[发明专利]用于选择性激光熔化粉床增量制造工艺的不间断过滤系统

说明书

发明背景

本发明大体涉及增量制造领域。具体地，本发明涉及增量制造环境中的气氛控制。

增量制造是指一类制造方法，此类制造方法表征为以下事实：成品件是通过多个薄材料板材的逐层构建形成的。增量制造可涉及施加液态或者粉末材料到工作台，随后进行烧结、固化、熔化和/或切割的一些组合来形成层。重复该工艺高达数千次，以构建所需的成品部件或者制品。

已知有各种类型的增量制造。实例包括立体光刻成型(以多层经固化的感光液体增量地制造物件)、电子束熔化(使用粉末作为进料并且使用电子束选择性地熔化该粉末)、激光增量制造(使用粉末作为进料并且使用激光选择性地熔化该粉末)，以及激光物件制造(施加薄的固体材料板材到工作台上，以及使用激光来切割掉不需要的部分)。

增量制造工艺通常需要受控环境来保护该产品不被劣化或污染。惰性或者另外非反应性的气流气氛是典型的。氩气、氮气，以及在一些情形中的真空环境是本领域中已知的。增量制造工艺的环境控制系统是该系统的关键部件。

发明内容

固体自由成形(solid freeform)制造系统包括包含基于粉末的增量制造装置的制造室。该制造室连接到环境控制室。该环境控制室包括环境装置，所述环境装置包括风扇、过滤器，以及惰性气体源。环境控制室和制造室之间的互连装置允许制造在惰性、无污染的环境中进行。

一种制造固体自由成形物件的方法包括：通过将制造室连接到环境控制室来在制造室中形成惰性无污染环境。惰性环境由以下方式循环穿过制造室：从环境控制室中的环境控制装置吹送经过滤的惰性气体穿过与制造室连接的互连装置而进入制造室。如果环境控制装置中的过滤器变得被堵塞，那么另一环境控制装置连接到该制造室以允许制造不间断地进行。

附图简述

图1是增量制造设置的示意图。

图2是本发明的制造室中的示例性增量制造工艺的示意图。

图3是具有冗余气氛控制的增量制造设置的示意图。

具体实施方式

图1是增量制造工艺的示意图。工艺10包括制造室12，制造室12包含通过增量制造产生固体自由成形物件的装置。根据本发明制造物件的实施方案可为通过直接激光烧结(DLS)制造、直接激光熔化(DLM)制造、选择性激光烧结(SLS)制造、选择性激光熔化(SLM)制造、激光工程化净成型(LENS)制造、电子束熔化(EBM)制造、直接金属沉积(DMD)制造，以及其它在本领域中已知的制造方法来生产物件。

制造受控于制造控制系统14。控制系统14可允许对制造室12中的增量制造工艺的全自动控制、半自动控制或者手动控制。

制造室12中的制造环境受控于环境控制室18。环境控制室18提供生产具有结构完整性、尺寸精确度和所需的表面光洁度的无缺陷固体自由成形物件所需的环境。因为本发明的基于粉末的增量制造工艺需要对粉末进料的部分或者完全熔化，所以在大多数情况下需要保护气氛。保护气氛可包括惰性或者非反应性的气体，诸如氩气、氦气、氮气，或者它们的混合物。在其它情况下，可能需要真空环境。

环境控制室18可通过穿过例如在箭头21的方向中的管道20用惰性气体填充室12来在室12中提供惰性构造气氛。该气体可用室18中的送风系统118运输到室12中。为了连续地提供新鲜环境，在管道20中进入室12的气体在箭头23的方向中穿过管道22返回到环境控制室18。穿过管道22返回的气体自然地包含来自增量制造构造过程的松散粉末。因此，穿过管道20进入室12的气体必须被过滤。过滤系统120是用于基于粉末的增量制造的环境控制室18的所需部件。环境控制室18的所有部件，诸如送风机118、阀门122、惰性气体源124可为自动地、半自动地，或者手动地受控于环境控制系统24。环境控制系统24和制造室控制系统14两者都处于主控制系统16的控制下，主控制系统16可提供对总体系统10的自动、半自动和手动控制。