公开了一种用于在混合减材和增材制造过程中控制废料的组件，包括保持在支架中的加工工具、围绕加工工具设置的护罩、以及配置为在护罩内产生负压的一个或多个端口。一种在部件的混合减材和增材制造过程中限制废料的方法包括向增材制造的部件添加一定量的材料，改变添加的材料量，操纵工具加工部件的一部分增材制造并产生废料，密封工具的一部分并用护罩覆盖部件的一部分，并施加负压以产生气流以防止废料离开护罩。废料离开护罩。废料离开护罩。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合增材和减材制造过程中的废物收集和减排
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2016年9月15日提交的美国专利申请US16/102,422、2019年5月20日提交的美国专利申请16/417,279和2018年9月18日提交的美国专利申请16/134,343、2016年5月13日提交的美国临时申请62/335,679、2016年9月15日提交的美国临时申请62/395,289、2016年10月12日提交的美国临时申请62/407,318和2016年11月14日提交的美国临时申请62/421,707的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。
[0002]本专利技术涉及用于制造由金属和其他材料制成的复杂部件的混合增材和减材制造领域。
技术介绍
[0003]增材制造和减材制造的混合组合提供了显著的优势，同时减轻了任一技术的负面影响。例如，增材制造允许从部件设计的内部开始构建部件，这从减材技术如机械加工的外部角度来看是无法实现的。这允许新的整体部件几何形状具有内部冷却通道和中空腹板芯等特征。然而，增材制造的部件通常只能具有接近最终形状的形状，并且表现出一定程度的不希望的粗糙度，因为部件是以不连续的层构建的，这些层本质上不能粘附到的最终形状或者产生在减材制造中可能得到的期望的最终表面。在美国专利10,087,332B2中，Connor等人教导减材步骤，例如在整个增材工艺中在可烧结金属糊增材步骤之间进行加工，以实现最终的净形状。由于一旦部件完成后，某些表面可能无法通过适当的减材工艺到达，因此在部件完成之前在一些增材步骤之间执行减材步骤是有利的。然而，混合制造中的减材步骤会产生废料或切屑，其形式包括碎屑、锉屑、车屑、刨花和各种细颗粒物质，如灰尘、烟雾、蒸汽和冷凝物。除了干扰加工机器并造成潜在的环境和人类健康危害外，这些切屑或废料还可能重新沉积在部件上。在增材步骤之前，不得允许颗粒材料堆积在部件上，因为它可能会改变完成部件的密度；干扰下一层的粘附；并且使得难以去除被困在需要后处理去除的已完成部件中的大量切屑。颗粒物质可能从构建区域迁移到制造设备的其他部分；此外，细颗粒物质可能会自燃或对人和环境有毒。因此，需要去除和减少减材步骤中产生的废物。
[0004]因此，需要在混合增材和减材制造过程中减少不需要的废料的方法和组件。
技术实现思路
[0005]下文给出了简化概述，以提供对本专利技术一个或多个实施例的一些方面的基本理解。该概述不是广泛的概述，也不是旨在标识本教导的关键或关键要素，也不是描绘本专利技术的范围。相反，其主要目的仅仅是以简化形式呈现一个或多个概念，作为稍后呈现的详细描述的前序。
[0006]公开了一种用于在混合减材和增材制造过程中控制废料的组件。用于在混合减材和增材制造过程中控制废料的组件还包括保持在支架中的加工工具或成形为也用作支架
并装配到工具致动器的加工工具。用于在混合减材和增材制造过程中控制废料的组件还包括护罩，该护罩设置在加工工具或成形为还用作支架和加工工具的一部分的加工工具的周围。用于在混合减材和增材制造过程中控制废料的组件还包括一个或多个端口，该端口被配置为在护罩内产生负压。
[0007]实施例可包括一个或多个以下特征。用于在混合减材和增材制造过程中控制废料的组件可包括其中一个或多个端口通过一个或多个节流阀和控制抽空速率的控制器连接到加压空气源。该组件可以包括连接到控制器的相机，以检测切屑的堆积。基于相机对切屑堆积的检测，控制器被配置成通过一个或多个端口中的选定端口调节加压空气的流量。该组件可以包括收集器，该收集器通过导管连接到一个或多个端口，并且被配置为收集、分类和释放切屑。收集器可以包括磁性质量检测室。收集器可以包括过滤切屑收集室。收集器可以包括重力切屑收集室。该组件可以包括具有一个或多个传感器的颗粒检测室，该传感器被配置为实时检测切屑的浓度、尺寸、形状和/或浓度。一个或多个传感器连接到控制器，并且控制器可配置为调节端口中的一个或多个节流阀。护罩可以包括一个或多个端口。支架可以包括一个或多个端口。护罩、工具和支架被配置为保持被增材制造的零件，可以包括可更换组件部件。该组件可以包括设置在护罩的一部分和加工工具支架的一部分之间的密封件。
[0008]还公开了一种用于在混合减材和增材制造期间控制废料的组件。用于控制废料的组件还包括保持在支架中的加工工具或成形为还用作支架并装配到工具致动器的加工工具。用于控制废料的组件还包括设置在加工工具或加工工具周围的护罩，该护罩的形状还用作支架和加工工具的一部分。用于控制废料的组件还包括通过一个或多个节流阀连接到加压空气源的一个或多个端口，所述节流阀被配置为在护罩内产生负压。用于控制废料的组件还包括控制器，该控制器控制护罩内的抽空速率并且配置为通过一个或多个端口中的选定端口调节加压空气流量。用于控制废料的组件还包括连接到控制器以检测切屑堆积的相机。
