用于增材制造用的重涂系统的缺陷减轻技术方案

公开的实施方式涉及一种用于与增材制造系统一起使用的重涂器系统。重涂器组件可以用于将材料层沉积到增材制造系统的构建表面上。在一些情况下，重涂器组件可以包括粉末夹带系统，该粉末夹带系统跨增材制造系统的构建表面相对于重涂器组件的重涂器刀片的运动方向跟随在重涂器刀片的后面。粉末夹带系统可以在重涂器刀片的后面产生跨构建表面的一部分的流体流，该流体流至少暂时夹带高于距构建表面的阈值高度的粉末，以减轻或防止缺陷在构建表面上以大于阈值高度的高度的形成。上以大于阈值高度的高度的形成。上以大于阈值高度的高度的形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增材制造用的重涂系统的缺陷减轻
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35U.S.C.
§
119(e)要求于2020年9月4日提交的序列号为63/074,752的美国临时申请的优先权的权益，该美国临时申请的全部公开内容通过参引并入本文。


[0003]所公开的实施方式涉及用于增材制造用的重涂系统的缺陷减轻。

技术介绍

[0004]增材制造系统采用各种技术以从二维层产生三维对象。在将一层前体材料沉积到构建表面上之后，该层的一部分可以通过暴露于一个或更多个能量源而被熔融，从而在该层内产生固化材料的期望的二维几何形状。接下来，可以对构建表面进行索引，并且可以沉积前体材料的另一层。例如，在常规系统中，构建表面可以被向下索引与层的厚度相对应的距离。该过程可以逐层重复，以将许多二维层熔融成三维对象。
[0005]一些增材制造系统可以包括用于将前体材料沉积和/或散布到构建表面上的系统。例如，在粉末床熔融系统中，可以使用重涂器组件将一层粉末沉积到构建表面上。重涂器组件可以包括连接至重涂器支承结构的重涂器刀片，可以对该重涂器刀片进行控制以便跨构建表面拖拽重涂器刀片，从而使沉积的粉末平滑以提供均匀厚度的层。

