例；
[0018]图13是增材制造物体的方法的示例的流程图；
[0019]图14是飞行器制造和维修方法的流程图；以及
[0020]图15是飞行器示例的示意性框图。
具体实施方式
[0021]以下详细描述参考附图，这些附图说明了本文所公开的主题的具体示例。具有不同结构和操作的其他示例不脱离本公开的范围。类似的附图标记可指不同附图中的相同特征、元件或部件。在整个本公开中，多个项目中的任何一个通常可单独称为项目，并且多个项目通常可统称为项目。
[0022]下文提供了本文所公开的主题的说明性的非穷尽的示例，这些示例可为但不一定是要求保护的。本文对“示例”的引用意指结合示例描述的一个或多个特征、结构、元件、部件、特性和/或操作步骤被包括在本文所公开的主题的至少一个方面、实施例和/或实施方式中。因此，贯穿本公开的短语“一个示例”、“另一个示例”、“一个或多个示例”和类似语言可但不一定指同一示例。此外，表征任何一个示例的主题可以但不一定包括表征任何其他示例的主题。此外，表征任何一个示例的主题可以但不一定与表征任何其他示例的主题相结合。
[0023]在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对所公开概念的透彻理解，这些概念可在没有这些细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，省略了已知设备和/或过程的细节，以避免不必要地模糊本公开。尽管将结合具体示例描述一些概念，但应理解，这些示例并非旨在限制。
[0024]本公开认识到，粉末床粘合剂喷射增材制造提供了具有成本效益的复杂零件生产。本公开还认识到，通过粉末床粘合剂喷射增材制造生产的相对较厚的零件可具有未去
除粘合剂形式的异物夹杂物或不期望的孔隙率，这可能会降低零件的机械性能，并且限制粉末床粘合剂喷射增材制造的设计空间。因此，对于生产相对较厚的零件，诸如厚度大于0.125英寸(3.175毫米)的零件，可能不推荐采用当前的粉末床粘合剂喷射增材制造工艺。本公开还认识到，如果设计要求零件具有相对较厚的部分，则烧结操作必须在较低温度下操作较长的操作时间，这会增加工艺周期时间和总体生产成本。本公开还认识到，粉末床粘合剂喷射增材制造中使用的烧结操作可能会由于粉末的致密性和/或均匀性低于预期而导致棕坯出现不均匀收缩。
[0025]总体参考图1至图13，作为示例，本公开涉及增材制造系统100(在本文中通常称为系统)、增材制造物体130的方法1000以及使用系统100和/或根据方法1000制造的物体130。
[0026]在一个或多个示例中，系统100和方法1000是用于由粉末104制造物体130的粉末床粘合剂喷射制造的实施方式。本公开认识到，使用粉末床粘合剂喷射制造来制造物体或其他零件具有生产和设计灵活性优势。本公开还认识到在使用粉末床粘合剂喷射制造来制造物体或其他零件时的潜在问题，诸如上文所述的那些问题。系统100和方法1000的示例提供了这些潜在问题的解决方案。
[0027]系统100和方法1000的示例便于在“棕色”条件下形成物体130。在棕色条件下，物体130包括由粘结粉末104形成的外或外部粘合剂壳116(图1和图6)以及由通过粘合剂壳116粘合的未粘结(例如，松散)粉末104形成的内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增材制造系统(100)，其包括：构建平台(112)；粉末沉积装置(102)，其被配置为沉积粉末(104)，使得多个粉末层(114)相继形成在所述构建平台(112)上方；粘合剂输送装置(106)，其被配置为在所述多个粉末层(114)中的每一个相继粉末层的选择区域处输送粘合剂(108)，从而相继形成粘合剂壳(116)；以及固结装置(118)，其被配置为使由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的部分致密化。2.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，其中所述固结装置(116)包括振动机构(120)，所述振动机构联接到所述构建平台(112)并被配置为压实由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分，并且其中所述振动机构(120)包括被配置为生成超声振动的超声振动元件(122)。3.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，其中所述固结装置(116)包括捣固机构(124)，所述捣固机构被配置为压缩由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分，并且其中所述捣固机构(124)包括捣固头(126)，所述捣固头被配置为相继压缩由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分。4.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，其中所述捣固机构(124)包括多个捣固销(128)，所述多个捣固销被配置为同时压缩由所述粘合剂壳(116)粘合的所述粉末(104)的所述部分的整体。5.根据权利要求1所述的增材制造系统(100)，其中所述固结装置(116)包括：振动机构(120)，其联接到...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：