[0009]还公开了一种在部件的混合减材和增材制造过程中限制废料的方法。限制废料的方法还包括将一定量的材料添加到正在增材制造的部件中。该方法还可以包括改变添加的材料的量。该方法可以包括操纵工具来加工正在增材制造的部件的一部分并产生废料/切屑。该方法可以包括密封工具的一部分并用护罩覆盖正被增材制造的部件的一部分。该方法可包括通过护罩中的端口施加负压以产生气流以防止切屑离开护罩。
[0010]在混合减材和增材制造过程中限制废料的方法可以包括通过相机检测切屑的堆积。气流的调节可以基于相机检测到的切屑的堆积。该方法可以包括在收集器内确定切屑的浓度、尺寸、形状和/或浓度。收集器可以包括磁性质量检测室、重力切屑收集室、过滤收集室或它们的组合。限制废料的方法可包括通过可包括传感器的检测系统实时监测收集的切屑的速率、数量和/或类型。切屑生成模型可以基于计算和/或测量的添加到部件和/或从部件中减去的材料量。限制废料的方法可以包括使用基于预期切屑产生率、切屑产生模型、护罩的机械布置或其组合计算的一组所需空气流速来确定操作裕度。限制废料的方法可以包括基于对操作裕度之外的切屑的检测来调整气流和切屑生成模型。该方法可包括基于检测到切屑超出操作裕度而发出警报。限制废料的方法中的空气流向部件。一个或多个喷嘴、一个或多个导管或一个或多个端口可以位于护罩中。
附图简要说明
[0011]包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且与说明书一起用于解释本专利技术的原理。在附图中:
[0012]图1示出了正在进行切屑收集的减材加工步骤的部件。
[0013]图2(a)示出了用于切屑提取和收集的护罩的侧视图，该护罩配有控制和减排装置。图2(b)中所示的通气口围绕护罩的周边布置。
[0014]图3示出了切屑收集和减排系统。
[0015]图4示出了切屑检测系统。
[0016]图5示出了在混合增材和减材制造的操作步骤期间用于控制切屑收集和去除的过程。
[0017]图6(a)和(b)示出了切屑提取和收集的侧视图，其中压缩空气通过各种压缩空气导管输送至本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在混合减材和增材制造过程中控制废料的组件，包括：加工工具，所述加工工具保持在支架中或所述加工工具成形为也用作支架并装配到工具致动器；护罩，所述护罩围绕所述加工工具，或成形为还用作所述支架和所述加工工具的一部分的加工工具；以及一个或多个端口，所述端口被配置为在所述护罩内产生负压。2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述一个或多个端口通过一个或多个节流阀和控制抽空速率的控制器连接到加压空气源。3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述护罩包括一个或多个端口。4.根据权利要求1所述的组件，其中，所述支架包括一个或多个端口。5.根据权利要求1所述的组件，其中，所述护罩、所述工具和支架被配置为保持被增材制造的部件、包括可更换组件。6.根据权利要求2所述的组件，其中，还包括相机，所述相机连接到所述控制器以检测切屑堆积。7.根据权利要求6所述的组件，其中，基于所述相机对切屑堆积的检测，所述控制器被配置为通过所述一个或多个端口中的选定端口调节所述加压空气的流量。8.根据权利要求2所述的组件，其中，还包括收集器，所述收集器通过导管连接到所述一个或多个端口并且所述收集器被配置为收集、分类和释放切屑。9.根据权利要求8所述的组件，其中，所述收集器包括磁性质量检测室。10.根据权利要求8所述的组件，其中，所述收集器包括过滤切屑收集室。11.根据权利要求8所述的组件，其中，所述收集器包括重力切屑收集室。12.根据权利要求8所述的组件，其中，还包括颗粒检测室，所述颗粒检测室具有一个或多个传感器，所述传感器配置为实时检测所述切屑的浓度、尺寸、形状和/或浓度。13.根据权利要求12所述的组件，其中，所述一个或多个传感器连接到所述控制器，并且其中，所述控制器被配置为调节在所述端口中的所述一个或多个节流阀。14.根据权利要求1所述的组件，其中，还包括密封件，所述密封件设置在所述护罩的一部分和所述加工工具支架的一部分之间。15.一种用于在混合减材和增材制造过程中控制废料的组件，包括：加工工具，所述加工工具保持在支架中或所述加工工具成形为也用作支架并装配到工具致动器；护罩，所述护罩围绕所述加工工具或成形为还用作所述支架和所述加工工具的一部分的所述加工工具；以及一个或多个端口，所述端口通过一个或多个节...
【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：曼特尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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