[发明专利]用于生产含金属物体的增材制造方法

说明书

本发明涉及一种用于生产含金属物体的增材制造方法。根据本发明，增材制造方法至少包括以下步骤：提供(54)含有液体的金属物质混合物，将预定量的含有液体的金属物质混合物施加(56)到抽空的处理空间(12)内的水平衬垫(14、16)上，等待(58)所施加的含有液体的金属物质混合物的液体组分蒸发的等待时间，通过激光束至少部分地熔化(60)所施加的金属物质混合物的金属组分，并重复这些步骤，直到完成要生产的物体(16)。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于生产含金属物体的增材制造方法。本发明还涉及一种根据权利要求7的前序部分所述的用于生产含金属物体的3D打印装置。

背景技术

现有技术公开了由金属或陶瓷材料3D打印物体作为生成制造工艺(增材制造(AM))。通常用于这种3D打印的工艺是例如选择性激光熔化(SLM)和选择性激光烧结(SLS)。在这两种方法的情况下，粉末形式的金属材料例如借助于辊子或刮刀从存储容器作为薄层施加到作为3D打印机底板上的表面区域上，并且通过激光束在预定位置局部加热或熔化，材料随后迅速硬化。通常，随后将降低底板层厚度的量，并在底板上施加新的粉末层。重复这些操作直到完成所需的工件。在完成工件之后，通常可以将未烧结或未熔化的粉末再次返回到储存容器中。

例如，在申请本发明时未公开的DE 102018200010，描述了一种制造工件的增材制造工艺，其中在生产区域中通过第一施加装置将金属粉末逐层施加到基体上，通过激光束使其在某些区域熔化并固化。为了提高选择性激光熔化过程的效率，提供了将工件连接到基体的支撑结构，其中粘合剂通过第二施加装置在某些区域施加到粉末上并硬化以形成粉末粘合剂基质。在这种情况下，支撑结构在完成后从工件上移除，因为粘合剂基质被分解剂破碎，工件是稳定的。

粉末形式的金属材料不一定必须借助于辊子或刮刀从存储容器中作为薄层施加到3D打印机的底板上的表面区域上。

作为对此的替代，US2015/0125335A1描述了一种增材制造装置和增材制造方法，用于选择性地加热粉末材料的流化床，该粉末材料包括粉末金属材料和具有能量束的粉末助溶剂。粉末材料保持在腔室中以修复或生产部件。通过将非惰性气体引入腔室来使粉末床流化。控制流化气体的流速以使床充分流化，从而使足够量的粉末材料沉降以进行处理。根据部件的预定形状控制能量束和部件之间的相对运动。当粉末材料被加热、熔化和固化时，在沉积的金属上形成一层熔渣，然后将其除去，使得沉积在先前沉积的金属基底上的流化粉末金属可以被加热和熔化并固化以构建该组件。

US 2016/0083303 A1描述了一种陶瓷涡轮构件，其通过包括将陶瓷粉末与无机粘合剂粉末混合的方法形成。在这种情况下，无机粘合剂粉末可包括金属、金属化合物、陶瓷或其混合物。然后将粉末混合物形成涡轮机部件，随后通过瞬时液相烧结使其致密化。在一个实施例中，涡轮机部件可以通过增材制造工艺(例如选择性激光烧结)形成。

可用于本发明的粉末基增材制造方法包括选择性激光烧结(SLS)、直接激光烧结(DLS)、选择性激光熔化(SLM)、直接激光熔化(DLM)、电子束熔化(EBM)、直接金属沉积和本领域已知的其他增材制造工艺。在该过程中，可以使用用于提供受控建筑环境的腔室，包括惰性气体或真空。特别地，所形成的自由成形部件可以在形成之后通过在空气、受控气氛或真空中的瞬时液相烧结进一步致密化。

US 5745834A描述了一种自由形式制造金属部件的方法，通常使用计算机辅助设计数据，其包括混合粉末的选择性激光结合和瞬时液相烧结。粉末混合物包括贱金属合金、低熔点合金和聚合物粘合剂，该聚合物粘合剂占总混合物的约5-15％。通过聚合物组分的局部激光熔化逐层构建预制件部分，其快速地再固化并结合金属颗粒。通过在真空炉中加热，例如在低气压下加热至300℃至500℃，从预制件部分除去聚合物粘合剂。在消除聚合物粘合剂和随后通过受控热处理致密化期间，预制件部分可能需要机械支撑。致密化在高于低熔点合金熔点但低于贱金属合金熔点的温度下进行，以产生瞬间液相烧结，使部件接近全密度所需的形状和所需的尺寸公差。