[发明专利]用于生产增材制造部件的系统、方法和程序

说明书

用于生产增材制造部件的系统、方法和程序。增材制造装置包括定位机构，该定位机构配置成提供至少一个构建单元在至少两个维度上的独立移动。所述构建单元还可以包括气流装置，用于相对于所述构建单元沿着第一方向提供流动区域。所述构建单元还可以包括粉末输送机构和辐射束引导单元。所述辐射束单元可沿着第一辐射路径，形成至少一第一凝固线和相对于所述第一凝固线以不同于0°和180°的角形成的至少一第二凝固线。在第一凝固线的形成期间，所述构建单元可以以第一取向定位，使得所述流动区域的第一方向大致垂直于所述第一凝固线。在第二凝固线的形成期间，所述构建单元可以以第二取向定位，使得沿着第一方向的所述流动区域大致垂直于所述第二凝固线。

技术领域

本公开涉及一种控制增材制造装置内的气流的改进方法。

背景技术

增材制造(AM)技术可以包括电子束自由形式制造，激光金属沉积(LMD)，激光线金属沉积(LMD-w)，气体金属电弧焊，激光工程净成形(LENS)，激光烧结(例如，SLS)，直接金属激光烧结(DMLS)，电子束熔融(EBM)，粉末馈电定向能量沉积(DED)，以及三维打印(3DP)。相比减材制造方法，AM过程大体涉及积聚一种或多种材料以制造净形或近净形(NNS)物体。尽管“增材制造”是工业标准术语(ASTM F2792)，但AM涵盖以多种名称公知的多种制造和成型技术，其中包括自由成形制造、3D打印、快速成型/加工等。AM技术能够由范围广泛的材料制造复杂部件。一般来说，独立物件能够通过计算机辅助设计(CAD)模型制造。作为示例，特定类型的AM过程使用能量束、例如电子束或诸如激光束之类的电磁辐射来烧结或熔融粉末材料和/或线材，产生其中材料结合在一起的固体三维物体。

选择性激光烧结、直接激光烧结、选择性激光熔融、和直接激光熔融是用于表示通过使用激光束来烧结或熔融细粉来制造三维(3D)物体的常见工业术语。例如，美国专利号4,863,538和美国专利号5,460,758描述了传统激光烧结技术。更准确地说，烧结需要在低于粉末材料的熔点的温度下熔合(聚结)粉末颗粒，而熔融需要完全熔合粉末颗粒以形成固体均质块。与激光烧结或激光熔融相关的物理过程包括向粉末材料传热并且随后烧结或熔融粉末材料。电子束熔融(EBM)利用聚焦电子束以熔融粉末。这些方法包括连续地熔融粉末层以在金属粉末中构建物体。

AM技术(其示例在上文和整个公开内容中讨论)的特征可以在于使用激光或能量源在粉末中产生热以至少部分地熔融材料。因此，在短时间内在细粉末中产生高浓度的热。在部件的形成期间粉末内的高温梯度可能对完成的部件的微结构具有显著影响。快速加热和凝固可能导致高热应力并且在整个凝固材料中引起局部非平衡相。此外，由于完成的AM部件中的晶粒的取向可以通过材料中的热传导方向进行控制，因此AM装置和技术中的激光的扫描策略成为控制AM构建部件的微结构的重要方法。控制AM装置中的扫描策略对于开发无材料缺陷的部件是至关重要的，缺陷的示例可以包括缺乏熔合孔隙度和/或沸腾孔隙率。