[发明专利]用于增材制造的可铺展粉末浆料

说明书

本发明题为“用于增材制造的可铺展粉末浆料”。本发明描述了使用金属粉末浆料进行金属部件的增材制造的系统和方法。所述金属粉末浆料是包括不均匀金属粉末和可流动添加剂的混合物。将所述金属粉末浆料施加到基材的表面上并铺展，从而在对应于所述金属部件的区域制备均匀厚度层。使用热能驱除所述可流动添加剂，从而形成具有均匀厚度的所述不均匀金属粉末层。然后将所述不均匀金属粉末熔融至所述基材从而形成所述金属部件。

背景技术

本公开涉及增材制造领域，更具体地涉及采用用于增材制造的可铺展粉末浆料的系统和方法。

使用增材制造形成金属部件以大致线性的运动来铺展粉末薄层。使用微球形态以允许粉末具有可铺展性。采用诸如等离子雾化/球化的强化工艺来产生基本上均匀的微球粉末。

具有不均匀形态的粉末，例如角状粉，和/或具有不均匀或宽尺寸分布的粉末一般不能用于增材制造。这些粉末一般不可铺展。相反，不均匀粉末的铺展产生粉末的不均匀高度、粉末层内的空隙、整个层的大密度波动等。

发明内容

根据本公开的系统和方法优化了金属部件的增材制造。根据本公开的各方面，不均匀金属粉末可用于通过增材制造来制备金属部件。有利的是，这降低了通过增材制造来制备金属部件的成本和密集度。此外，根据本公开的各方面，可延长用于增材制造中的金属粉末的寿命，从而进一步优化金属部件的增材制造。

根据本公开的各方面，描述了一种采用金属粉末浆料形成金属部件的方法。金属粉末浆料是包括金属粉末和可流动添加剂的混合物。该方法包括将金属粉末浆料施加到基材的表面、铺展金属粉末浆料从而在对应于金属部件的区域制备均匀厚度层、使用热能驱除可流动添加剂从而形成具有均匀厚度的金属粉末层；并且将金属粉末熔融至基材，从而通过增材制造形成金属部件。在铺展之后，驱除可流动添加剂。

根据本公开的其他方面，驱除可流动添加剂仅发生在对应于金属部件的区域。

根据本公开的其他方面，金属粉末是不均匀金属粉末。

根据本公开的其他方面，在铺展金属粉末浆料之后立即驱除可流动添加剂。

根据本公开的其他方面，在驱除可流动添加剂之后立即熔融金属粉末。

根据本公开的其他方面，可流动添加剂包括琼脂、结冷胶、丙烯酸、多糖、淀粉、聚二甲基硅氧烷，或它们的组合。

根据本公开的其他方面，金属粉末包括角状粉。

根据本公开的其他方面，使用水雾化来制备金属粉末。

根据本公开的其他方面，低强度光源提供热能，并且其中高强度激光将金属粉末熔融至基材。

根据本公开的其他方面，低强度光源是红外光源。

根据本公开的各方面，公开了形成增材制造材料的方法。该方法包括选择被构造为经由熔融机构熔融的金属粉末，并且将金属粉末与可流动添加剂混合，从而制备金属粉末浆料。金属粉末浆料是可铺展以形成均匀厚度层的半固体。

根据本公开的其他方面，其中金属粉末包括角状粉。

根据本公开的其他方面，使用水雾化来制备金属粉末。

根据本公开的其他方面，金属粉末是不均匀的并且可流动添加剂包括琼脂、结冷胶、丙烯酸、多糖、淀粉、聚二甲基硅氧烷，或它们的组合。

根据本公开的各方面，被构造为形成金属部件的系统包括基座、撒布机、热源和熔融机构。基座被构造为支撑在其上具有金属粉末浆料的基材。金属粉末浆料是包括不均匀金属粉末和可流动添加剂的混合物。撒布机被构造为通过物理操纵来铺展金属粉末浆料，从而制备金属粉末浆料的均匀厚度层。热源被构造为将热能施加到金属粉末浆料，以驱走可流动添加剂，从而形成具有均匀厚度的不均匀金属粉末层。熔融机构被构造为将不均匀金属粉末熔融至基材，从而通过增材制造形成金属部件。