[发明专利]使用基于箔的构建材料的移动式大型增材制造

说明书

本公开总体上涉及用于使用基于箔的构建材料进行增材制造的方法和设备。这样的方法和设备消除了传统的基于粉末的方法的若干缺点，包括粉末处理，重涂覆器堵塞和健康风险。另外，本公开提供了用于补偿构建板和基于箔的构建材料的过程中的翘曲，过程中的监测以及闭环控制的方法和设备。

技术领域

本公开总体上涉及用于使用基于箔的构建材料进行增材制造的方法和设备。更具体地，本公开涉及向构建区域提供箔层。

背景技术

与减材制造方法相比，增材制造(AM)或增材打印工艺通常涉及一种或多种材料的堆积，以制成净形或接近净形(NNS)的物体。尽管“增材制造”是行业标准术语(ASTMF2792)，但AM包含以各种名称已知的各种制造和原型技术，包括自由形式制造，3D打印，快速原型/加工等。AM技术能够从多种材料制造制复杂的部件。通常，可以由计算机辅助设计(CAD)模型制造独立的物体。一种特殊类型的AM工艺使用电磁辐射(例如激光束)来熔化或烧结粉末状材料，从而形成固态的三维物体。

图1示出了用于使用粉末状构建材料的AM的设备的示例。设备140通过使用由源150产生的能量束170烧结或熔化粉末材料(未示出)，以逐层方式构建物体或物体的一部分，例如物体152，该源150例如可以是用于产生激光束的激光器，或者是在电流流过时发射电子的灯丝。要被能量束熔化的粉末由储存器156供给，并使用沿方向164行进的重涂覆器臂146被均匀地铺展在粉末床142上，以将粉末保持在水平148，并将延伸到粉末水平148上方的多余粉末材料去除到废物容器158。能量束170在诸如激光振镜扫描仪162的照射发射引导装置的控制下，烧结或熔化正在构建的物体的横截面层。振镜扫描仪162可包括例如多个可移动镜或扫描透镜。扫描能量束的速度是关键的可控处理参数，它影响传递到特定点的能量的量。典型的能量束扫描速度为大约每秒10到几千毫米。降低构建平台144，并且将另一层粉末铺展在粉末床和正在构建的物体上，然后通过激光器150对粉末进行连续熔化/烧结。粉末层的厚度通常为例如10至100微米。重复该过程，直到由熔化/烧结的粉末材料完全形成物体152。能量束170可以由包括处理器和存储器(未示出)的计算机系统控制。该计算机系统可以确定每层的扫描图案，并根据扫描图案控制能量束170以照射粉末材料。在完成物体152的制造之后，可以将各种后处理程序应用于物体152。后处理过程包括通过例如吹扫或抽真空来去除多余的粉末。其他后处理程序包括应力消除热处理过程。另外，热和化学后处理程序可以用来完成物体152。

多数商用AM机器允许使用粉末状的构建材料以分层的方式构建部件，这具有几个缺点。通常，松散的粉末材料可能选择性地难以存储和运输。吸入松散的粉末可能还会有健康风险。为了减少这些健康风险，可能需要用于隔离粉末环境和空气过滤的附加设备。此外，在某些情况下，松散的粉末可能会燃烧。

鉴于前述，不基于粉末的方法和设备是合乎需要的。

发明内容

下面给出了本公开的一个或多个方面的简化概述，以便提供对这些方面的基本理解。该概述不是所有预期方面的详尽概述，并且既不旨在标识所有方面的关键或重要元素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其目的是以简化形式呈现一个或多个方面的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。