[发明专利]用于改进的增材制造部件的涂覆粉末颗粒

说明书

本发明涉及一种用于改进的增材制造部件的涂覆粉末颗粒。用于增材制造的涂覆粉末颗粒包括由基础聚合物材料形成的基础聚合物层和由涂覆聚合物材料形成的涂覆聚合物层。至少涂覆聚合物材料易受响应于电磁辐射的介电加热的影响，从而促进在增材制造工艺期间沉积的涂覆粉末颗粒中的相邻颗粒之间的融合。具体地，当电磁辐射被施加到涂覆粉末颗粒中的相邻颗粒之间的至少一个界面区域时，聚合物涂覆层熔化以横跨界面区域扩散，从而防止空隙的形成。基础聚合物材料和涂覆聚合物材料也可具有类似的熔点和相容的溶解度参数以进一步促进颗粒之间的融合。

技术领域

本公开涉及增材制造设备和方法，并且具体地涉及基于粉末的增材制造。本文公开的增材制造工艺可用于生产包括环境控制管道、门板、工具、夹具、固定装置等的部件。本公开的示例可用于各种潜在应用，尤其是在运输行业中，包括例如航空航天、航海、汽车，以及例如用于辅助动力单元(APU)的壳体。

背景技术

根据部件的性能要求和制造设备的可用性，可以使用各种制造技术来制造部件和其它组件。选择性激光烧结(SLS)和选择性激光熔化(SLM)是可用于构建部件的基于粉末的增材制造技术，其中粉末层被维持在升高的温度下并且使用激光选择性地烧结或熔化。一旦形成了第一构建层，就使用类似的工艺在第一构建层的顶部上形成连续的构建层，直到完成期望的三维物体。在这些工艺中使用的粉末通常由热塑性塑料、聚碳酸酯或其它类似构造的材料形成。基于粉末的增材制造，例如SLS和SLM，可在构建层内的粉末颗粒之间和在工艺期间形成的相邻构建层之间引入空隙，从而导致物体结构完整性降低。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种用于增材制造工艺的涂覆粉末颗粒。该涂覆粉末颗粒包括：由具有第一介电损耗因子的基础聚合物材料形成的基础聚合物层；以及包围该基础聚合物层并且由具有第二介电损耗因子的涂覆聚合物材料形成的涂覆聚合物层，其中，该涂覆聚合物材料的第二介电损耗因子大于该基础聚合物材料的第一介电损耗因子。

根据本公开的另一方面，一种制造用于增材制造工艺的涂覆粉末颗粒的方法包括：使多个粉末颗粒前进穿过腔室，所述多个粉末颗粒中的每一个由基础聚合物材料形成；将液体涂料施加到所述多个粉末颗粒中的每一个的外部，所述液体涂料由涂覆聚合物材料形成；以及干燥所述多个粉末颗粒上的所述液体涂料以形成多个涂覆粉末颗粒。多个涂覆粉末颗粒中的每一个包括由粉末颗粒形成的基础聚合物层和由干燥后的液体涂料形成的涂覆聚合物层。

根据本公开的另一方面，通过融合粉末制造来制造物体的方法包括：通过以下步骤形成涂覆粉末颗粒：使多个粉末颗粒前进穿过腔室，所述多个粉末颗粒中的每一个由基础聚合物材料形成；将液体涂料施加到所述多个粉末颗粒中的每一个的外部，所述液体涂料由涂覆聚合物材料形成；以及干燥所述多个粉末颗粒上的液体涂料以形成多个涂覆粉末颗粒，使得所述多个涂覆粉末颗粒中的每一个包括由所述粉末颗粒形成的基础聚合物层和在由干燥后的所述液体涂料形成的涂覆聚合物层。该方法还包括：在基底上将涂覆粉末颗粒沉积到第一构建层中；加热第一构建层的选定部分；在基底上将涂覆粉末颗粒沉积到第一构建层上面的第二构建层中；加热第二构建层的选定部分；以及使用电磁辐射介电加热第一构建层和第二构建层的选定部分中的涂覆粉末颗粒的至少涂覆聚合物层，从而横跨界面区域使涂覆粉末颗粒中的相邻颗粒融合。

已经讨论的特征、功能和优点可以在各种实施方式中独立地实现，或者可以在其它实施方式中组合，其进一步的细节可以参考以下描述和附图看出。

附图说明

在所附权利要求中阐述了被认为是说明性实施方式的特性的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开的说明性示例的以下详细描述，将最好地理解说明性实施方式以及优选使用模式、其进一步的目的和优点，在附图中：

图1是用于将粉末颗粒转化成涂覆粉末颗粒的设备的示意图。

图2是根据制造涂覆粉末颗粒的方法形成的示例性涂覆粉末颗粒的图示。

图3至图7示出了根据本发明的使用涂覆粉末颗粒形成物体的方法的示例。