用于部件的增材制造的方法技术

一种用于部件(17)的增材制造的方法，在该方法中，部件(17)从在每层中至少在一些区域中固化的基底材料逐层施加，其中用于通过至少一个冷却介质喷管(11)冷却至少待固化的区域的至少一种冷却介质被引入到载气流中以便形成冷却气流，其中冷却介质以液态和/或气态存在，其中冷却气流被导引穿过德拉瓦尔喷管(3)，其中冷却介质流被引入以使得冷却介质流到载气流中的流出在德拉瓦尔喷管(3)内或下游发生，并且冷却气流(19)至少被引导到待固化的区域上。上。上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于部件的增材制造的方法
[0001]本专利技术的主题是一种用于部件的增材制造的方法，其中部件由基底材料逐层配置，该基底材料从在每层中至少在一些区域中熔融并随后凝固，其中冷却气流至少被引导到待固化的区域上。
[0002]增材制造方法(也称为3D打印方法)、比如特别是选择性激光熔融、选择性激光烧结、立体平版印刷等是制造方法，并且被理解为通过化学和/或物理工艺从不成形或形状中性的材料制造三维部件的方法，其中部件的构造通常逐层发生。在此，构造材料本身通常至少在一些区域中分别变成液体或熔融，以便凝固而形成部件，或者施加例如使粉状材料固化的粘合剂材料。由于所需固化而产生了时间限制，这是因为先前施加的材料必须在材料的下一次施加之前固化。此外，存在以下情形：由于使材料固化所需的时间和材料的潜在的、仍剩余的粘度，仅在有限程度上限定了部件的潜在边缘。
[0003]由此，本专利技术基于至少部分克服现有技术中已知的缺点的目的。
[0004]所述目的通过独立权利要求来实现。从属权利要求针对于有利的改进。应指出的是，从属专利权利要求中个别地列出的特征可以以任何技术上有意义的方式相互组合，并限定本专利技术的另外的设计实施例。此外，在本说明书中更详细地论述和解释了专利权利要求中陈述的特征，其中将说明本专利技术的另外的优选的设计实施例。
[0005]提出了根据本专利技术的用于部件的增材制造的方法，在该方法中，该部件从在每层中至少在一些区域中熔融的基底材料(也就是说，在每层中至少部分固化的基底材料)逐层配置(也就是说，形成)，该方法的特征在于，用于通过冷却介质喷管冷却至少待固化的区域的冷却介质被引入到载气流中以便形成冷却气流，其中冷却介质以液态和/或气态存在，其中该冷却气流被导引穿过德拉瓦尔喷管，其中冷却介质流被引入以使得该冷却介质流到该载气流中的流出在该德拉瓦尔喷管内或下游发生，并且该冷却气流被引导到该部件上。
[0006]在根据本专利技术的方法的情况下，优选的是，基底材料本身固化，因此例如基底材料至少部分熔融并接着固化，或者基底材料在液态时被施加并接着固化。还优选的是，基底材料通过至少一种添加剂(例如，粘合剂或胶粘剂)而固化。增材制造方法在某些情形下也称为3D打印方法。
[0007]德拉瓦尔喷管被理解为这样一种喷管，在这种喷管中，在喷管的流动方向上的截面首先缩窄并且接着再次变宽直到气体出口。载气流被理解为载气的流。载气以气态存在。冷却介质流被理解为冷却介质的流。在此，冷却介质可以以液态、气态和/或固态存在。当离开冷却介质喷管时，所述冷却介质可以改变其聚集状态，以使得离开冷却介质喷管后的液态冷却介质至少部分以气态和/或固态存在。冷却介质喷管原则上可以是任何喷管；这尤其也可以是管的出口。
[0008]载气流最初由德拉瓦尔喷管加速。当冷却介质流离开而进入到载气流中在德拉瓦尔喷管内发生时，载气流和冷却介质流在德拉瓦尔喷管中的同时混合也发生。这导致冷却介质在载气流中的分布。就冷却介质喷管被定位成使得冷却介质流的离开在德拉瓦尔喷管的下游发生来说，冷却介质和载气的混合在由德拉瓦尔喷管产生的载气流中发生。基本上湍流或准湍流通过德拉瓦尔喷管中赋予载气的加速而产生，冷却介质被引入到所述流中。
冷却介质和载气的强制混合因此发生。
[0009]冷却气流至少被引导到待固化的区域上。在此，优选的是跟踪喷管以使得所述喷管始终指向待固化的区域，或者冷却整个区域或者甚至是为了部件的构造而提供的整个区域。已令人惊讶地证明，冷却气流对增材制造方法没有任何负面影响，特别是没有出现基底材料的移位等，而是基底材料的限定的且快速的固化发生以使得部件的更清楚地限定的边缘和快速循环时间得以实现。
[0010]根据该方法的一个有利的设计实施例，该冷却介质喷管在该德拉瓦尔喷管的纵向轴线的方向上可相对于该德拉瓦尔喷管移位。
[0011]替代地或附加地，该冷却介质喷管被设计为可替换的。由此，可以被流经过的具有不同截面的冷却介质喷管可以被预先限定成可针对不同应用范围来替换。
