功能部件的制造方法及所获得的功能部件技术

一种功能部件的制造方法，能够获得由金属材料制成的功能部件，该功能部件的全部或部分界定流体可渗透的过滤介质并且界定第一主面和第二主面，以用于使气体的优选循环通过过滤介质。该方法包括主要阶段，该主要阶段是由以从支撑托盘连续通过的方式实施的增材制造方法构成的。每次通过包括沉积至少一层所述金属材料，所沉积的材料附着到之前沉积的至少一层的金属材料。在每次通过时控制沉积，使得在连续通过期间沉积的金属材料的堆叠而成功能部件。过滤介质包括根据第一主面和第二主面之间的三维空间分布而相互连接的连接结构的聚结网络，该网络的连接结构在其之间界定孔，这些孔在第一主面和第二主面之间的三个维度中在空间上分布在过滤介质内。空间上分布在过滤介质内。空间上分布在过滤介质内。

【技术实现步骤摘要】
功能部件的制造方法及所获得的功能部件


[0001]本专利技术涉及一种制造方法，该制造方法能够获得基本上由金属材料制成的功能部件，该功能部件的全部或部分界定流体可渗透的过滤介质，并且界定第一主面和第二主面，以便流体的优选循环通过第一主面和第二主面之间的过滤介质。
[0002]本专利技术还涉及一种通过实施这种制造方法获得的功能部件。
[0003]本专利技术可应用于任何需要对流体进行过滤的系统，无论流体是由气体还是液体组成的，例如空气。一种可能的应用涉及制造或供应符合FFP1或FFP2标准的口罩，以及其他非常高效的过滤介质。应用领域可扩展到工业的不同领域和用于普通公众。所获得的功能部件也可用作催化剂或电池电极的支撑件。更概括地，本专利技术可应用于需要具有大交换表面以用于个人或集体保护的过滤介质的任何装置。

技术介绍

[0004]在个人或集体保护的领域中，特别是为了保护人们免受所处的环境或空气中的病毒、微生物、细菌或灰尘的增殖和传播的影响，存在已知的人们佩戴的口罩。
[0005]已知几乎所有的防护装备(例如外科口罩、FFP2口罩和普通的公众口罩)都是一次性的。
[0006]除了供应问题之外，当前的防护装备具有若干缺点。
[0007]普通的公众口罩、外科口罩或FFP2口罩的主要缺点是其短暂且不可重复使用的性质。由于使用时间在3小时的范围内，所以必然消耗相当大量的口罩，例如仅法国的医疗和辅助医务人员每周就需要至少2400万个口罩。当然，这造成了真正的生态问题，特别是在疾病大规模流行的情况下。
[0008]此外，口罩被丢弃的事实意味着对于可能处理所丢弃的口罩或更一般地与所丢弃的口罩接触的其他人而言具有不可忽视的风险。.
[0009]一种替代的解决方案是使用由可洗织物制成的防护口罩。这种具有短暂性质的口罩的缺点是污染废物的大量累积和与其管理相关的潜在风险。此外，不应忘记清洗大量口罩(每天几百万)可能由于清洗流出物而对环境造成影响。
[0010]已经存在通过烧结粉末来制造的金属过滤器，但是这些方法非常昂贵、复杂并且所获得的过滤器具有不均匀分布的孔隙率。所获得的形状也是有限的。另外，不幸的是在实践中已经证实穿过过滤器的过滤流体所经受的压降随着过滤效率而增加。因此，获得非常高效的过滤器意味着压降水平在一些应用中可能是禁止的。

