[发明专利]通过粉末喷射进行3D打印的粉末供给系统和方法

说明书

一种用于通过喷射至少第一粉末进行3D打印的设备的切换系统(1)，包括主体(10)，该主体限定：‑被构造为接收气体的至少一个第一上游气体导管(G1)；‑被构造为接收第一粉末的至少一个上游粉末导管(A)；‑用于排出第一粉末的至少一个第一下游排出导管(Ra)；以及‑被构造为给喷嘴进料的下游工作导管(T)，该喷嘴被设计用于沉积至少第一粉末。该系统还包括分配器(2)，该分配器能在静止位置与至少第一供应位置之间相对于主体移动，优选围绕轴线(D)旋转地移动，在静止位置，第一上游粉末导管经由分配器流体地连接至第一下游排出导管，而在第一供应位置，第一上游粉末导管经由分配器流体地连接至下游工作导管。

技术领域

本发明涉及一种用于通过喷射至少第一粉末的3D打印设备的切换系统，以及这种设备和实现这种系统的方法。

例如，本发明涉及直接从计算机辅助设计(CAD)快速制造和维修三维金属零件的领域。本发明涉及一种系统和对通过直接添加能够通过激光熔化金属粉末来形成功能零件的材料直接形成形状的材料分配方法(通常称为激光构造)的改进。

背景技术

通过喷射金属粉末或激光金属沉积(LMD)方法进行的增加构造或再装填包括通过激光或其他熔化方法使金属粉末熔化，以生成尺寸完全受控的沉积物。材料层依次堆叠以形成功能性技术零件。这种通过3D打印的制造方法可以用于从汽车到航空的许多技术领域。

更具体地，在LMD中，将连续的金属粉末层直接注入到激光下方，该激光将新层与前一层融合。有利地，该技术基于打印头。头部或零件可在至少一个轴线上移动，因此粉末恰好喷射到激光束下方。粉末可以具有根据所使用的技术而变化的粒度特征。当前，LMD技术相对于传统加工能够节省材料，在传统加工中，材料的去除可达到成品零件的80％。考虑到工业中所用材料的成本，工业家正在寻找能够减少材料消耗的技术。因此，增材制造的参与者试图在保持所生产的零件的机械性能的同时减少粉末的用量。

当前，出于空间、填充和维护的原因，LMD 3D打印机具有至少一个通常位于机器的腔室外部的粉末分配器。分配器经由柔性的软管朝着注入喷嘴连续地分配粉末。注入喷嘴将粉末朝着激光束引导。粉末通常在诸如氩气的载气流中输送，以使其移动。气体流速通常在制造期间不变化。

通常，对于内径为4mm的管，载气流速约为每分钟3升。

当前，分配器和喷嘴之间的大距离导致粉末的离开和到达之间的响应时间相当长(对于当前构造，约为10秒)。该响应时间不利于该技术的改进，因为该响应时间阻止了在没有激光发射的情况下停止打印头两次移动之间的粉末流速的能力。

减少工业家所考虑的不必要的粉末消耗的一种方式是根据需要通过简单的电磁阀中断粉末向喷嘴的流动。该技术的缺点在于，当粉末的分配通道不再通气时，该分配通道容易堵塞。已知US-A-2005/133527，其公开了一种方向阀，其可以使粉末流部分地朝着放电或激光器定向。该技术无法完全解决粉末浪费的问题，并且不适用于使用几种类型的粉末来制造多金属零件的系统。

发明内容

因此，本发明旨在解决上述缺点，特别是通过提出一种用于通过喷射粉末的3D打印设备的切换系统，该切换系统能够非常迅速地中断LMD喷嘴中的粉末流速，同时允许回收未使用的粉末，并且在制造过程需要时，可以非常快速地重新建立LMD喷嘴中的粉末流速。

为此，本发明涉及一种用于通过喷射至少第一粉末进行3D打印的设备的切换系统，该切换系统包括主体，该主体限定：

-被构造为接收气体的至少一个第一上游气体导管，

-被构造为接收第一粉末的至少一个第一上游粉末导管，

-用于排出第一粉末的至少一个第一下游排出导管，以及

-被构造为给喷嘴进料的下游工作导管，喷嘴被设计用于至少沉积第一粉末，