[发明专利]通过用至少两束会聚束局部照射材料来制造零件的方法

说明书

通过局部照射能够被烧结、熔化或光聚合的材料来制造零件，这通过以下步骤进行：提供用于制造零件的材料体积(1)，并且通过施加压力来压缩体积(1)；在体积(1)中定义多个不同的靶体积(4；4’)，组合的靶体积限定出要制造的零件；对于每个靶体积(4；4’)，保持施加到体积(1)的压力，并且同时用在靶体积中会聚的至少两束(2)连续束照射该靶体积；以及将零件从其余未经照射的材料中释放。材料对束部分地透明；每束施加到靶体积的能量大于E_阈值，且每束施加到靶体积的能量总和大于或等于E_转换阈值。

技术领域

本发明涉及通过选择性熔化或选择性烧结粉末形式的材料，或通过使粉末形式的或具有糊状稠度的树脂类材料光聚合来制造零件的领域。特别地，本发明可以应用于制造金属、陶瓷或聚合物零件。

背景技术

用通过选择性熔化或选择性烧结粉末来制造零件的技术使容易地生产具有复杂几何形状的塑料、金属或陶瓷零件成为可能。

这些技术通常由在粉末床上进行的选择性熔化或选择性烧结工艺组成，如文献[1]中所述，其典型地包括：其中将受控厚度的金属、金属合金、陶瓷或聚合物的粉末的第一层沉积在制造板上的步骤；然后由用加热装置(例如，激光束或电子束)加热粉末层的预定区域组成的步骤；并且对每个另外的层都重复这些步骤，直到逐片层地获得最终零件。

然而，这些在粉末床上进行的制造工艺存在缺点。

首先，由于零件是逐层构建的，因此要花费很长时间去构建。

此外，还存在与所用增材制造类型相关的其它缺点。例如，在SLM(选择性激光熔化)增材制造的情况下，有时需要提供支撑粉末的装置，以防止其在制造期间塌陷；在EBM(电子束熔化)增材制造的情况下，需要管理粉末从零件的内部空间(例如，诸如内部通道)的移除。

因此，零件的制造时间和可能的几何形状取决于逐层沉积粉末以及用于熔化或烧结粉末的工艺和为粉末提供的支撑装置。

在通过光聚合进行的立体光刻的情况中也存在同样的问题，在这种情况下，材料也逐层沉积，材料为粉末形式或具有糊状稠度。

因此，无论零件是通过选择性熔化或选择性烧结粉末还是通过使粉末形式的或具有糊状稠度的材料光聚合获得的，都需要优化它们的制造。

发明内容

为了至少部分地满足这种需要，本发明的目的首先是一种通过局部照射能够被烧结、熔化或光聚合的材料来制造零件的方法，所述方法包括以下步骤：

a)提供将由其制造整个零件的材料体积，并通过在所述材料体积上施加压力来压缩所述材料体积；

b)在所述材料体积中定义多个不同的靶体积(target volume)，组合的靶体积限定出要制造的零件；

c)对于每个靶体积，保持在步骤a)中施加到所述体积材料的压力，并同时用在靶体积中会聚且连续的至少两束照射所述靶体积，从而获得该零件；

其中，材料对所述至少两束部分地透明；

其中每束在靶体积中沉积的能量小于阈能，并且由每束引入靶体积的能量总和大于或等于转换阈能

并且其中：

-当材料是可烧结的并且可选地可熔化的时，阈能低于材料的烧结能，以及当照射的靶体积中需要进行选择性烧结时，转化阈能对应于材料的烧结能，或当照射的靶体积中需要进行选择性熔化时，转化阈能对应于材料的熔化能；

当材料为可光聚合的时，阈能小于材料的光聚合能，以及当在照射靶体积中需要进行光聚合时，转换阈能对应于材料的光聚合能；

d)将零件从其余未经照射的材料中释放。