[发明专利]用于通过粉末材料的选择性固化建造物件的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于通过粉末材料的层式熔融建造物件的增材制造机器，所述机器包括含有建造平台的建造室、用于在跨越所述建造平台的层中沉积所述粉末材料的粉末施配器、用于选择性地熔融每一层中的粉末材料的高能量束、用于将粉末从所述建造室再循环到所述粉末施配器的再循环回路，所述再循环回路与所述建造室成气连通从而使得所述建造室和所述再循环回路共享共同惰性气体气氛、以及用于在建造期间从源递送材料的额外粒子以与所述再循环回路中传送的粉末混合的递送装置，所述递送装置包括用于对来自所述源的所述额外粒子添加到所述粉末材料进行控制的阀。

本申请是分案申请，其原案申请是申请号为PCT/GB2014/052572、申请日为2014年08月21日的PCT申请并且于2016年04月20日进入中国国家阶段，申请号为201480057692.1，名称为“用于通过粉末材料的选择性固化建造物件的设备和方法”。

技术领域

本发明涉及用于通过粉末材料的选择性固化建造物件的设备和方法。本发明特定应用于控制熔融粉末床所必需的能量。

背景技术

用于产生物件的选择性固化方法包括使用例如激光束或电子束等高能量束对例如金属粉末材料等材料的逐层固化。粉末层沉积在建造室中的粉末床上并且射束扫描过对应于正构造的物件的横截面的粉末层的部分。射束熔融或烧结粉末以形成固化层。在选择性固化某一层之后，粉末床减少掉新固化层的厚度并且另一粉末层在表面上散布且视需要固化。

选择性固化设备可包括再循环回路，其用于将粉末从建造室再循环到供给用于形成为粉末层的粉末的粉末施配设备。已知随着物件的建造在使用粉末再循环回路的设备中进行，建造的质量可改变。

US2010/0192806揭示一种系统，其中未使用的粉末在建造结束时从激光烧结机器移除且在单独机器/装置中处理，随后在激光熔结机器中再使用以用于后续建造。该处理包含修改该粉末材料，例如移除具有粒度小于所界定粒度的粒子。然而，为了避免粉末材料的传递过程中粉末材料的例如氧化等污染，有必要维持用于传递粉末的所有装置和软管中足够质量的惰性气氛。小粉末粒子(所谓的“粒子”)对空气质量的小差异尤其敏感，因为相对大的表面积使得此些粒子反应性非常高。

US5527877揭示激光可烧结粉末，其允许粉末在选择性激光烧结机器中烧结从而形成据称完全密集的烧结部分。粒子数目的至少80％为11μm到53μm，且粒子的少于5％大于180μm。

JP2005-335199揭示包括粉末回收环路的设备，该粉末回收环路具有组份分析器、混合器和材料补充单元。当经回收粉末的粒度分布与原始粉末不同时，必需大小的粒子可添加到经回收粉末。优选的是，将材料与大量细粒子而非大直径粒子混合，因为细粒子倾向于经由从所收集粉末材料散布而损耗。优选的是，除材料分析之外，组份分析器还在取样期间测量精细度，测得的粒子精细度与原始粉末的粒子精细度比较以确定待添加的材料和数量。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于通过粉末材料的层式熔融建造物件的增材制造机器，该机器包括建造室，该建造室含有建造平台、用于在跨越该建造平台的层中沉积粉末材料的粉末施配器、用于选择性地熔融每一层中的粉末材料的高能量束，以及用于控制该粉末材料的特性的控制装置，该特性是由该粉末材料中的低于经指定用于该建造的粒度上限的建造粒子给出。

控制粉末材料的特性可维持建造或连续建造的过程中的建造质量。特定来说，即使在确保粉末材料仅(或至少主要)含有低于粒度上限的粒子(所谓的建造粒子)之后，剩余粉末材料的其它特性也可能影响建造质量。因此，将这些特性中的一者或多者控制在所要范围内可改进建造质量。通过具有控制装置作为增材制造机器的一部分，粉末材料可在与建造室中共有的气氛中传递到控制装置/从控制装置传递以避免污染。

粉末材料的特性可为湿气含量，控制装置经布置用于控制粉末材料的湿气含量。举例来说，控制装置可通过加热粉末材料来减少粉末材料中的湿气。