[发明专利]用于增材制造的设备及方法

说明书

提供了一种由包括具有第一组成的颗粒的第一材料对制品的一部分进行增材制造的设备(100)。设备(100)包括层提供装置(110)，该层提供装置用于由包括具有第二组成的颗粒的第二材料提供第一支承层，其中，第一组成和第二组成是不同的。设备(100)包括凹面限定装置(120)，该凹面限定装置用于在第一支承层的暴露表面中限定第一凹面。设备(100)包括沉积装置(130)，该沉积装置用于在限定在第一支承层中的第一凹面中沉积第一材料的一部分。设备(100)包括找平装置(140)，该找平装置(140)用于选择性地找平在所述第一凹面中的经沉积的第一材料。设备(100)包括第一熔合装置(150)，该第一熔合装置用于通过至少部分地融化颗粒来熔合在第一凹面中的经找平的第一材料的一些颗粒，由此形成制品的层的第一部分。以这种方式，第二材料可以由此用于在制品的一部分的增材制造期间提供支承结构。

技术领域

本发明涉及增材制造，诸如粉末床熔合。

背景技术

增材制造(AM)，俗称三维(3D)打印，通常指的是用于在计算机控制下，将材料层顺序(sequentially)形成来创建制品或对象的方法。增材制造提供了包括内部空洞的具有复杂形状、几何图形或结构的制品的创建(creation)，而该制品的创建根据诸如加工、或传统铸造、或模制方法的传统减材制造方法可能容易形成。适合于增材制造的材料包括金属、陶瓷、玻璃和聚合物。

ISO/ASTM52900-15定义了增材制造方法的七种类型，包括粉末床熔合。具体地，诸如选择性激光融化(SLM)的粉末床熔合技术是适合于例如金属制品的创建。为了创建制品的相对复杂的形状，在增材制造的中间阶段，可能需要支承结构以支承顺序形成的材料层。支承结构可以提供结构支承，并且附加地或可选地，可提供用于悬伸(overhanging)结构的锚固、熔池散热和/或热变形的预防。在诸如SLM的粉末床熔合技术中，支承结构是由与制品相同的材料形成。在形成制品之后，由于支承结构可能熔合至制品和/或位于不可及的内部空洞中，支承结构的去除可能是问题。而且，由于支承结构由与制品相同的材料形成，增加了材料消耗，由此增加了成本。此外，由于因在这些粉末床熔合技术中的热循环的影响和/或污染，未熔合的材料的再使用和再循环可能受到妨碍。废料的处置可能是对环境有害的。

此外，传统的SLM，由于是基于使用跟随例如选择性激光熔合的辊子或刀片将材料层覆盖在构建平台上，在每个具体层中仅提供单个材料的打印，因此限制了以这种方式创建的制品的结构、功能、和/或性质。

因此，需要改进增材制造。

发明内容

除了其他目的，本发明的一个目的在于提供用于增材制造的设备和方法，至少部分地消除(obviates)或减轻(mitigates)现有技术中的至少一些缺点(无论在本文中提及或其他地方确定的)。例如：本发明的实施例的目的在于提供促进支承结构从由此形成的制品上的去除的增材制造的设备和增材制造的方法。例如，本发明的实施例的目的在于提供具有减少的材料消耗的增材制造的设备和方法，其能够使未熔合的材料的再使用和再循环。例如，本发明的实施例的目的在于提供允许形成由多种材料制成的制品的增材制造的设备和方法。例如，本发明的实施例的目的在于提供允许形成在具体的层(即：层内)和/或在连续的层(即：夹层)内的由多种材料制成的制品的增材制造的设备和增材制造的方法。

本发明的第一方面提供由包括具有第一组成的颗粒的第一材料对制品的一部分进行增材制造的设备，该设备包括：层提供装置，其用于由第二材料提供第一支承层，该第二材料包括具有第二组成的颗粒，其中，该第一组成和所述第二组成是不同的；凹面限定装置，其用于在第一支承层的暴露表面中限定第一凹面；沉积装置，其用于在限定在第一支承层中的第一凹面中沉积第一材料的一部分；找平装置，其用于选择性地找平在第一凹面中的经沉积的第一材料；以及第一熔合装置，其用于通过至少部分地融化颗粒而将在第一凹面中的经找平的第一材料的一些颗粒熔合，由此形成制品的层的第一部分。