[发明专利]过滤器组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种过滤器组件，该过滤器组件用于诸如选择性激光烧结(SLS)设备或选择性激光熔化(SLM)设备之类的添加制造设备。

背景技术

用于生产三维部件的添加制造、快速制造或快速原型法在本领域中是众所周知的(例如见Deckard的US 4863538)。存在多种已知的添加制造的方法，包括粉末材料的固结和聚合树脂的固化(立体光刻-SLA)。SLM和SLS制造法涉及使用诸如激光束或电子束之类的聚焦能量束来一层一层地固结粉末材料。

在通常的选择性SLS或SLM过程中，一薄层粉末沉积到SLS或SLM设备内的构造区或粉末床上。聚焦激光束扫描穿过粉末层中对应于被构造的三维物体的横截面的部分，使得位于激光扫描位置处的粉末通过烧结或熔合而固结。横截面通常从通过扫描原部件生成的部件的三维描述中生成或者从计算机辅助设计(CAD)的数据中生成。

在一层固结后，将构造表面降低该新固结层的厚度并且在表面上覆盖另外一层粉末。再次以激光束在该层中对应于三维物体的横截面的部分照射表面，并且新的固结层接合至初始的固结层。重复该过程，直至完成部件为止。

当如上述地操作添加制造设备时，高能激光加热粉末超出粉末的熔点，导致在构造表面上方的空气中形成金属蒸汽。该金属蒸汽随后凝结形成具有极小直径的粉末，例如直径小于1微米。大部分材料种类的粉末、特别是诸如钛之类的金属的粉末在处于这些直径时是高活性的并且与空气接触时易于自燃。凝结物通常显现为在构造表面的上方区域(构造腔)中的“烟尘”，并且该烟尘的一些由穿过构造腔的惰性气体流从构造腔中移除。

尽管在设置成与气体流串联的过滤器元件内捕集这种细小的凝结物是较容易的(此处收集的残余物类似于烟灰)，但是存在着凝结物的反应活性的重大安全问题。在更换过滤器时，必须非常小心以防止在接触空气时在过滤器内引发火灾。尽管过滤器内的火灾是小火灾，但是在包含金属粉末的设备附近或者在包含金属粉末的设施内的任何火灾都可能作用为引发更大的和可能严重的火灾。因此，沉积物在被中和前必须要非常小心地处置并在惰性环境中以安全的方式收集。

从添加制造机器上的过滤器组件中移除使用过的过滤器元件的现有技术方法涉及将过滤器元件取出并放到与过滤器组件连接的聚合物袋内。然后在袋的长度上介于被移除的过滤器元件与过滤器组件之间的两点处手动地系紧袋并且在这两个密封点之间切开以便在不暴露于空气的情况下移除过滤器元件。然后将包含有过滤器元件的袋放置在气密容器中并从该场所移除以进行处理。该现有技术方法留有很大的人为出错的空间，例如在移除袋时袋的安全密封出错。

发明内容

本发明限定了根据现在应该进行参考的所附独立权利要求的过滤器组件、添加制造设备和方法。在从属权利要求中限定了本发明的优选或有利的特征。

在第一方面，本发明提供了用于移除气体流中的颗粒的、可称为安全更换式过滤器组件的过滤器组件。优选地，该过滤器组件用于诸如SLM或SLS设备之类的添加制造设备。该组件包括过滤器外壳，该过滤器外壳具有气体输入口、气体输出口和用于将过滤器元件以可移除的方式定位在外壳内并定位在气体输入口与气体输出口之间的装置。该过滤器组件可以串联地安装在设备的气体流中，使得过滤器元件可以过滤气体中的颗粒。该组件还包括可致动以密封气体输入口的阀、可致动以密封气体输出口的阀、和用于允许流体进入到外壳内的流体输入口。当气体输入口阀和气体输出口阀已经密封时，流体输入口用于允许流体、优选地是诸如水之类的中性流体进入到外壳内。当在设备上使用该过滤器组件时，流体输入口可以具有关联阀以关闭流体输入口。

该过滤器组件有利地在气体输入口阀和气体输出口阀已经关闭时允许流体取代密封在外壳内的气体，并且允许中和过滤器外壳内的任意挥发性的或爆炸性的颗粒物。

优选地，过滤器组件能够以可移除的方式安装到添加制造设备，例如SLM或SLS设备。该安装可以依靠位于气体输入口和气体输出口处与设备的气体流动回路的管道联接的速卸联接件来实现。可以使用用于将组件联接至气体流动回路的任意合适的装置，例如螺钉配件。

有利地，可移除的过滤器组件允许将包含有可能挥发爆炸的颗粒的过滤器元件与气体流密封隔离(依靠气体输入口和气体输出口处的阀)并且随后从设备附近移除以便进一步地处理。