[0012]由于冷却介质喷管相对于德拉瓦尔喷管的位置的根据本专利技术的选择、特别是由于冷却介质喷管相对于德拉瓦尔喷管的优选可移位性，特别是着眼于冷却介质的聚集状态的分布、因此着眼于冷却介质的哪一比例以液态存在、哪一比例以固态存在以及哪一比例作为气体存在、载气流中的冷却介质的空间分布和/或液态或固态的颗粒大小、特别是液滴或晶粒大小，可以预先限定或设定组成。特别是当二氧化碳用作冷却介质时，可以一方面实现二氧化碳雪的大小分布的设定，并且另一方面实现载气流中的二氧化碳雪颗粒的空间分布。当主要为液态的冷却介质(比如，液氮或液氩)用作冷却介质时，这导致载气流中的相应的氮气或氩气的液滴大小分布的设定能力。
[0013]由于通过冷却介质喷管相对于德拉瓦尔喷管的位置的选择或者通过冷却介质喷管相对于德拉瓦尔喷管的优选可移位性的选择而实现的冷却介质在载气流中的有效雾化，设定载气流中的冷却介质的颗粒大小的分布和/或空间分布以便适应于在每种情况下要满足的冷却要求并因此适应于所使用的相应增材制造方法成为可能。
[0014]根据本专利技术的方法的一个有利的设计实施例，当流经该冷却介质喷管时，该冷却介质以该液态聚集状态存在。
[0015]特别地，当该冷却介质喷管被进给液体形式的二氧化碳作为该冷却介质时，可能出现该冷却介质在离开该冷却介质喷管后至少部分以固态聚集状态形成(例如，作为二氧化碳雪)，或者二氧化碳部分地蒸发。当使用液氮和/或液氩时，氮气和/或氩气通常至少部分蒸发。
[0016]使用基本上液态的冷却介质已被证明是有利的，这是因为蒸发焓也可以用于冷却。这同样适用于潜在地至少部分形成的二氧化碳雪，并且在这种情况下，升华冷却能量可以用于冷却待固化的区域。
[0017]根据本专利技术的方法的一个另外的有利的设计实施例，该冷却介质包括以下物质中的至少一种：
[0018]‑
二氧化碳(CO2)；
[0019]‑
氮气(N2)；以及
[0020]‑
氩气(Ar)。
[0021]将二氧化碳用作冷却介质已被证明是特别有利的，这是因为由于形成了二氧化碳雪，冷却介质在部件表面上的强制分布以及因此有效的冷却可以发生，并且升华冷却能量可以用于冷却部件表面。当使用液氮或液氩时，蒸发焓可以有利地用于部件表面的进一步
冷却。氮气和氩气是可以用于在施加和固化过程中抑制与部件表面的反应并且可以尤其用于抑制氧化反应的惰性气体。
[0022]根据本专利技术的方法的一个另外的有利的设计实施例，该载气包括以下气体中的至少一种：
[0023]‑
空气；
[0024]‑
氩气；
[0025]‑
氮气；以及
[0026]‑
二氧化碳。
[0027]为了能够实现理想上简单的方法管理，优选的是，将相同气体用作载气和冷却介质，其中在这种情形下作为冷却介质的气体优选至少部分以另一聚集状态使用。将空气用作载气已被证明特别划算。
[002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】1.一种用于部件(17)的增材制造的方法，在该方法中，该部件(17)从在每层中至少在一些区域中固化的基底材料逐层配置，其特征在于，用于通过至少一个冷却介质喷管(11)冷却至少待固化的区域的至少一个冷却介质被引入到载气流中以便形成冷却气流(19)，其中该冷却介质以液态和/或气态存在，其中该冷却气流被导引穿过德拉瓦尔喷管(3)，其中该冷却介质流被引入以使得该冷却介质流到该载气流中的流出在该德拉瓦尔喷管(3)内或下游发生，并且该冷却气流(19)被引导到该部件(17)上。2.根据权利要求1所述的方法，其中，该德拉瓦尔喷管(3)具有纵向轴线(7)，并且该冷却介质喷管(11)在该德拉瓦尔喷管(3)的纵向轴线(7)的方向上可相对于该德拉瓦尔喷管(3)移位。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，当流经该冷却介质喷管(11)时，该冷却介质以液态聚集状态存在。4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，该冷却介质包括以下物质中的至少一种：
‑
二氧化碳(CO2)；
‑
氮气(N2)；以及
‑
氩气(Ar)。5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，该载气包括以下气体中的至少一种：
‑
空气；
‑
氩气；
‑
氮气；以及
‑
二氧化碳。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，在该冷却介质流被添加之前，该载气流被导引穿过多孔主体(15)。7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，该冷却介质喷管(11)被配置成相对于该德拉瓦尔喷管(3)居中。8.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，该德拉瓦尔喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞克兹，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：