技术实现思路

[0006]在一些实施方式中，用于增材制造系统的重涂器组件包括重涂器刀片和粉末夹带系统。粉末夹带系统可以构造成产生跨构建表面的一部分的具有从构建表面朝向粉末夹带系统增大的速率分布的流体流、比如气体流。此外，在一些可选实施方式中，粉末夹带系统还可以构造成跨构建表面相对于重涂器刀片的行进方向跟随在重涂器刀片的后面，使得粉末夹带系统相对于行进方向在重涂器刀片的后面产生流体流。
[0007]在一个实施方式中，用于增材制造系统的重涂器组件包括重涂器刀片和粉末夹带系统。粉末夹带系统可以构造成跨增材制造系统的构建表面相对于重涂器刀片的运动方向跟随在重涂器刀片的后面。粉末夹带系统还可以包括可移动表面，该可移动表面构造成相对于构建表面的靠近部分以第一速率移动，该第一速率不同于重涂器刀片相对于构建表面的第二速率。第一速率在0.1米每秒(m/s)与2.0m/s之间或等于0.1米每秒(m/s)和2.0m/s，并且可移动表面的至少一部分设置在距构建表面为0.5毫米(mm)与10.0mm之间或等于0.5毫米(mm)和10.0mm的高度处。
[0008]在一个实施方式中，对增材制造系统的构建表面进行重涂的方法包括：利用重涂器组件将粉末沉积到构建表面上；以及使流体跨构建表面的至少一部分以随着距构建表面的距离增大而增大的速率分布流动，使得高于距构建表面的阈值高度的粉末被夹带在流体流中。可选地，在一些实施方式中，使流体跨构建表面流动包括使流体跨构建表面在重涂器刀片的行进路径的后面流动。
[0009]应当理解的是，可以以任何合适的组合来布置前述构思以及下面所讨论的其他构思，因为本公开不限于该方面。此外，通过以下结合附图考虑时的各种非限制性实施方式的详细描述，本公开的其他优点和新颖特征将变得明显。
附图说明
[0010]附图并非意在按比例绘制。在附图中，在各个图中图示的每个相同或几乎相同的部件可以由相似的附图标记表示。为了清楚的目的，并非在每个附图中都标记了每个部件。在附图中：
[0011]图1A至图1E描绘了在增材制造过程期间缺陷在后续层的沉积和熔融期间在尺寸方面增长的一个实施方式的示意性横截面图；
[0012]图2A是在粉末层的沉积期间朝向存在于构建表面上的缺陷移动的重涂器刀片的示意性俯视图；
[0013]图2B至图2D是由于重涂器刀片与位于构建表面上的缺陷接触而形成的粉末干扰的示意性俯视图；
[0014]图3是根据一个实施方式的增材制造系统的示意性侧视图；
[0015]图4是根据一个实施方式的增材制造系统的示意性立体图；
[0016]图5是在重涂过程期间包括粉末夹带系统的重涂器组件的一个实施方式的示意性侧视图；
[0017]图6是旋转筒形件以及附接的流体边界层的相关联的速率分布的示意性侧视图；
[0018]图7是用于夹带高于距相关联的构建表面的阈值高度的粉末的旋转筒形件的一个实施方式的示意性侧视图；
[0019]图8是旋转筒形件的一个实施方式的示意性侧视图，该旋转筒形件包括形成在筒形件上的表面特征；
[0020]图9是当可移动表面的一部分沿与整个组件的运动方向相反的方向移动时边界层的净速率分布的示意图；
[0021]图10是当可移动表面的一部分沿与整个组件的运动方向相同的方向移动时边界层的净速率分布的示意图；
[0022]图11是旋转筒形件的示意性横截面图，该旋转筒形件具有设置在筒形件的前部部分上的掩模；
[0023]图12是旋转筒形件的示意性横截面图，该旋转筒形件具有设置在旋转筒形件的前部部分和后部部分两者上的掩模；
[0024]图13是旋转筒形件的示意性横截面图，该旋转筒形件具有位于旋转筒形件的后部部分上的掩模以及真空端口；
[0025]图14是包括多个旋转盘状件的重涂器组件的一个实施方式的示意性立体图；
[0026]图15是包括以线性阵列布置的多个旋转盘状件的重涂器组件的一个实施方式的示意性俯视图；
[0027]图16是包括以交错阵列布置的多个旋转盘状件的重涂器组件的一个实施方式的示意性俯视图；
[0028]图17是根据一个实施方式的包括带的重涂器组件的示意性横截面图；以及
[0029]图18是包括带和真空端口的重涂器组件的示意性横截面图。
具体实施方式
