[发明专利]增材制造中的散射减少

说明书

提供了用于减少粉末床熔合(PBF)系统中的带电的粉末颗粒散射的系统和方法。PBF装置可以包括支撑具有多个粉末颗粒的粉末材料层的结构。例如，所述结构可以是构造板、构造底板、构造件等。该装置还可以包括生成能量束的能量束源和施加所述能量束来熔合所述粉末材料层中的粉末材料区域的偏转器。能量束可以在电气上使粉末颗粒带电。该装置还可以包括电气系统，其在所述结构与带电的粉末颗粒之间生成电力。例如，该电气系统可以包括向所述结构施加第一电压的电压源。

相关申请的交叉引用

此申请要求于2017年4月28日提交的且题为“SCATTER REDUCTION IN ADDITIVEMANUFACTURING”的美国专利申请号15/582,493的权益，通过引用将其全部内容明确地并入本文。

技术领域

本公开一般地涉及增材制造(additive manufacturing，AM)，并且更具体地涉及减少AM应用(诸如粉末床熔合，powder-bed fusion，PBF)中的带电粉末散射。

背景技术

PBF系统可以生产具有几何学上的复杂形状(包括用常规制造工艺难以或不可能创建的一些形状)的结构(被称为构造件)。PBF系统逐层地创建构造件。通过沉积粉末层并将该粉末的部分暴露于能量束而形成每个层或‘片(slice)’。施加能量束来熔化与层中的构造件的横截面相一致的粉末层的区域。熔化的粉末层冷却并熔合以形成构造件的片。该工艺可以被重复以形成构造件的下一片。每个层被沉积在先前层的顶部上。所得到的结构是从头开始逐片组装的构造件。

用于熔合粉末层的一些能量束也可能导致粉末颗粒中的一些散射或飞离该层。例如，向粉末层施加电子束可以使粉末颗粒中的一些带电。粉末颗粒上的电荷相互排斥，并导致颗粒中的一些飞离该粉末层，也被称为‘发烟(smoking)’的一种现象。在一些情况下，散射的粉末干扰AM操作并且可以造成差质量的构造件。

发明内容

在下文中将更加全面地描述用于减少PBF系统中的粉末散射的装置和方法的若干方面。

在各种方面，用于粉末床熔合的装置可以包括支撑具有多个粉末颗粒的粉末材料层的结构、生成能量束的能量束源以及施加能量束以熔合该粉末材料层中的粉末材料区域的偏转器。能量束可以在电气上使粉末颗粒带电。该装置还可以包括在所述结构与带电的粉末颗粒之间生成电力的电气系统。

在各种方面，用于PBF的装置可以包括包括粉末材料支撑结构的一个或多个结构、被导向粉末材料支撑表面的能量束源、与所述能量束源可操作地耦合的偏转器以及与所述结构中的至少一个相连接的电压源。

其他方面根据下面的详细描述对于本领域技术人员来说将变得显而易见，其中，通过图示方式示出和描述了仅若干示例性实施例。如本领域技术人员将意识到的那样，本文所描述的概念能够具有其他和不同的实施例，并且若干细节能够具有各种其他方面的修改，所有的这些不脱离本公开。相应地，附图和详细描述在本质上要被认为是说明性的而不是限制性的。

附图说明

现在将在附图中在作为示例而非限制的详细描述中呈现各种方面，其中：

图1A-图1D示出了在操作的不同阶段期间的示例PBF系统。

图2显示了示出PBF中的颗粒散射的示例的特写视图。

图3示出了用于减少粉末散射的电气系统实施方式的另一示例性实施例。

图4显示了示出减少颗粒散射的示例性实施例的特写视图。

图5示出了用于减少粉末散射的电气系统实施方式的另一示例性实施例。

图6示出了用于减少粉末散射的电气系统实施方式的另一示例性实施例。

图7示出了由电场导致的示例束误差。