[发明专利]使用移动式构建空间的增材制造

说明书

本公开大体涉及大尺度形式的增材制造系统及方法。一个方面涉及到一种构建单元，构建单元可以通过定位系统在三个维度上到处移动，构建大型物体的分离部分。构建单元具有将例如激光或电子束照射引导到粉末层上的能量引导设备。在激光照射的情况下，构建空间可以具有气流设备，气流设备向粉末层上面的层流流动区提供层流的气体流。这允许有效去除因照射粉末而产出的烟、冷凝物和其他杂质(“气体羽流”)，而不过多干扰粉末层。构建单元还可以具有重涂覆机，重涂覆机允许其选择性地将特定数量的粉末沉积在工作表面上的具体位置，以构建大型、高质量、高精度物体。

技术领域

本公开大体涉及一种适配成例如通过直接熔化激光制造(“DMLM”)来以较大尺度形式执行增材制造(“AM”)处理的方法及系统。

相关申请的交叉引用

同时参考提交的以下相关申请，其整体以引用的方式并入文中：

美国专利申请号[]，名称为“使用移动式扫描区域的增材制造(AdditiveManufacturing Using a Mobile Scan Area)”，代理案卷号为037216.00060，于2017年1月13日提交。

美国专利申请号[]，名称为“使用动态生长壁的增材制造(AdditiveManufacturing Using a Dynamically Grown Wall)”，代理案卷号为037216.00061，于2017年1月13日提交。

美国专利申请号[]，名称为“使用选择性重涂覆机的增材制造(AdditiveManufacturing Using a Selective Recoater)”，代理案卷号为037216.00062，于2017年1月13日提交。

美国专利申请号[]，名称为“大尺度增材机器(Large Scale AdditiveMachine)”，代理案卷号为037216.00071，于2017年1月13日提交。

背景技术

德国专利号DE19649865中提供了典型的激光粉末床融合处理的描述，专利整体以引用的方式并入文中。与减材制造方法对比，AM处理大体涉及到一个以上材料的堆积，以制作净形或近净形(NNS)物体。尽管“增材制造”是行业标准术语(ASTM F2792)，但是，AM囊括以各种名称已知的各种制造和成型技术，包括自由成形制备、3D打印、快速成型/模具等。AM技术能够由各种材料制备复杂部件。通常，独立物体可以由计算机辅助设计(CAD)模型制备。特定类型的AM处理使用照射发射引导设备，照射发射引导设备引导能量束，例如电子束或激光束，以烧结或熔化粉末材料，生成固态三维物体，其中粉末材料的颗粒结合在一起。使用不同的材料系统，例如工程塑料、热塑性弹性体、金属和陶瓷。激光烧结或熔化是一种值得注意的AM处理，用于快速制造功能原型和工具。应用包括复杂工件的直接制造，用于熔模铸造的型样，用于注塑和压铸的金属模具，以及用于砂铸的模具和型芯。在设计周期期间制造原型物体以增强概念通信和测试是AM处理的其他常见用法。

选择性激光烧结、直接激光烧结、选择性激光熔化和直接激光熔化是常见的行业术语，用以指代通过使用激光束烧结或熔化细粉末来生产三维(3D)物体。例如，通过引用的方式并入文中的美国专利号4,863,538和美国专利号5,460,758描述常规的激光烧结技术。更准确地说，烧结需要在低于粉末材料熔点的温度下融合(聚结)粉末颗粒，而熔化需要使粉末的颗粒充分熔化以形成固态均质物质。与激光烧结或激光熔化关联的物理处理包括向粉末材料热传递然后烧结或者熔化粉末材料。尽管激光烧结和熔化处理可以应用于宽泛范围的粉末材料，但是，生产途径的科学和技术方面(例如烧结或熔化速率以及层制造处理期间处理参数对微观结构演变的影响)还未很好地了解。该制造方法伴随着诸多热、质量和动量传递模式，以及使得该处理非常复杂的化学反应。