[发明专利]三维金属部件的增材制造方法

说明书

本发明涉及一种三维金属部件的增材制造的方法，所述三维金属部件包括实心部分，所述实心部分具有被壳部包围的芯部(21)，所述方法包括通过激光束(120)熔融使相继沉积的金属粉末层相继凝固，并且在每个相继的粉末层中限定至少一个芯部区域(210)和/或至少一个壳部区域。根据本发明，通过用激光束(120)对芯部区域(210)进行扫描而使芯部区域(210)熔融，从而形成具有相同宽度(L)的相互平行的焊道(211)，所述焊道(211)并置或在小于其宽度的X％的距离上间隔开或重叠，并且通过用激光束(120)对壳部区域进行扫描而使壳部区域熔融，从而形成相互平行的焊道，壳部焊道都具有相同的宽度并且与芯部焊道的宽度相同，并且在大于其宽度的X％的距离上重叠，X大于0且小于100。

技术领域

本发明属于增材制造领域。

本发明更具体地涉及一种具有至少一个整体式部分的三维金属部件的增材制造方法，所述三维金属部件例如为用于在轮胎胎面中形成沟槽的薄片，所述薄片旨在插入于所述轮胎的固化模具中。

背景技术

增材制造使得能够通过重复一个周期来制造金属部件，该周期包括沉积一个金属粉末层的步骤，然后是通过电磁辐射(例如借助于激光束)熔化该层的步骤。

由于明显的温度梯度，这种类型的方法会产生严重的应力，从而使以这种方式制造的部件变形。当待制造的部件的厚度变化很大时，这些变形会更大。这些变形会引起撕裂。

通过示例的方式，附图1A示出了如上所述的薄片的示例性实施方案的立体图，图1B示意性示出了图1A中的薄片的垂直截面。被称为“液滴”类型的该薄片A包括两个部分，即分别是主体B和整体式部分或“液滴”C。主体B的自由端部旨在嵌入于轮胎固化模具的主要部分中，而主体B的另一端部和液滴C则从该模具的底部突出。因此，当模制橡胶时，这种薄片使得可以在轮胎的深度中产生对应于部分C的较大且相当宽的空腔，该空腔通过对应于薄主体B的舌部的一部分的细槽而朝向轮胎表面的外部连续。这种薄片A因此使得可以在轮胎上产生特定形状的沟槽。

容易理解的是，在B和C之间的过渡区域D中，由增材制造方法引起的应力有使薄片A弱化甚至破裂的风险，并且这在轮胎模制期间可能特别有害。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有至少一个整体式部分的三维金属部件的增材制造方法，所述方法能够大大减小施加在该部件上的应力、裂缝和变形，同时确保整个部件的良好机械强度。

在说明书的其余部分和权利要求书中，“整体式”部分应理解为是实心部分，所述实心部分优选地具有宽度大于2mm的截面。

本发明的另一个目的是提供一种如上所述的方法，该方法能够基本上应用于厚度变化较大的部件。

为此，本发明涉及一种具有至少一个整体式部分的三维金属部件的增材制造方法，所述三维金属部件例如为用于在轮胎胎面中形成沟槽的薄片，所述薄片旨在插入于所述轮胎的固化模具中，金属部件的该整体式部分包括内部部分(称为“芯部”)，其由外部部分(称为“壳部”)包围，该方法包括借助于激光束通过熔化使相继沉积的金属粉末层相继凝固，并且在每个不同的相继粉末层中限定至少一个壳部区域或至少一个被壳部区域包围的芯部区域，所述壳部区域构成待制造金属部件的所述壳部的一部分，所述芯部区域构成待制造金属部件的所述芯部的一部分。

根据本发明，通过用所述激光束扫描来实现所述芯部区域的熔化以形成具有相同宽度的纵向焊道，所述纵向焊道相互平行并且并置或者以小于其宽度的X％的距离彼此间隔开，或者在小于其宽度的X％的距离上重叠，并通过用所述激光束扫描来实现所述壳部区域的熔化以形成具有相同宽度(与芯部的焊道宽度相同)的纵向焊道，所述纵向焊道相互平行并且在大于其宽度的X％的距离上重叠，X大于0且小于100。

借助于本发明的这些特征，可以在确保壳部和芯部的足够密度的同时减小机械应力。所获得的部件具有良好的机械性能(强度增加，没有撕裂或者没有破裂起始区域)。