用于加成制造的粉末预处理的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于根据权利要求1的前序部分的加成制造的粉末预处理方法。
【背景技术】
[0002]自由成形制造(freeform fabricat1n)或加成制造(additive manufacturing)是用于通过施加到工作台的粉末层的所选部分的连续融合来形成三维物品的方法。
[0003]加成制造设备可包括工作台，在该工作台上所述三维物品形成；粉末分配器，其设置成向下放置在用于粉末床形成的工作台上的粉末薄层；能量束，用于向粉末传递能量，从而粉末融合发生；元件，其用于通过在所述粉末床上方的能量束释放的能量控制，用于通过所述粉末床的一部分的融合的所述三维物品的横截面的形成；以及控制计算机，其中信息关于三维物品的连续横截面来存储。三维物品通过由粉末分配器向下连续放置的横跨粉末层的横截面所连续形成的连续融合来形成。
[0004]在加成制造中，重要的是粉末分布的控制。可取的是在预定区域上方分布预定义量的粉末。这要求用于从粉末储存室反复去除预定量粉末到粉末分配器装置的良好定义方法和设备。可能出现的一个问题是粉末可具有或多或少的内置水分。所述水分可影响粉末的流动性，这进而可影响在工作台上施加的粉末层的光滑度和厚度。在用于加成制造的粉末材料中的水分可同样以不希望的方式影响最终3维产品的材料性质。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供在开始加成制造工艺之前从粉末去除水分的方法。
[0006]上述目的通过在根据权利要求1的方法中的特征来实现。
[0007]在本发明的第一方面中，提供了一种用于从将在加成制造工艺中使用的粉末中去除水分的方法，用于通过在工作台上提供的粉末床的至少一层的部分的连续融合来形成三维物品，该部分与三维物品的连续横截面对应。所述方法包括以下步骤:
[0008]a.提供至少第一粉末罐和至少第二粉末罐，
[0009]b.在所述第一粉末罐内部的可移动台上提供预定量的粉末，
[0010]c.将在所述第一粉末罐中的粉末的顶表面加热到用于从所述粉末去除水分的预定温度，
[0011]d.将所述可移动台升高预定距离，
[0012]e.从所述第一粉末罐到所述第二粉末罐移动预定厚度的粉末材料。
[0013]本发明的优点在于，水分可在使用加成制造工艺中的粉末之前被去除，消除在所述粉末中的水分可影响三维制品的材料性质。另一个优点在于，水分去除可在抽真空期间发生，这意味着总的制造时间可以不被延长。
[0014]在本发明的示例实施方式中，步骤c-e可重复直到预定量的粉末从第一粉末罐移动到所述第二粉末罐。
[0015]该实施方式的优点在于，不超过比用于构建预定三维物品所必须的预定量粉末被干燥，尽管第一粉末罐可包括超过所述预定量的粉末。
[0016]在另一个示例性实施方式中，所述方法进一步包括提供在可密闭室(其可以是真空室)内部的所述第一粉末罐和第二粉末罐的步骤。
[0017]该实施方式的优点在于不仅水分可从可影响三维物品的最终材料性质的粉末材料中去除，而且环境可被控制，以使得构建体和粉末罐周围的整体环境大气设定成以受控方式影响最终性质。
[0018]在一个示例性实施方式中，进行在所述第二粉末罐中的粉末的顶表面而不是在所述第一粉末罐中的粉末的顶表面的加热。
[0019]该实施方式的优点在于，相比于如果满的粉末罐的顶表面被加热，粉末可被快速加热。这是因为来自满的或部分满的粉末罐中的粉末的水分可以污染干燥粉末。在干燥在所述第二粉末容器中少量粉末的情况下，只要粉末被干燥则没有污染进行。
[0020]在本发明的一个示例性实施方式中，所述温度小于其中水分开始与粉末材料进行化学反应的反应温度。
[0021]所述实施方式的优点在于，对于不同的材料，加热功率可设定为不同，取决于与水分反应的趋势。
[0022]在另一个示例性实施方式中，所述温度小于其中在所述粉末中的粉末颗粒开始烧结在一起的烧结温度。
[0023]当不存在粉末材料与水分的反应趋势时，温度可被增加到低于烧结温度的预定温度，其可进一步减少粉末水分去除时间。
[0024]在本发明的另一个实施方式中，所述方法进一步包括以下步骤:
[0025]g.将在所述第二粉末罐内部的可移动台升高预定距离，
