用于選擇性激光熔化的實(shí)心軸對(duì)稱粉末床的制作方法
【專利說(shuō)明】用于選擇性激光熔化的實(shí)心軸對(duì)稱粉末床
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本公開(kāi)請(qǐng)求享有2012年7月27日提交的美國(guó)臨時(shí)專利公開(kāi)序列第61/676，451號(hào)的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開(kāi)大體上涉及添加制造應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0003]選擇性激光熔化(SLM)為添加制造過(guò)程，其使用作為數(shù)字信息源的3D CAD數(shù)據(jù)和呈大功率激光束(通常為鐿纖維激光器)形式的能量來(lái)通過(guò)熔化細(xì)金屬粉末而形成三維金屬零件。
[0004]選擇性激光熔化(SLM)機(jī)器典型地以X、Y和Z維度上大約15英寸(381mm)的直線粉末床建造室操作?？杉庸さ牟牧系念愋桶ǔ熟F化粉末材料形式的不銹鋼、工具鋼、鈷鉻、鈦、镲、銷和其它。
【附圖說(shuō)明】
[0005]各種特征從公開(kāi)的非限制性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述將變得對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言為顯而易見(jiàn)的。附于詳細(xì)描述的附圖可簡(jiǎn)要描述如下:
圖1為根據(jù)一個(gè)公開(kāi)的非限制性實(shí)施例的示例性選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)的大體示意圖；
圖2為根據(jù)用于選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)的一個(gè)公開(kāi)的非限制性實(shí)施例的環(huán)形粉末床的虛線側(cè)視圖；
圖3為根據(jù)用于選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)的一個(gè)公開(kāi)的非限制性實(shí)施例的環(huán)形粉末床的虛線側(cè)視圖；
圖4為由具有圖2的環(huán)形粉末床的示例性選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)制造的軸對(duì)稱構(gòu)件的示意性透視圖；
圖5為由具有圖3的環(huán)形粉末床的示例性選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)制造的軸對(duì)稱構(gòu)件的示意性透視圖；以及圖6為根據(jù)另一個(gè)公開(kāi)的非限制性實(shí)施例的示例性選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)的大體示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0006]圖1示意性地示出了選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)20，其可具有對(duì)軸對(duì)稱構(gòu)件的特定適用性，如，相對(duì)顯著的直徑的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、燃燒器、火箭噴嘴和其它此類環(huán)形、環(huán)狀、圓筒形截頭圓錐形和圓錐形構(gòu)件。系統(tǒng)20包括大體環(huán)形的粉末床22、一個(gè)或更多個(gè)激光器24、再涂器葉片26和控制器28。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，此外或作為備選，可提供各種構(gòu)件和子系統(tǒng)。
[0007]大體環(huán)形的粉末床22由布置成圓形圖案的多個(gè)建造室30A-30n限定。各個(gè)建造室30A-30n氣密性地閉合，并且包括用于惰性氣體的入口和出口，惰性氣體旨在避免來(lái)自一個(gè)或更多個(gè)激光器24的激光束可穿過(guò)的熔池和窗口的不需要的反應(yīng)。
[0008]各個(gè)建造室30A-30n可包括彎曲的內(nèi)壁32和彎曲的外壁34。彎曲的內(nèi)壁32和外壁34可相對(duì)于底座36垂直(Z軸；圖2)，以便于制造大體圓筒形的構(gòu)件，如，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)外殼C(圖4)。作為備選，彎曲的內(nèi)壁32和外壁34可相對(duì)于底座36成角(圖3)，以便于制造大體圓錐形的構(gòu)件，如，火箭噴嘴R(圖5)。此外，各種直徑的大體圓錐形的建造室22(圖3)可用于形成構(gòu)件的截頭圓錐形區(qū)段，其隨后沿Z軸組裝來(lái)形成完整的構(gòu)件，例如，火箭噴嘴R (圖5)。
[0009]大體環(huán)形的粉末床22的底座36可降低，以使軸對(duì)稱構(gòu)件可在粉末原料中產(chǎn)生，同時(shí)在各種情況下，在軸對(duì)稱構(gòu)件的板層由一個(gè)或更多個(gè)激光器24產(chǎn)生之后，底座36降低板層厚度的量。作為備選，一個(gè)或更多個(gè)激光器24和再涂器葉片26相對(duì)于軸對(duì)稱構(gòu)件升高，同時(shí)底座36保持固定。仍作為備選，環(huán)形粉末床22和/或底座36圍繞中心軸線Z旋轉(zhuǎn)，同時(shí)一個(gè)或更多個(gè)激光器24和再涂器葉片26旋轉(zhuǎn)地靜止。應(yīng)當(dāng)理解的是，它們的各種組合可提供來(lái)便于制造。
[0010]在一個(gè)公開(kāi)的非限制性實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)激光器24與多個(gè)建造室30Α-30Π中的各個(gè)相關(guān)聯(lián)。與多個(gè)建造室30A-30n中的各個(gè)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或更多個(gè)激光器24中的至少一個(gè)可與多個(gè)建造室30A-30n中的相關(guān)聯(lián)一個(gè)部分地重疊來(lái)確保連續(xù)性。
[0011]在選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)20’的另一個(gè)公開(kāi)的非限制性實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)激光器24安裝于再涂器葉片26用于與其一起旋轉(zhuǎn)(圖6)。即，由再涂器葉片26的粉末平整以及激光束加工旋轉(zhuǎn)地實(shí)現(xiàn)。
[0012]在操作中，根據(jù)一個(gè)公開(kāi)的非限制性實(shí)施例，金屬材料粉末通過(guò)在材料粉末的儲(chǔ)存器(未示出)和環(huán)形粉末床22上面鄰接中心軸線Z的再涂器葉片26的旋轉(zhuǎn)來(lái)響應(yīng)于控制器28分配。在一個(gè)或更多個(gè)激光器24加工各層之后，再涂器葉片26將新鮮材料粉末分配在軸對(duì)稱構(gòu)件上面，該軸對(duì)稱構(gòu)件可降低以便對(duì)應(yīng)于接下來(lái)將施加的層厚度。然而，由一個(gè)或更多個(gè)激光器24加工的層可不是完全光滑的，并且在一些情況下，可大于待施加的層厚度。在這些點(diǎn)處，再涂器葉片26還在新材料層粉末施加期間在最后加工的層上面碾磨，以便于加工的繼續(xù)。
