多维部件构建系统和方法
【专利摘要】示例多维部件构建系统包括具有至少一个基底的第一腔室，与第一腔室相邻并且通过第一室门与第一腔室流体连通的第二腔室，以及与第二腔室相邻并且通过第二室门与第二腔室流体连通的第三腔室。如果第一室门处于关闭位置则第二腔室被流体密封与第一腔室隔离。第二腔室包括定向热源、构造材料，并且配置用以如果第一腔室和第二腔室的流体参数大致相等则接收所述至少一个基底。如果第一室门处于关闭位置则第三腔室被流体密封与第二腔室隔离。如果第二室门处于开启位置则配置第三腔室以接收具有布置在其上的已形成部件的所述至少一个基底。
【专利说明】多维部件构建系统和方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及一种用于制造和维修部件的构建系统，并且更具体地涉及一种用于使 用热源由构造材料形成燃气涡轮发动机部件的构建系统。
【背景技术】
[0002] 采用热源、使用诸如粉末的构造材料的系统用于形成用于各种任务的多维部件。 通常，构造材料布置在腔室中将要受到热源影响并且形成部件的构建表面上。在形成部件 之后，移除部件以使得可以开始形成另一部件。为了继续接下来的形成工艺，腔室内的气氛 必需清除在形成之后移除部件期间进入的污染物。也在形成之后从部件移除过量的构造材 料。
【发明内容】
[0003] 示例多维部件构建系统包括具有布置在其中的至少一个基座的第一腔室，与第一 腔室相邻并且通过第一室门与第一腔室流体连通的第二腔室，以及与第二腔室相邻并且通 过第二室门与第二腔室流体连通的第三腔室。如果第一室门处于关闭位置则流体密封第二 腔室与第一腔室隔离。如果第一腔室的流体参数大致等于第二腔室的流体参数，配置第二 腔室以经由第一传输机构容纳至少一个基底。第二腔室包括定向的热源以及配置用于通过 熔化或烧结在至少一个基底上形成部件的构造材料。如果第一室门处于关闭位置，则第三 腔室被流体密封与第二腔室隔离。如果第二室门处于开启位置，配置第三腔室以经由第二 传输机构容纳所述至少一个基底，所述至少一个基底具有布置在其上的已形成的部件。第 二腔室的流体参数基本上不受与第一腔室或第三腔室的流体连通的影响。
[0004] 在前述多维部件系统的另一非限制性实施方式中，控制器与第一腔室、第二腔室 和第三腔室通信以使得控制器控制第一腔室、第二腔室和第三腔室的流体参数。
[0005] 在前述多维部件系统的另一非限制性实施方式中，控制器与第一腔室、第二腔室 和第三腔室的每一个中的传感器通信。每个传感器监控了各自第一腔室、第二腔室和第三 腔室的流体参数。
[0006] 在前述多维部件系统的另一非限制性实施方式中，控制器与至少一个泵通信。泵 流体地联接至第一腔室、第二腔室和第三腔室，并且配置用以响应于来自控制器的命令而 调整第一腔室、第二腔室和第三腔室的至少一个的流体参数。
[0007] 在前述多维部件系统的另一非限制性实施方式中，流体参数是氧气含量。
[0008] 在前述多维部件系统的另一非限制性实施方式中，第二腔室中的氧气含量维持等 于或低于百万分之10。
[0009] 在前述多维部件系统的另一非限制性实施方式中，第三腔室包括工具以移除过量 的构造材料。
[0010] 在前述多维部件系统的另一非限制性实施方式中，工具是真空或刷子之一。
[0011] 在前述多维部件系统的另一非限制性实施方式中，第二腔室中的流体维持在比第 一腔室和第三腔室中流体更高的压力下。
[0012] 另一示例多维部件构建系统包括与至少一个第二腔室相邻并且通过至少一个室 门与所述至少一个第二腔室流体连通的第一腔室。如果所述至少一个室门处于关闭位置， 则第一腔室被流体密封与所述至少一个第二腔室隔离。如果至少一个室门开启并且第一腔 室和所述至少一个第二腔室的流体参数基本上相等，则配置所述至少一个第二腔室以在第 一腔室中向第一平台提供基底。第一腔室包括可以由第一活塞移动的第一平台，第一平台 与可以由第二活塞移动的第二平台相邻。配置第一平台以容纳至少一个基底。与布置在第 二平台上的构造材料连通的分配器配置用以将来自第二平台的构造材料的部分移动至第 一平台上的所述至少一个基底上。第一腔室包括束源以通过熔化或者烧结从构造材料在至 少一个基底上形成部件。
