[实用新型]用于增材制造中的替代支撑件的设备

说明书

公开了具有替代支撑件的3‑D构建工件、使用替代支持件的3‑D打印机、以及使用替代支撑件来支持构建件的易损区域的技术。替代支撑件在第一材料构造中生成，并且通过间隙偏离易损区域。间隙包括第二材料构造，比如松散粉末或部分熔融粉末，在3‑D印刷期间可以在其上支撑构建件。在替代实施例中，间隙替代地包括薄手动系带或使用更坚固但更易于在不损坏构建件的情况下断裂的材料的固体主体。由于替代支撑件和间隙有助于从构建件几乎无差错地分离，所以后处理步骤显著减少。在一个实施例中，替代支撑件包括延伸到下方的固定基座的支撑结构，固定基座是构建板或全局替代件。

技术领域

本公开总体上涉及增材制造(AM)，并且更具体地涉及用于防止构建件的变形和下垂的技术。

背景技术

经由三维(3-D)打印机构造的AM部件或“构建件”通常在水平设置的基板上打印。例如，粉末床熔融(PBF)AM系统在粉末床内逐层地产生在其基座具有构建板的构建件。PBF系统顺次地沉积粉末层并选择性地将每个沉积层中的粉末部分暴露于能量束。粉末层的暴露部分凝固成构建件的一层。层的循环沉积和熔化持续直到部件完成。

AM的非设计特定性质有利地允许构建件在几何上是多样的，这意味着它们可以使用弯曲、倾斜或悬垂的形状来打印。然而，在凝固之前，由于重力和热效应的影响，这些形状会下垂或变形。为了抵消这些负面影响，制造商通常在 AM期间在受影响区域下方插入支撑结构(“支撑件”)。这些支撑件允许通过在凝固期间经由支撑件将悬垂或弯曲结构连接至构建板来对构建件进行3-D打印，从而防止不希望的部件偏转和变形。

在AM方法中使用常规的支撑结构具有缺点。在使用支撑件连接悬垂特征之后，需要在完成打印时移除支撑件。支撑件移除可能是一个费力且耗时的过程。移除还需要在构建件的边界处进行切割，这可能是不精确的。切口可能导致构建件的与支撑件连接的区域中的表面光洁度较差。此外，在它们作为部件的结构的支撑件的作用下，支撑件本身经常变得承载。当移除支撑件时，这些承载支撑件上的残余应力可能导致构建件的受影响区域发生偏转，从而进一步降低质量。

实用新型内容

用于改善几何形状多样的3-D构建件的质量的设备和方法的若干方面将在下文中更全面地描述。

在本公开的一个方面，构建工件包括：在3-D打印期间需要支撑件的一个或更多个易损区域；以及在第一材料构造中且从所述易损区域偏移一间隙的至少一个替代支撑件，其中，所述间隙包括第二材料构造。

在本实用新型的另一方面，三维(3-D)打印设备包括：用于在粉末床中沉积各层的整平器；布置在所述粉末床上方的能量束源，用于选择性地熔融每个沉积层中的粉末以形成构建件；以及控制器，其构造成使所述能量束源生成在所述第一材料构造中的从所述构建件中的易损区域偏移一间隙的至少一个替代支撑件，其中所述间隙包括第二材料构造。

在本公开的再一方面，用于增材制造的方法包括：接收识别待打印的构建件的指令，所述构建件包括在3-D打印期间需要支撑件的至少一个易损区域；以及将构建件3-D打印到包括在所述至少一个易损区域下方的至少一个材料构造中的替代支撑件，其中所述替代支撑件从所述至少一个易损区域偏移一间隙，并且其中所述间隙包括第二材料构造。

从以下详细描述中，其它方面对于本领域技术人员而言将变得显而易见，其中通过图示的方式仅示出和描述了若干示例性实施例。如本领域技术人员将意识到的，本文描述的构思能够具有其它和不同的实施例，并且若干细节能够在各种其它方面进行修改，所有这些都不背离本公开。相应地，附图和详细描述本质上被认为是示例性的而不是限制性的。

附图说明

现在将在附图中通过示例而非限制的方式在详细描述中呈现各个方面，其中：

图1A是参考实施例的使用替代支撑件的示例性PBF 3-D打印机的剖视图。

图1B是示出替代支撑结构的图1B的构建件的一部分的概念图。