[0013]環(huán)形粉末床22便于具有減小的殘余應(yīng)力的軸對(duì)稱構(gòu)件的有效的大軸對(duì)稱建造包封。
[0014]應(yīng)當(dāng)理解的是，相似的附圖標(biāo)記表示全部若干附圖中對(duì)應(yīng)的或類似的元件。還應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管特定構(gòu)件布置在示出的實(shí)施例中公開(kāi)，但其它布置將得益于此。
[0015]盡管不同的非限制性實(shí)施例具有特定示出的構(gòu)件，但本發(fā)明的實(shí)施例不限于那些特別組合。有可能與來(lái)自其它非限制性實(shí)施例中的任一個(gè)的特征或構(gòu)件組合使用來(lái)自非限制性實(shí)施例中的任一個(gè)的構(gòu)件或特征中的一些。
[0016]說(shuō)明書的上下文(尤其是以下權(quán)利要求的上下文)中的用語(yǔ)〃一 〃和〃一個(gè)〃和"該"和類似提及的使用將解釋為覆蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)兩者，除非本文中另外指出，或與上下文明確抵觸。結(jié)合數(shù)量使用的修飾語(yǔ)"大約"包括規(guī)定值，并且具有由上下文指出的意義(例如，其包括與特定數(shù)量的測(cè)量相關(guān)聯(lián)的誤差程度)。本文公開(kāi)的所有范圍包括端點(diǎn)，并且端點(diǎn)能夠與彼此獨(dú)立地組合。
[0017]盡管示出、描述和主張了特別步驟順序，但應(yīng)當(dāng)理解的是，步驟可以以任何順序執(zhí)行、分離或組合，除非另外指出，并且仍將受益于本公開(kāi)。
[0018]前述描述為示例性的，而非由內(nèi)部限制來(lái)限定。本文公開(kāi)了各種非限制性實(shí)施例，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)的是，鑒于以上教導(dǎo)的各種改型和變型將落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。因此，將理解的是，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本公開(kāi)可除明確描述那樣之外實(shí)踐。出于該原因，應(yīng)當(dāng)研宄所附權(quán)利要求以確定真實(shí)范圍和內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)，其包括:環(huán)形粉末床。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)形粉末床為圓筒形的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)形粉末床為截頭圓錐形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)形粉末床由布置成圓形圖案的多個(gè)建造室限定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)建造室中的各個(gè)包括彎曲的內(nèi)壁和彎曲的外壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述彎曲的內(nèi)壁和所述彎曲的外壁垂直于底座。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述彎曲的內(nèi)壁和所述彎曲的外壁相對(duì)于底座成角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括多個(gè)激光器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)形粉末床由多個(gè)建造室限定，所述多個(gè)建造室中的各個(gè)與所述多個(gè)激光器中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括能夠圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的再涂器葉片，所述環(huán)形粉末床圍繞所述軸線限定。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括安裝于所述再涂器葉片的至少一個(gè)激光器。
12.—種選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)，其包括: 布置成圓形圖案的多個(gè)建造室。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)建造室中的各個(gè)包括彎曲的內(nèi)壁和彎曲的外壁。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述彎曲的內(nèi)壁和所述彎曲的外壁垂直于底座。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述彎曲的內(nèi)壁和所述彎曲的外壁相對(duì)于底座成角。
16.一種添加制造方法，其包括: 在環(huán)形粉末床內(nèi)制造軸對(duì)稱構(gòu)件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將多個(gè)建造室布置成圓形圖案來(lái)限定所述環(huán)形粉末床。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，使至少一個(gè)激光器與所述多個(gè)建造室中的各個(gè)相關(guān)聯(lián)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使再涂器葉片圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，所述環(huán)形粉末床圍繞所述軸線限定。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，將至少一個(gè)激光器安裝于所述再涂器葉片。
【專利摘要】一種選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)包括環(huán)形粉末床。
【IPC分類】B23K26-30, B23K26-00, B23K26-34
【公開(kāi)號(hào)】CN104718047
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380039764
【發(fā)明人】J.D.海恩斯
【申請(qǐng)人】特拉華空氣噴射火箭達(dá)因公司
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2013年3月5日
【公告號(hào)】EP2877316A1, WO2014018100A1