技术实现思路

[0011]本专利技术旨在提供一种上述类型的制造方法，其允许解决上文列出的与所提及的现有技术有关的问题。
[0012]特别地，本专利技术旨在提供一种实现以下目标的解决方案：
[0013]‑
提供具有非常高的耐久性(即，其使用寿命及其使用持续时间)的过滤介质，特别
是在整个寿命内可再使用的过滤介质，
[0014]‑
基本上限制废物的量，以更好地符合可持续发展的观点，
[0015]‑
提供具有高过滤效率的过滤介质，
[0016]‑
获得对于过滤流体具有低压降的过滤介质，
[0017]‑
提供如下过滤介质，该过滤介质能够满足FFP1或FF2类别的口罩的标准，或者能够满足通常根据欧洲分类EN 1822:2009或根据标准EN 779:2012的非常高效的过滤介质的标准，特别是对于大于100nm的颗粒允许高于99％的过滤率，
[0018]‑
制造简单且便宜，
[0019]‑
使得能够获得具有复杂形状的过滤介质，
[0020]‑
允许孔在过滤介质内均匀分布。
[0021]此目的可由于实施一种制造方法而实现，该制造方法能够获得基本上由金属材料制成的功能部件，该功能部件的全部或部分界定流体可渗透的过滤介质并且界定第一主面和第二主面，以用于使气体的优选循环通过第一主面和第二主面之间的过滤介质，该制造方法包括主要阶段，该主要阶段是由以从支撑托盘连续通过的方式实施的增材制造方法构成的，每次通过包括沉积至少一层所述金属材料，所沉积的材料附着到之前沉积的至少一层金属材料，在每次通过时控制每个层的水平处的金属材料的沉积，使得在所述连续通过期间沉积的金属材料堆叠而成所述功能部件，功能部件的过滤介质包括根据第一主面和第二主面之间的三维空间分布相互连接的连接结构的聚结网络，所述网络的连接结构在其之间界定孔，这些孔在第一主面和第二主面之间的三个维度中在空间上分布在过滤介质内。
[0022]这种制造方法的优点是简单且经济。此外，可以容易地制造具有简单或复杂形状的部件，无论这些部件是由平面表面(圆盘、方形、矩形、三角形、多边形)还是由复杂表面(管、球、圆柱、棱锥、口罩)构成。可以容易地实现受控的孔隙率，也就是说，可以完美地控制孔的架构、尺寸和分布，同时可以完美地控制金属聚结网络的连接结构的架构、长度和厚度。可以容易地获得厚度范围为400μm至500μm的过滤介质。可以非常容易地获得在过滤介质内均匀分布的孔，从而保证良好的效率和良好的可靠性。与粉末烧结解决方案不同，可以获得非常高的过滤效率，同时保持相当低的压降水平。除了上述优点之外，以此方式制造的过滤介质特别有利，这是由于其几乎在整个寿命期间的高耐久性并且对环境影响非常小。
[0023]此制造方法的一些优选但非限制性的方面如下，这些特征可单独或组合考虑。
[0024]在主要阶段期间获得的过滤介质被容纳在主平面中，该主平面与支撑托盘形成30
°
至90
°
的角度。
[0025]过滤介质的厚度(被认为是在第一主面和第二主面之间的厚度)为400μm至500mm。
[0026]其中功能部件基本上由其制成的金属材料包括呈纯金属、合金或氧化物形式的以下材料中的至少一种：铝、不锈钢、镍、钴、铁、铜、钯、钛、钨、银、铂。
[0027]在每次通过时，将支撑托盘加热至环境温度和250℃之间的温度，特别是等于200℃且具有10％内的公差。
[0028]每次通过都包括沉积至少一个由所述金属材料形成的粉末层的步骤，然后是通过激光束的作用经由局部能量输入来选择性地熔化之前沉积的粉末的步骤，金属材料的选择性熔化使用预先建立的计算机数据库来进行控制，该计算机数据库在每次通过时通过计算机程序来控制，该计算机程序控制激光束相对于之前沉积的金属材料粉末的空间位移，该
参数中的至少一个选自：激光束和之前沉积的粉末之间的相对路径、与激光束和之前沉积的粉末之间的相对速度相对应的位移速度、激光束功率、激光束功率密度。
[0029]每个粉末层的厚度为20μm至100μm。
[0030]在每个选择性熔化步骤，激光束所遵循的路径包括位移矢量，其中该位移矢量根据偏移值成对地在空间上偏移，并且其中，对于给定的激光束功率和给定的层厚，通过适配所述偏移值来调节过滤介质内的孔的孔隙率，该孔隙率随着偏移值增加而增加。
