[发明专利]用于处理物体的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于处理由具有限定熔化温度的材料制造的物体(19、119)的方法以及相应的装置。对物体(19、119)进行热等静压加工以减少孔隙率并增加其密度。随后，将液体加热(208)至高于熔化温度的第二温度，然后将物体(19、119)从所述内腔(6、106)的在自由液体表面(18、118)上方的部分(12、112)移动到液体中并再次浸入其中以降低其表面粗糙度。随后，物体(19、119)从液体中取出(210)，并移动到在所述内腔(6、106)的在自由液体表面(18、118)上方的部分(12、112)中。所述装置包括压力室(2、102)、在内腔(6、106)中用于支撑物体(19、119)的可移动支撑装置(13，113)、用于加热液体的加热装置(10、110)、以及气体入口和出口，气体可以通过它们被选择性地引入到所述内腔(6、106)中并从内腔(6、106)排出。

技术领域

本申请涉及一种用于处理由具有限定的熔化温度的材料特别是通过增 材制造(additive manufacturing)来制造的物体的方法，其中所述处理包 括使物体经受热等静压加工(hot isostatic pressing)以降低物体的孔隙率 和增加物体的密度。

背景技术

生成制造(generative manufacturing)或增材制造方法越来越多地被 用于非常快速地生产原型或完成的部件。与包括通过例如铣削、切削、钻 孔或其它加工工艺从材料块移除材料的常规生产工艺相反，增材制造方法 基于物体的数字描述或表述直接逐层地构造期望的三维物体。它们也被称 为3D打印或快速原型成型(rapid prototyping)。

增材制造方法的具体实例是所谓的选择性激光熔化(SLM)和所谓的选 择性电子束熔化，其中分别使用激光束和电子束照射和熔化材料层的选定 部分，材料层是被连续地施加到支撑体上的。另一个例子是所谓的熔化沉 积成型，其中加热的和可移动的挤出喷嘴分配熔化材料以构建所需的物体。 通常，许多增材制造方法基于熔化或熔融和固化可熔材料，特别是金属或 热塑性材料。

不管增材制造方法的具体类型如何，所述物体直接逐层地以三维方式 构造。这使得可以在相同装置中由不同的材料有效且快速地生产不同的高 度复杂的物体，特别是由金属和由塑料材料，以及尤其是由热塑性材料和 由陶瓷材料。例如，可以容易地产生高度复杂的格栅或蜂窝结构或其它高 度复杂的结构，它们不能使用其它方法产生或者仅能够非常困难地产生。 与传统的生产过程相比，所述物体的复杂性对生产成本的影响有限。

增材制造与拓扑优化设计相结合，有机会为飞机等结构节省重量。特 别地，在考虑诸如刚度、强度和稳定性的要求的同时，可以对最小重量进 行优化。

然而，通过增材制造技术制造的物体通常具有较高的孔隙率和较高的 表面粗糙度。期望尽可能多地降低孔隙率和表面粗糙度，以便进一步提高 所制造的物体的疲劳性能。对于通过其它方法制造的物体也可能是如此。

热等静压加工是用于降低物体的孔隙率从而改善物体的机械性能和可 加工性的已知方法。为此目的，所述物体布置在压力室中并且经受提升的 温度和高的等静压力，例如通过将物体布置在加热和加压的液体例如油中。 由于高的等静压力从各个方向施加到所述物体，所以其被压实而不改变其 形状。

尽管用于减小表面粗糙度的各种方法是公知的，但是它们难以应用于 具有复杂形状的物体，特别是如果它们具有难以接近的内表面。

典型的已知表面平滑方法包括使用研磨媒质的机械研磨或抛光、化学 或电化学抛光、或研磨液体的使用。使用增材制造技术制造的中空结构具 有通过这些方法几乎不能达到的内表面，特别是如果中空结构通过所述结 构的壁或其它部分被分成内部子空间。只有电化学抛光或研磨液体具有提 供对中空结构的充分接触的可能性。然而，电化学抛光倾向于不产生均匀 的结果，因为阳极和阴极之间的距离是变化的，并且研磨液体不能均匀地到达所有小的角落，或者根据所述结构的布局而在全部表面上具有相同的 磨损水平。

发明内容