[发明专利]使用动量传递方法的增材制造

说明书

通过增材制造方法生产一种金属产品。一种用于实践的装置具有控制器，所述控制器具有用于实现所述金属产品的制造的存储指令集。通过与所述控制器双向通信的打印头在目标平台上以分段或分层的方式制造所述金属产品。所述打印头以动量传递技术操作，其中来自脉冲源的脉冲能量用于朝向所述目标平台发射金属件，所述金属件在所述目标平台处粘结以制造所述金属产品。

技术领域

所公开的实施方案涉及基于使用动量传递技术来以逐层方式粘结金属件的增材制造方法。此类技术允许精确放置，而不具有热输入固有的对微结构的破坏。

背景技术

增材制造基于由到控制器的一组指令对三维打印机的打印头的控制，通过预先确定材料的分段或分层放置来构建产品，该组指令基于产品的三维模型。在一种已知的方式中，使用诸如电子束之类的源将一定长度的金属丝选择性地熔化到正在构建的件上。该技术被称为诸如处理器工件，金属逐层堆积的一种已知方式涉及在打印头处施加熔化的金属作为构建点处的加热金属丝。另一种是所谓的“冷喷涂”技术，其中微米尺寸的颗粒以高速冲击表面。冷喷涂技术的一个示例是美国专利No.10,315,218。冷喷涂的一个已知限制是其通常用作涂覆技术，而不是作为将部件构建为近净形状的方式。本领域已知的另一种增材制造技术是使用粉末金属的烧结金属技术。

因此，提供采用动量传递技术的增材制造方法是现有技术的未满足的优点。

发明内容

下文更详细地描述和示出的装置和方法提供了该优点和其他未满足的优点。

在一些实施方案中，用于金属产品的增材制造的装置包括控制器，该控制器中存储有用于实现金属产品的制造的指令集；目标平台，在该目标平台上以分段或分层方式制造金属产品；以及打印头，该打印头与控制器双向通信。该装置的特征在于，打印头从脉冲源接收脉冲能量以使用动量传递技术朝向目标平台发射金属件，金属件在目标平台处粘结以制造金属产品。

在实施方案中的一些实施方案中，动量传递技术是激光冲击焊接。在这样的情况下，打印头包括具有预先确定面积和形状的孔的背板以及具有预先确定厚度和组成的飞片金属幅材(web)，该飞片金属幅材定位在背板和脉冲源之间，使得脉冲能量加速飞片金属件穿过孔，从而朝向目标平台发射飞片金属件。

在一些实施方案中，指令集通过使用来自脉冲源的预先确定量的脉冲能量朝向目标平台的预先确定位置顺序发射具有预先确定质量的飞片金属件来实现金属产品的三维模型。在这些实施方案中的一些实施方案中，金属产品是在目标平台上由飞片金属构建的主体。

在一些实施方案中，飞片金属件填充预先存在的金属主体中的裂缝或裂隙以生产金属产品。

在一些实施方案中，飞片金属件向预先存在的金属主体添加特征结构以生产金属产品。

在其他实施方案中，飞片金属件产生两个或更多个预先存在的件的同质焊缝或异质焊缝。

在又一些实施方案中，飞片金属件为预先存在的金属主体提供表面涂层。

用于金属产品的增材制造的方法，包括以下步骤：

获得该金属产品的三维模型以及使用打印头实现该三维模型的一组指令；

将该组指令提供给控制器，该控制器对至少打印头和脉冲源进行操作控制；

以顺序方式将该组指令从控制器传输至打印头和脉冲源，其中该组指令中的每个指令指示脉冲源将预先确定的能量脉冲引导朝向在其中具有孔的背板顶上的飞片金属幅材，使得飞片金属件从该幅材被剪切掉并且朝向目标平台的预先确定位置发射，发射的速度足以将所发射的件粘结到在目标平台上根据三维模型构造的金属产品上；以及

重复传输步骤，直到到达该组指令的结束，从而产生金属产品。

附图说明