[0013] 在前述多维部件系统的另一非限制性实施方式中，第一平台和第二平台由壁分 离，并且所述至少一个基底、壁、以及第一腔室的侧壁形成了用于容纳来自第二平台的构造 材料的空腔。
[0014] 在前述多维部件系统的另一非限制性实施方式中，束源是激光束或电子束之一。
[0015] 一种构建多维部件的示例方法包括提供第一腔室、第二腔室和第三腔室。第一腔 室和第二腔室由第一室门连接，并且第二腔室和第三腔室由第二室门连接。第一室门流体 密封第一腔室与从第二腔室隔离，并且第二室门流体密封第二腔室与第三腔室隔离、第一 基底布置在第一腔室中。如果第一室门和第二室门处于关闭位置，则确定在第二腔室中的 流体参数。在第一室门或第二室门从关闭位置移动至开启位置之前，第一腔室、第二腔室、 和第三腔室中的流体参数维持大致相等。第一基底从第一腔室穿过处于开启位置的第一室 门而至第二腔室。第一室门和第二室门关闭以使得第二腔室被流体密封与第一腔室和第三 腔室隔离。采用直接热源熔化构造材料以在第二腔室中的第一基底上形成部件。在形成部 件之后第二室门从关闭位置移动至开启位置之前，第二腔室和第三腔室中的流体参数被维 持大致相等。第二室门是开启的，并且已形成的部件以及第一基底从第二腔室穿过第二室 门移动至第三腔室。
[0016] 在前述构建多维部件的方法的另一非限制性实施方式中，在第一腔室中提供第二 基底，第一腔室和第二腔室中的流体参数维持大致相等，第一室门和第二室门是开启的，以 及第二基底移入第二腔室中，而同时第一基底移入第三腔室中。
[0017] 在前述构建多维部件的方法的另一非限制性实施方式中，在第三腔室中热处理已 形成的部件以使得移除过量构造材料。
[0018] 在前述构建多维部件的方法的另一非限制性实施方式中，构造材料从第二平台移 动至由在第二平台与第二腔室的第一平台、基底和侧壁之间的壁所形成的空腔，并且采用 直接热源熔化构造材料的部分以在第二腔室中的第一基底上形成部件的层。
[0019] 在前述构建多维部件的方法的另一非限制性实施方式中，由布置成移动跨越第一 平台和第二平台的分配器执行对构造材料的移动。
[0020] 在前述构建多维部件的方法的另一非限制性实施方式中，在熔化构造材料的所述 部分之后降低第一平台和基底，并且在熔化构造材料的部分之后升起第二平台。
[0021] 在前述构建多维部件的方法的另一非限制性实施方式中，流体参数是第二腔室内 的氧气含量。
[0022] 在前述构建多维部件的方法的另一非限制性实施方式中，第一室门和第二室门的 仅一个在开启位置，并且第一室门和第二室门的仅一个在关闭位置，第一腔室和第三腔室 具有不同的流体参数。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 对于本领域技术人员来讲，所公开示例的各种特征和优点通过以下详细说明书将 变得明显。附于详细说明书的附图可以简要如下所述。
[0024] 图1是包括示意性示出特征的示例多维部件构建系统的顶视图。
[0025] 图2是图1的多维部件构建系统的局部切掉的示例第二腔室的透视图。
[0026] 图3是图1的多维部件构建系统的示例第二腔室的部分的剖视图。
[0027] 图4是形成多维部件的示例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0028] 参照图1，示例多维部件构建系统("构建系统"）8包括第一腔室10、第二腔室12、 第三腔室14以及控制器16。提供至少一个基底22以用作其上形成部件100的表面。在一 个示例中，基底22可以形成部件100的一部分。