[0026]h.从所述第二粉末罐到第三粉末罐移动预定量的粉末，
[0027]1.在所述第三粉末罐内部的工作台顶部分布所述粉末，
[0028]j.通过在预定位置中融合在所述工作台上提供的粉末的所述层，形成所述三维物品的第一层，
[0029]k.将在所述第三粉末罐中的工作台降低预定的距离，
[0030]1.重复步骤g-k直到二维物品完成。
[0031]在已经完成预定量粉末的水分去除之后，3维物品可以开始用不包含水分的粉末生产。
[0032]在本发明的另一个示例实施方式中，所述方法进一步包括提供用于对粉末材料的顶表面加热的补充加热装置的步骤。
[0033]所述实施方式的优点在于，所述额外加热装置可单独或与用于烧结/融化粉末以形成3维物品的装置组合工作。这可进一步降低从粉末材料去除水分的时间。
[0034]在本发明的另一个示例实施方式中，粉末材料的融合和用于去除水分的粉末材料的顶表面加热通过相同的高能束源来进行。
[0035]该实施方式的优点在于，相比于当所述能源用于烧结/融合时，能源可以其中功率被分布到更大面积中的模式设定。通过增加在粉末表面上的能量点面积，使得可以进一步增加到能束的总功率，并且从而降低从粉末材料去除水分的时间。
[0036]在本发明的另一个实施方式中，所述方法进一步包括在制造所述三维物品的同时，进行用于从粉末去除水分的所述加热步骤的至少一部分的步骤。
[0037]该实施方式的优点在于，三维物品的总制造时间可以减少。
[0038]在本发明的另一个实施方式中，所述方法进一步包括提供用于对来自以上的粉末材料的顶表面加热的补充加热装置的步骤。
[0039]该实施方式的优点在于，三维物品的制造时间可进一步减少，因为粉末加热与用于产生在另一个粉末罐中的三维物品的粉末融合分开并且独立。
[0040]在本发明的另一个实施方式中，所述方法进一步包括在用于加热粉末材料的所述第二粉末罐中提供在所述可移动台下方的补充加热装置的步骤。
[0041]该实施方式的优点在于，来自下面的加热可有助于顶表面的加热，并且从而减少用于达到预定温度所需的时间。
[0042]在本发明的另一个实施方式中，所述方法进一步包括一旦在压力下在所述真空室中建立就开始所述粉末材料的所述顶表面的所述加热的步骤。
[0043]该实施方式的优点在于，一旦真空泵已经启动，则从粉末床的顶表面层的加热生成的水分可从真空室去除。在替代实施方式中，所述水分可通过合适的气体(诸如氩气、氦气或氮气)的流从密闭室输送远离。
【附图说明】
[0044]参考附图，本发明将进一步以非限制的方式在下面描述。相同的参考字符用以指示在整个附图的几个图中的相应类似部分:
[0045]图1在示意图中示出了用于产生根据现有技术的三维产品的设备，
[0046]图2-图3在示意图中示出了根据本发明的装置的第一个实施方式，该装置用于去除用于产生三维产品的设备内部的水分，
[0047]图4-图5在示意图中示出了根据本发明的装置的第二个实施方式，该装置用于去除用于产生三维产品的设备内部的水分，
[0048]图6在示意图中示出了根据本发明的装置的第三个实施方式，该装置用于去除用于产生三维产品的设备内部的水分，以及
[0049]图7在示意图中示出了根据本发明的装置的第四个实施方式，该装置用于去除用于产生三维产品的设备内部的水分。
【具体实施方式】
[0050]为了便于本发明的理解，许多术语定义如下。本文所定义的术语具有通常由相关于本发明领域的普通技术人员所理解的含义。术语如“一”、“一个”和“该”不旨在仅指单数实体，而是包括一般类别，其中具体的例子可用于说明。本文的术语用于描述本发明的【具体实施方式】，但它们的使用并不限定本发明，除非在权利要求中概述。
[0051]如本文所用的术语“三维结构”等通常指意图或实际上旨在用于特定目的的制造三维结构(例如一种结构材料或多种结构材料)。这样的结构等可以例如借助于三维CAD系统设计。
[0052]如在各种实施方式中本文所用的术语“电子束”是指任何带电粒子束。带电粒子束的源可以包括电子枪、线性加速器等。
[0053]图1示出了根据现有技术的自由成形制造或加成制造设备21的实施方式。
[0054]所述设备21包括电子束枪6 ;偏转线圈7 ;两个粉末料斗4、14 ;构建平台2 ;构建罐10 ;粉末分配器28 ;粉末床5 ;以及真空室20。
[0055]真空室20能够借助于真空系统