[发明专利]箔材熔合增材制造系统和方法

说明书

本申请涉及箔材熔合增材制造系统和方法。一种增材制造系统，包括箔材供应筒、熔化能量源和处理器。箔材供应筒配置为旋转以在由构建元件支撑的基底表面上分配箔片。熔化能量源配置为将一个或多个熔化能量束引导到位于基底表面上的箔片的非熔化区域上。处理器配置为基于物体的三维数字定义执行计算机可读程序指令，并且控制熔化能量束以使非熔化区域的至少一部分选择性地熔化成在基底表面上形成物体的材料层的熔化部分，同时从非熔化部分分离熔化部分，并且命令箔材供应筒旋转以在对应于数字定义制造物体的过程中分配箔片。

技术领域

本发明大体上涉及制造系统，更具体地，涉及一种用于通过使箔片 (foil sheet)熔化以根据物体的数字定义增量地形成一堆材料层来形成物体的增材制造系统。

背景技术

增材制造使得能够在统一主体中生产多种复杂形状的物体。粉末床增材制造涉及，在基底表面上沉积或散布薄的粉末材料层，然后使粉末材料熔化并熔合在一起。一层一层地重复该过程，直到物体完成为止。

虽然是一种有效的制造技术，但是粉末床增材制造是一个相对缓慢的过程，其需要大量具有复杂处理要求的粉末材料。另外，在制造过程完成时，物体被覆有必须移除的多余粉末。而且，某些粉末材料(例如金属粉末)的相对高的成本导致回收多余粉末。金属粉末的回收由于在处理期间和沉积期间金属粉末对污染的敏感性而是复杂的，并且由于某些类型的金属粉末的反应性质而可能需要特殊的控制。在制造过程完成时，物体可能需要消除应力，以减小在层的熔合过程中引起的热应力，和/或需要后加工以使表面平滑，或者使物体处于设计公差内。

如可看到的，本领域中需要一种以划算的方式快速制造物体且避免与粉末床增材制造相关联的上述特征的系统和方法。

发明内容

通过本发明来具体解决与增材制造相关联的上述需求，本发明提供了一种增材制造系统，其具有一个或多个箔材供应筒、一个或多个熔化能量源、以及处理器。箔材供应筒配置为旋转以在由构建元件支撑的基底表面上分配箔片。熔化能量源配置为将一个或多个熔化能量束引导到位于基底表面上的箔片的非熔化区域上。处理器配置为基于物体的三维数字定义执行计算机可读程序指令，并且控制熔化能量束以使非熔化区域的至少一部分选择性地熔化成熔化部分，在基底表面上形成物体的材料层，同时从非熔化部分分离或切割熔化部分，并且命令箔材供应筒旋转以在对应于数字定义制造物体的过程中分配箔片。

还公开了一种增材制造物体的方法。该方法包括步骤(a)：在由构建元件支撑的基底表面上从箔材供应筒分配箔片。另外，该方法包括步骤 (b)：将一个或多个熔化能量束从一个或多个熔化能量源引导到位于基底表面上的箔片的非熔化区域上。该方法还包括步骤(c)：使用熔化能量束将非熔化区域熔化成一个或多个熔化部分，以根据物体的三维数字定义在基底表面上形成材料层，同时从非熔化部分分离或切割熔化部分，以对应于数字定义形成材料层的周边边缘。而且，该方法包括步骤(d)：使箔材供应筒旋转以在最近施加的材料上分配箔片的另一非熔化区域。重复步骤 (a)至(d)，直到根据数字定义完成物体为止。

已经讨论的特征、功能和优点可在本发明的各种实施例中独立地实现，或者可在另一些实施例中组合，可参考以下描述和附图看到其进一步细节。

附图说明

在参考附图时，本发明的这些特征及其他特征将变得更显而易见，其中，通篇相同的数字指的是相同的部件，并且其中：

图1是用于基于物体的三维数字定义增材制造物体的系统的示例的框图；

图2是在箔材供应筒和箔材卷取筒(take-up drum)之间延伸并支撑于构建元件(例如构建板)的基底表面上的箔片的顶视图，通过熔化能量源使箔片在基底表面上熔化，以增量地形成一堆材料层，从而根据数字定义制造物体；

图3是具有一对箔材供应筒和一对相应的箔材卷取筒的制造系统的示例的透视图；

图4是可通过制造系统制造的物体的示例的透视图；