[发明专利]粉末床熔融设备和方法

说明书

本发明涉及一种过滤粉末床熔融设备中的气体的方法，在所述粉末床熔融设备中，通过选择性地凝固粉末床来逐层构建物体，并且涉及一种用于执行所述方法的粉末床熔融设备。所述粉末床熔融设备包括：构建腔室(101)，用于容纳所述粉末床(104)；气体回路，用于使气体再循环，包括使气体在构建腔室内的粉末床上方通过；气体回路中的多个过滤器组件(230a，230b)，用于从穿过气体回路再循环的气体中过滤出加工排放物；以及阀系统(123a，124a，123b，124b)，可操作来调节流向过滤器组件(230a，230b)中的每个过滤器组件的气体的流量。所述方法可以包括控制阀系统(123a，124a，123b，124b)以在过滤器组件(230a，230b)中的容纳未使用过的过滤元件的第一过滤器组件与过滤器组件(230a，230b)中的容纳使用过的过滤元件的至少一个第二过滤器组件之间分配气流，使得流过第一过滤器组件(230a，230b)的气体比所述第二过滤器组件(230a，230b)或每个第二过滤器组件的少。所述方法可以包括控制阀系统(123a，124a，123b，124b)，使得过滤器组件(230a，230b)中的容纳未使用过的过滤元件的第一过滤器组件与过滤器组件(230a，230b)中的容纳使用过的过滤元件的至少一个第二过滤器组件串联连接在气体回路中，使得气体穿过第一过滤器组件和第二过滤器组件(230a，230b)两者的过滤元件。

技术领域

本发明涉及一种将粉末床的选定区域以逐层方式凝固以形成工件的粉末床熔融设备和方法。本发明具体地但非排他性地应用于选择性激光熔化(SLM)与选择性激光烧结(SLS)设备。

背景技术

粉末床熔融设备通过使用比如激光束等高能束来将比如金属粉末材料等材料逐层凝固来产生物体。通过以下方式在包含于构建套筒中的粉末床上形成粉末层：使构建套筒中的构建平台下降以使粉末床下降，将一堆粉末投放到下降的粉末床附近，并用再涂器将这堆粉末(从粉末床一侧到另一侧)铺展在粉末床上以形成层。然后通过用束照射这些区域来使与待形成工件的截面相对应的粉末层部分凝固。该束使粉末熔化或烧结以形成凝固层。在层的选择性凝固之后，使粉末床下降新凝固的层的厚度，并且根据需要在表面上铺展另一层粉末并使其凝固。

在对材料(特别是金属)进行SLM期间，熔池会散发出热的高速蒸气羽流，所述蒸气羽流冷却后会形成金属‘冷凝物’纳米颗粒的细雾。另外，较大的不规则飞溅颗粒从沸腾的熔池中喷出。此外，由蒸气羽流的运动引起的压降吸引熔池附近的粉末，从而将其向上推离粉末床。

应将这些加工排放物从构建腔室中去除，以防止产生不良影响，比如气体悬浮颗粒干扰激光束传到粉末床。已知通过将气流引入穿过其中夹带有冷凝物、飞溅物和其他颗粒的腔室来将加工排放物从构建腔室中去除，所述颗粒随气流一起穿过排气口离开腔室。

排气口收集的气体在泵的控制下穿过气体回路再循环回到喷嘴。气体回路中的过滤器从再循环气体中过滤出冷凝物。

WO 2010/007394披露了一种过滤器装置，所述过滤器装置包括并联的过滤器组件，从而允许在设备的操作期间更换每个过滤器组件中的过滤元件，而另一个过滤器组件在运作中。这样的系统可以允许在不中断的情况下完成制造操作。

WO 2016/079494披露了一种过滤器装置，所述过滤器装置包括并联的过滤器组件，其中，将空气从每个过滤器组件中清除，然后将过滤器组件连接在通向构建腔室的气体回路中。以这种方式，在制造操作期间转换过滤元件不会将氧气和/或湿气引入到构建腔室中，引入氧气和/或湿气会改变构建腔室中的处理条件。