[0031]在过滤介质的水平处，在选择性熔化步骤期间，每次通过所使用的激光束功率为能够获得在所述金属材料中不形成孔的无孔块的激光束功率值的30％至9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能部件的制造方法，能够获得基本上由金属材料制成的功能部件(10)，所述功能部件(10)的全部或部分界定流体能渗透的过滤介质(12)并且界定第一主面和第二主面(14，16)，以用于使气体的优选循环通过位于所述第一主面和所述第二主面(14，16)之间的所述过滤介质(12)，所述制造方法包括主要阶段(P1)，所述主要阶段是由以从支撑托盘(18)连续通过(FS)的方式实施的增材制造方法构成的，每次通过(FS)都包括沉积至少一层所述金属材料，所沉积的材料附着到之前沉积的至少一层的金属材料，在每次通过(FS)时控制每个层的水平处的金属材料的沉积，使得在所述连续通过(FS)期间沉积的金属材料堆叠而成所述功能部件(10)，所述功能部件的过滤介质(12)包括根据所述第一主面和所述第二主面(14，16)之间的三维空间分布而相互连接的连接结构的聚结网络，所述网络的连接结构在它们之间界定孔，这些孔在所述第一主面和所述第二主面(14，16)之间的三个维度中在空间上分布在所述过滤介质(12)内。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述主要阶段(P1)期间获得的所述过滤介质(12)被容纳在主平面中，所述主平面与所述支撑托盘(18)形成30
°
至90
°
的角度。3.根据权利要求1和2中任一项所述的制造方法，其中，所述过滤介质(12)的厚度为400μm至500mm，所述过滤介质的厚度被认为是所述第一主面和所述第二主面(14，16)之间的厚度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其中，基本上制成所述功能部件(10)的所述金属材料包括呈纯金属、合金或氧化物形式的以下材料中的至少一种：铝、不锈钢、镍、钴、铁、铜、钯、钛、钨、银、铂。5.根据权利要求1至4中任一项所述的制造方法，其中，在每次通过(FS)时，将所述支撑托盘(18)加热至环境温度和250℃之间的温度，特别是加热至200℃且具有10％内的公差。6.根据权利要求1至5中任一项所述的制造方法，其中，每次通过(FS)都包括沉积至少一个由所述金属材料形成的粉末层(20)的步骤(E1)，然后是通过激光束(22)的作用经由局部能量输入来选择性地熔化之前沉积的粉末的步骤(E2)，所述金属材料的选择性熔化使用预先建立的计算机数据库来控制，所述计算机数据库在每次通过(FS)时通过计算机程序进行控制，该计算机程序控制所述激光束(22)相对于之前沉积的金属材料粉末的空间位移，参数中的至少一个选自：所述激光束(22)和之前沉积的粉末之间的相对路径、与所述激光束(22)和之前沉积的粉末之间的相对速度相对应的位移速度(V)、激光束功率(P)、激光束功率密度(E)。7.根据权利要求6所述的制造方法，其中，每个粉末层(20)的厚度(e)都为20μm至100μm。8.根据权利要求6和7中任一项所述的制造方法，其中，在每个选择性熔化步骤(E2)，所述激光束(22)所遵循的路径包括位移矢量，其中所述位移矢量根据偏移值(HD)成对地在空间上偏移，并且其中，对于给定的激光束功率(P)和给定的层厚(e)，通过适配所述偏移值(HD)来调节所述过滤介质(12)内的所述孔的孔隙率，随着所述偏移值(HD)增加，该孔隙率增加。9.根据权利要求6至8中任一项所述的制造方法，其中，在所述过滤介质(12)的水平处，在所述选择性熔化步骤(E2)期间，每次通过(FS)所使用的激光束功率(P)为能够获得在所述金属材料中不形成孔的无孔块的激光束功率值(P)的30％至90％。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的制造方法，其中，在每个选择性熔化...

【专利技术属性】
技术研发人员：希沙姆，
申请(专利权)人：法国原子能及替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：