[发明专利]用于增量制造的部件的材料移除设备

说明书

技术领域

本发明整体涉及增量制造(additive manufacturing)，更具体地，本发明涉及用于从增量制造的物体移除残留物质的设备和方法。

背景技术

增量制造(AM)包括通过材料的连续分层而不是材料的移除来生产物体的各种各样的过程。因此，增量制造可以形成复杂的几何结构，而不需要使用任何种类的工具、模具或夹具，并且材料的浪费很少或不浪费材料。代替由实心材料(许多材料被切除并被抛弃)坯体加工物体的是，仅仅用于增量制造的材料是成形物体所需的材料。

在金属粉末增量制造技术中，例如选择性激光熔融(SLM)和直接金属激光熔融(DMLM)，金属粉末层顺序地熔融在一起以形成物体。该过程在处理腔室中进行，该处理腔室具有精确地控制的惰性气体(例如氩或氮)环境。一旦形成了各个层，则物体几何结构的每个二维切片可以通过选择性地熔融金属粉末而进行熔合。熔融可以通过高功率激光来执行，例如100瓦特的镱激光器，以完全焊接(熔融)金属粉末而形成实体金属。激光器利用扫描镜沿X-Y方向运动，并且其具有的强度足以完全焊接(熔融)金属粉末而形成实体金属。金属粉末基座下降以用于各个接下来的二维层，该过程重复进行，直到完全形成三维物体。

在许多增量制造技术中，残留粉末可能留在所得的3D物体的表面上。在物体的任何接下来的热处理(例如退火、表面硬化、回火或析出硬化)之前，必须移除任何残留粉末。热处理3D物体而不移除残留粉末可能改变3D物体的几何结构。

当前的粉末移除技术可能需要手动操纵3D物体。3D物体可能是较大或较重的，使得手动操纵是繁冗的。当前的粉末移除技术可能使粉末传播到空气中，并且传播到生产场所上，导致材料的损失或污染。材料的收回可能是繁冗的。还可能需要呼吸保护来减少移除的粉末材料的吸入和吸收。

发明内容

本发明的第一个方面提供一种材料移除设备，其包括：封闭件(enclosure)，所述封闭件具有第一入口和第一出口；可旋转平台，所述可旋转平台容纳在所述封闭件中，以用于定位3D打印的工件，所述3D打印的工件的表面上具有颗粒物；加压流体施加器(applicator)，所述加压流体施加器连接到所述第一入口并且被构造成用以向所述3D打印的工件选择性地施加加压流体；振动源，所述振动源被构造成用以向所述可旋转平台或所述3D打印的工件中的至少一者施加可调节的振动频率；以及材料收回单元(material reclamation unit)，所述材料收回单元连接到所述第一出口，并且被构造成用以收集从所述3D打印的工件移除的材料。

本发明的第二个方面提供一种用于从3D打印的工件的表面移除金属颗粒物的设备，所述3D打印的工件利用直接激光熔融(DMLM)过程制造，所述设备包括：封闭件，所述封闭件具有第一入口、第二入口和第一出口；可旋转平台，所述可旋转平台容纳在所述封闭件中，以用于定位所述3D打印的工件，所述3D打印的工件的表面上具有金属颗粒物；加压流体施加器，所述加压流体施加器连接到所述第一入口并且被构造成用以向所述3D打印的工件选择性地施加加压流体；真空单元，所述真空单元连接到所述第二入口，并且被构造成用以向所述3D打印的工件选择性地施加真空；振动源，所述振动源被构造成用以向所述可旋转平台或所述3D打印的工件中的至少一者施加可调节的振动频率；以及材料收回单元，所述材料收回单元连接到所述第一出口，被构造成用以收集从所述3D打印的工件移除的材料。

本发明的示例性的方面被设计成用以解决本说明书所述的问题和/或没有讨论的其它问题。

附图说明

结合示出了本发明各个实施例的附图，从以下本发明各方面的详细描述中，本发明的这些和其它特征将会更加容易理解，其中：

图1示出了根据本发明实施例的处于打开状态的材料移除设备的前视图。

图2示出了根据本发明实施例的材料移除设备的透视图。

图3示出了根据本发明实施例的处于闭合状态的材料移除设备的透视图。

图4示出了根据本发明实施例的用于从3D打印的工件移除材料的方法的方框图。

要注意的是，本发明的附图不必按比例绘制。附图旨在示出本发明的仅仅典型的方面，因此不应当认为是限制本发明的范围。在附图中，相同的附图标记在附图之间表示相同的元件。

具体实施方式

在以下的说明书和权利要求中，将参考多个术语，这些术语应当被限定为具有以下的含义：