根据数字模型构建金属制品的增材制造过程制造技术

本发明专利技术涉及根据数字模型构建金属制品的增材制造过程，其使用沉积层的定向能量沉积来构建金属制品，其包括：将金属原料沿着工具路径进给到热能的在下方目标表面部分上的焦点中以产生沉积金属材料层；通过使沉积头部相对于沉积平面竖向地移动在每个先前沉积金属材料层上产生连续的沉积金属材料层，由此第一密度的金属进给原料以及由热源产生的第一比热能中的至少一者提供每个沉积层的特定粘稠度以及每个沉积层的与下方目标表面的特定结合强度；通过应用降低的比能和增加密度的金属原料在下方目标表面部分与连续的沉积金属材料层之间提供至少一个界面金属层，使得界面金属层的金属材料至多仅部分地与基板的表面部分熔合。熔合。熔合。

【技术实现步骤摘要】
根据数字模型构建金属制品的增材制造过程


[0001]本专利技术涉及增材制造
，并且具体地，涉及使用激光功率使金属粉末熔融以沉积金属层的金属粉末进给定向能量沉积


技术介绍

[0002]在粉末进给定向能量沉积中，使用高功率激光器来使供应或注射至激光束的焦点的金属粉末熔融。激光束通常行进穿过沉积头部的中央，并且被一个或更多个透镜聚焦成小点。构建发生在X
‑
Y台上，该X
‑
Y台通过由数字模型创建的工具路径驱动，以逐层制造对象。沉积头部在完成每一层时相对于沉积平面竖向向上移动。金属粉末围绕头部的周缘输送并分布，或者可以被内部歧管分开并且通过围绕沉积头部以各种构型布置的喷嘴输送。通常使用填充有惰性气体或局部惰性保护气体的气密密封室来保护熔池免受大气氧气的影响，以便对材料性能进行更好地控制。金属粉末仅在材料被添加至零件的那一刻施加。该过程支持宽范围的材料，包括钛、钢、镍合金、钴合金、铝和其他特种材料以及复合材料和功能梯度材料。该过程可以构建新的金属零件，或者也可以向现有零件添加材料，例如以用于涂层、修复和混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种根据数字模型构建金属制品(10)的增材制造过程，所述增材制造过程使用连续沉积的金属材料层(7)的定向能量沉积，金属材料通过由选自高功率激光器、电子阵列和等离子体的热源(2)产生的聚焦的热能(2a)的作用而被预先熔化，所述过程包括：将选自金属粉末和金属线的金属原料(3)进给至沉积头部(1)、进给到所述热能(2a)的基板的下方目标表面部分(5a)上的焦点(2b)中，以使所述原料(3)在每个时刻熔融而产生所述熔融金属沿着工具路径与所述下方目标表面部分(5a)熔合的连续的熔融金属池(8)，从而产生沉积金属材料层(7)，其中所述基板选自金属基部基板(5)、嵌入式外部元件(11)和下方沉积金属材料层(7、9)，通过使所述沉积头部(1)移动成距每个先前的沉积金属材料层(7)一定竖向距离并且将所述金属原料(3)进给至所述沉积头部(1)以产生下一沉积金属材料层(7)来产生连续的沉积金属材料层(7)，由此，应用用以产生熔池的第一密度的所述金属原料以及由所述热源产生的第一比热能中的至少一者来提供每个沉积层的特定粘稠度以及所述每个沉积层的与所述下方目标表面的特定结合强度，并且进一步地，通过在由所述原料(3)生成界面金属层(9)时应用由所述热源(2)产生的降低的比热能以及可选地应用增加的密度的所述金属原料(3)在下方目标表面部分(5a)与连续的沉积金属材料层(7)之间提供至少一个界面金属层(9)，由此在每个时间提供所述界面金属层(9)的金属材料至多仅部分地与所述基板(5)的所述下方目标表面部分(5a)熔合的连续的熔池(8)，以获得所述金属界面金属层(9)与所述基板(5)的所述下方目标表面部分(5a)之间具有降低的结合强度的结合，并且赋予所述界面金属层(9)更高的孔隙率和不足的熔合，从而导致所述界面金属层(9)比所述下方目标表面部分(5a)和连续的沉积金属材料层(7)更脆以及与所述下方目标表面部分(5a)的降低的结合。2.根据权利要求1所述的过程，其中，所述基板是金属基部基板(5)，比如对连续沉积以构建所述金属制品(10)的所述沉积金属材料层(7)进行支承的金属基部基板，并且其中，所述过程包括：通过应用由所述热源(2)产生的低于所述第一比热能的降低的比热能并且将具有比所述金属原料的所述第一密度高的密度的所述金属原料(3)输送到所述热能(2a)的焦点(2b)中而将至少一个界面金属层(9)沉积在所述金属基部基板(5)的表面上，以提供用于所述界面金属层(9)的金属材料不与所述金属基部基板(5)的所述表面(5a)熔合的连续的熔池(8)，从而获得所述界面金属层(9)与所述金属基部基板(5)的所述表面部分(5a)之间具有降低的结合强度的焊接结合点，通过再次应用由所述热源(2)产生的所述第一比热能以及所述第一密度的所述金属原料(3)在所述界面金属层(9)上沉积至少一个连续的沉积金属材料层(7)，并且其中，所述界面金属层(9)设计成用作用于将所述金属制品(10)与所述金属基部基板(5)分离的底部断裂区域。3.根据权利要求1所述的过程，其中，所述基板是金属基部基板(5)，比如对连续沉积以构建所述金属制品(10)的所述沉积金属材料层(7)进行支承的金属基部基板，并且其中，所述过程包括：通过应用由所述热源(2)产生的所述第一比热能以及所述第一密度的所述金属原料
(3)，将底部的沉积金属材料层(7)通过提供所述金属原料(3)与所述金属基部基板(5)熔合的连续的熔池(8)沉积，通过应用由所述热源(2)产生的降低的比热能以及增加密度的所述金属原料(3)，在底部的所述沉积金属材料层(7)上沉积至少一个界面金属层(9)，通过再次应用由所述热源(2)产生的所述第一比热能以...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉米罗，
申请(专利权)人：泰克纳里阿研究与创新基金，
类型：发明
国别省市：