[发明专利]提升增材制造工艺粉末利用效率的粉体系统装置和方法

权利要求书

1.一种用于复杂结构工件增材制造成型的设备系统（10），其特征在于，包括用于粉末的空间可移动的铺粉装置(20)、用于提供粉末的粉体系统(35)和用于至少控制铺粉装置(20)和粉体系统(35)的控制单元(50)；

其中，铺粉装置(20)用于在加工平面(15)上将一层或多层粉末输送到基板平台(16)，或输送到已经处理过的粉末层上；

其中，粉末系统(35)至少包括第一粉料容器(36)和第二粉料容器(39)，它们可交替互换，作为临时粉料供应容器(33)或作为临时粉料溢流容器(38)，在铺粉装置(20)的运动方向上，用于提供要涂抹的粉末，或用于来储存在每一次铺粉过程之后处于第一和第二粉料容器(36、39)之间的基板平台(16)上的多余粉料；

其中，控制单元(50)用于将铺粉装置(20)从作为粉料供应容器(33)的第一粉料容器(36)，经过中间的基板平台(16)，向作为粉料溢流容器(38)的第二粉料容器(39)移动；并从那里，以相反的方向，将铺粉装置(20)从现在作为粉料供应容器(33)的第二粉料容器(39)，经过中间的基板平台(16)，向现在作为粉料溢流容器(38)的第一粉粉料容器(36)移动。

2.根据权利要求1所述的设备系统(10)，其特征在于，第一和第二粉料容器(36、39)各自包括一个可移动的粉料输送单元(37)，该粉料输送单元(37)在控制单元(50)的控制下，根据各自的第一和第二粉料容器(36、39)作为临时粉料供应容器(33)或粉料溢流容器(38)的当下状态进行向上或向下的移动。

3.根据权利要求1所述的设备系统(10)，其特征在于，基板平台(16)可以在控制单元(50)的控制下，在经过每一次铺粉过程后逐次向下移动。

4.根据权利要求1所述的设备系统(10)，其特征在于，该设备系统(10)包括一个激励单元(40)，该激励单元(40)被设置为将粉末颗粒相互之间和/或与已经用设备涂抹过的粉层之间的团簇和/或粘连进行打散，从而使铺粉装置(20)能够将光滑的粉层涂抹到基板平台(16)和/或之前的粉层上。

5.根据权利要求4所述的设备系统(10)，其特征在于，铺粉装置(20)包括激励单元(40)。

6.根据权利要求1所述的设备系统(10)，其特征在于，在第一粉料容器(36)中提供第一材料，在第二粉料容器(39)中提供第二材料，第一材料与第二材料相同，或者第一材料不同于第二材料。

7.根据权利要求1所述的设备系统(10)，其特征在于，输送到第一和第二粉料容器(36、39)加工平面(15)上方的粉末数量可以与即将涂抹于基板平台（16）上的粉末层的层厚进行系数适配，适配系数大于或等于1.2，或是系数2~4中的其中一个整数。

8.根据权利要求1~7任一项所述的设备系统(10)加工成型复杂结构工件的方法(100)，其特征在于，该方法包括以下步骤:

供粉(110)：由第一粉料容器(36)和第二粉料容器(39)交替地各自充当一个临时粉料供应容器(33)和一个临时粉料溢流容器(38);

位移控制(120)：通过控制单元(50)将铺粉装置(20)从当前粉料供应容器(33)向当前粉料溢流容器(38)移动；

铺粉(130)：使用由粉料供应容器(33)提供的粉末，在加工平面(15)上将一个或多个粉末层涂抹到基板平台(16)上或是已经用设备涂抹过的粉末层上，基板平台(16)位于粉料供应容器(33)和粉料溢流容器(38)之间；

余粉收集(140)：将铺粉装置(20)完成一次基板平台(16)铺粉过程之后的残余粉料(34)回收到当前的粉料溢流容器(38)内；

反向供粉(150)：铺粉装置(20)从当前新的粉料供应容器(33)反方向向现在作为粉料溢流容器(38)的前粉料供应容器(33)移动，新的粉料供应容器(33)为前粉料溢流容器(38)。