[发明专利]大零件建造体的添加制造管理

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年10月21日提交的美国临时申请No. 61/549,868的优先权。

技术领域

本公开一般地涉及用于添加制造机器和过程的激光器构造。更具体地，本公开涉及用于在添加制造组件内的创建期间释放零件内的应力的构造。

背景技术

典型的制造方法包括各种从起始坯料去除材料以形成期望的完成零件形状的方法。通过从起始材料削减材料，此类方法采用切削工具来去除材料以形成孔、表面、总体形状等等。此类削减制造方法在完成零件的最终形状上给予了物理限制。添加制造方法通过一次添加一层来形成期望零件形状，因此提供了在采用传统削减制造方法构造的零件中不可行的零件形状和几何结构的成型。

添加制造采用了诸如激光束的热源来熔化粉末金属层以一层一层地形成期望的零件构造。激光器在粉末金属中形成了熔融池，该熔融池会固化。然后，另一层粉末材料被铺展在以前固化的零件上并且被熔化到以前熔化的层以一层一层地建造期望的零件几何结构。所施用的但未熔化成零件的一部分的粉末材料在零件的周围和内部聚集。对于较小的零件，多余的粉末材料并不显著。然而，随着能力的提高并且制造较大的零件，多余的粉末金属可能在零件制造能力和经济可行性两方面都变成重要的考虑因素。

发明内容

根据本公开的示例性实施例的一种添加制造过程包括如下步骤：限定围绕期望零件几何形状的周边的界限；将材料沉积到基板上；以及将能量引导到沉积材料的部分以便沿着所限定的界限和所述期望零件几何形状来形成保持壁。

在前述添加制造过程的进一步实施例中，沉积材料被保持在所述保持壁和所述零件的周边之间。

在前述添加制造过程中任一个的进一步实施例中，所述保持壁外侧的沉积材料被从工作空间移除。

在前述添加制造过程中任一个的进一步实施例中，包括回收所移除的沉积材料并且将所回收的材料沉积到所述零件和所述保持壁的至少一个上。

在前述添加制造过程中任一个的进一步实施例中，包括与所述零件一致地建造所述保持壁，使得所述保持壁的顶层和所述零件的顶层基本在公共平面内。

前述添加制造过程中任一个的进一步实施例，包括将所述零件和所述保持壁的至少一个加热到高于环境温度且低于熔化沉积材料所需温度的期望温度。

前述添加制造过程中任一个的进一步实施例，包括用散焦激光来加热所述保持壁。

前述添加制造过程中任一个的进一步实施例，包括用所述散焦激光来加热所述零件。

前述添加制造过程中任一个的进一步实施例，包括用加热元件来加热所述零件和所述保持壁的至少一个，所述加热元件被支撑成邻近所述保持壁。

前述添加制造过程中任一个的进一步实施例，包括用被发射穿过所述基板的热量来加热所述零件和所述保持壁的至少一个。

前述添加制造过程中任一个的进一步实施例，包括将所述基板切割成包括支撑部分和网格部分，所述支撑部分用于支撑所述保持壁和所述零件，所述网格部分用于排空多余的沉积材料。

根据本公开的示例性实施例的一种添加制造机器除了其他可能的特征外还包括：基板，所述基板用于支持期望零件几何形状的制造，其中，所述基板包括基于所述期望零件几何形状而被限定的支持部分和围绕所述支持部分的开放区域，所述开放区域包括多个开口；材料施用器，所述材料施用器用于将材料沉积到所述基板上；和能量引导装置，所述能量引导装置用于形成沉积材料的一部分。

在前述添加制造机器的进一步实施例中，所述开放区域包括开放到所述基板下面的空间的网格。

在前述添加制造机器中任一个的进一步实施例中，所述支持部分被成形为对应于所述期望零件几何形状的外周边和与所述期望零件几何形状的外周边间隔开的保持壁。

在前述添加制造机器中任一个的进一步实施例中，包括至少一个第二能量引导装置，所述至少一个第二能量引导装置发射散焦激光束以便加热所述零件和所述保持壁的至少一个的部分。

在前述添加制造机器中任一个的进一步实施例中，包括由壁限定的工作空间，所述壁包括用于调节所述工作空间内的温度的加热元件。

在前述添加制造机器中任一个的进一步实施例中，包括板包括用于在制造期间加热零件的加热元件。

在前述添加制造机器中任一个的进一步实施例中，所述再循环系统用于收集流动穿过所述基板的开放区域的多余材料。