[0030]在重涂过程期间，一定量的粉末沉积在构建表面的一个端部上，并且然后重涂器刀片在高于前一构建层的设定高度处跨表面被拉动。当刀片跨表面被拉动时，粉末在刀片的前面被推动，并且在刀片通过之后只在后面留下粉末的薄层。该层的厚度由刀片的高于先前处理的层的高度来设定，并且可以在大约20微米(μm)至500μm厚的范围内。然而，专利技术人已经认识到的是，关于使用固体刀片重涂系统的问题中的一个问题是前一打印层与重涂器刀片之间的相互作用。在一些情况下，形成在先前打印的层中的缺陷可能向上突出超过标称打印高度的顶部。如果这些缺陷向上延伸到足够远，缺陷可能在重涂器刀片跨下一个构建平面行进时接触重涂器刀片。重涂器刀片与构建表面上的缺陷之间的这种接触可能对重涂过程和后续构建层具有不同的影响，包括但不限于：层变形、脱层和/或打印零件的变形；将打印零件从构建板完全拉出；对重涂器刀片的永久性损坏，比如刀片中的划痕或切口；整个刀片的向上移位以越过缺陷；重涂器刀片在通过缺陷之后的振动；以及/或者由于重涂器刀片与构建表面上的缺陷的相互作用而可能发生的任何其他数量的不同类型的影响。根据重涂器刀片是由聚合物或橡胶材料制成还是由较硬的金属或陶瓷刀片制成，不同的影响可能或多或少是普遍存在的。例如，聚合物或橡胶重涂器刀片可能处于对先前打印的零件的灾难性损坏或脱层的较小风险，但存在对重涂器刀片的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于增材制造系统的重涂器组件，所述重涂器组件包括：重涂器刀片；以及粉末夹带系统，所述粉末夹带系统构造成产生跨构建表面的一部分的具有从所述构建表面朝向所述粉末夹带系统增大的速率分布的流体流。2.根据权利要求1所述的重涂器组件，其中，所述粉末夹带系统构造成跨所述构建表面相对于所述重涂器刀片的行进方向跟随在所述重涂器刀片的后面，并且其中，所述粉末夹带系统构造成相对于所述行进方向在所述重涂器刀片的后面产生所述流体流。3.根据权利要求1至3中的任一项所述的重涂器组件，其中，在距所述构建表面为0.5毫米(mm)与10.0mm之间或等于0.5毫米(mm)和10.0mm的高度处，所述流体流的至少一部分的速率在0.1米每秒(m/s)与2.0m/s之间或者等于0.1米每秒(m/s)和2.0m/s。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的重涂器组件，其中，所述粉末夹带系统包括可移动表面，所述可移动表面通过粘附至所述可移动表面的流体边界层产生所述流体流。5.根据权利要求4所述的重涂器组件，其中，所述可移动表面的朝向所述构建表面定向的部分构造成沿所述重涂器刀片的运动方向移动。6.根据权利要求4所述的重涂器组件，其中，所述可移动表面的朝向所述构建表面定向的部分构造成沿与所述重涂器刀片的运动方向相反的方向移动。7.根据权利要求4至6中的任一项所述的重涂器组件，还包括设置在所述可移动表面上的具有变化的高度的多个表面特征。8.根据权利要求4至7中的任一项所述的重涂器组件，还包括构造成使粘附至所述可移动表面的所述流体边界层中断的掩模。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的重涂器组件，其中，所述粉末夹带系统包括可旋转辊，并且其中，所述可旋转辊的旋转轴线平行于所述构建表面。10.根据权利要求1至8中的任一项所述的重涂器组件，其中，所述粉末夹带系统包括带，并且其中，所述带的至少一部分构造成平行于所述构建表面移动。11.根据权利要求1至8中的任一项所述的重涂器组件，其中，所述粉末夹带系统包括多个可旋转盘状件。12.根据权利要求11所述的重涂器组件，其中，所述多个可旋转盘状件以阵列布置。13.根据权利要求1至12中的任一项所述的重涂器组件，还包括构造成将夹带在流体中的粉末移除的真空部。14.一种用于增材制造系统的重涂器组件，所述重涂器组件包括：重涂器刀片；以及粉末夹带系统，所述粉末夹带系统构造成跨所述增材制造系统的构建表面相对于所述重涂器刀片的运动方向跟随在所述重涂器刀片的后面，并且其中，所述粉末夹带系统包括可移动表面，所述可移动表面构造成相对于所述构建表面的靠近部分以第一速率移动，所述第一速率不同于所述重涂器刀片相对于所述构建表面的第二速率，并且其中，所述第一速率在0.1米每秒(m/s)与2.0m/s之间或等于0.1米每秒(m/s)和2.0m/s，并且其中，所述可移动表面的至少一部分设置在距所述构建表面为0.5毫米(mm)与10.0mm之间或等于0.5毫米(mm)和10.0mm的高度处。15.根据权利要求14所述的重涂器组件，其中，所述可移动表面的朝向所述构建表面定
向的部分构造成沿所述重涂器刀片的所述运动方向移动。16.根据权利要求14所述的重涂器组件，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修，
申请(专利权)人：伏尔肯模型公司，
类型：发明
国别省市：