[0029] 第一腔室10用于装载基底22,第二腔室12用于在基底22上形成部件100,以及 第三腔室14用于从第二腔室12接收形成在基底22上的部件100,因此如果需要的话部件 100能够经历后期处理。在第一腔室10和第二腔室12以及在第二腔室12和第三腔室14 之间转移基底22期间，诸如空气压力、温度、湿度和气氛材料含量的流体参数在转移基底 22和部件100期间流体连通的腔室10、12、14之间大致相等。流体参数提供了在第二腔室 12中的气氛，允许部件100、诸如燃气涡轮发动机部件100通过烧结、熔化或焊接而形成预 定规格和特性。
[0030] 第一腔室10布置为与第二腔室12相邻并且包括第一室门18和第二室门20。第 一室门18沿着轴线A在第一腔室10和外部环境流体连通的开启位置与第一室门18流体 密封第一腔室10与外部环境隔离的关闭位置之间坚直移动。如果第一室门18在开启位置， 诸如板22或其他部件的一个或多个基底22可以装载在第一腔室10的平台24上。在一个 示例中，由第一传输机构26 (示意性示出)装载基底22。然而，可以由操作员手动地装载基 底22穿过第一室门18至平台24上。在装载之后，关闭第一室门18以流体密封第一腔室 10。
[0031] 第一腔室10经由共用的第二室门20而连接至第二腔室12。第二室门20沿着轴 线A在第一腔室10和第二腔室12流体连通的开启位置与第二室门20流体密封第一腔室 10与第二腔室12隔离的关闭位置之间坚直移动。如果第二室门20在开启位置，由第二传 输机构30 (示意性示出）将布置在平台24上的基底22中的一个移动穿过第二室门20并 且至第二腔室12的第一平台32上。当第二室门20在开启位置时，第一室门18保持关闭， 密封第一腔室10和第二腔室12与外部环境隔离。一旦基底22已经移动至第二腔室12的 第一平台32,关闭第二室门20,流体密封第二腔室12与第一腔室10隔离。如果在关闭位 置，第二室门20通过接触密封第一腔室10、第二腔室12以及第一传输机构26。然而，可以 布置第二室门20以其他方式流体密封第一腔室10与第二腔室12隔离。
[0032] 在一个示例中，工具34布置在第一腔室10中以将基底22移动至第二传输机构30 上。工具34可以是输运器、推动器、爪具、或布置用于移动基底22的其他工具。然而，可以 使用其他方法将基底22移动至第二传输机构30。
[0033] 在一个示例中，第一腔室10的平台24附接至活塞28 (示出在剖视图中）以使得活 塞28沿轴线A (大致垂直于视平面延伸）坚直移动平台24、以及平台24上的基底22。平 台24的坚直移动允许在单个工艺中装载多个基底22以使得在构建周期期间仅单次开启第 一室门18。在该示例中，由于除了当与第二腔室12流体连通时之外第一腔室10是被密封 的，第一腔室10的流体参数能够单次大致等于第二腔室12的流体参数并且随后当使用所 有基底22时被维持。一旦再次开启第一室门18或者第一腔室10经受外部环境，第一腔室 10的流体参数将改变并且必需在形成工艺期间被再次均等。平台24接收多个基底22并且 能够坚直移动以如果开启第二室门20的话则向第二传输机构30提供多个基底22的一个。
[0034] 第二腔室12与第一腔室10和第三腔室14相邻。第二腔室12经由第二室门20 连接至第一腔室10,并且经由第三室门38连接至第三腔室14。第三室门38沿着轴线A在 第二腔室12和第三腔室14流体连通的开启位置与第二室门20流体密封第三腔室10与第 二腔室12隔离的关闭位置之间坚直移动。如果第二室门20和第三室门38均在关闭位置， 第二腔室12被流体密封。如果在关闭位置，第三室门38通过接触流体密封第二腔室12、第 三腔室14以及第三传输机构58。
[0035] 第一平台32通常布置为与第二腔室12中的第二平台40相邻。壁42布置在第一 平台32与第二平台40之间。第一平台32附接至第一活塞44(示出在剖视图中；也参见图 2和图3)，并且第二平台40附接至第二活塞46 (示出在剖视图中；也参见图2和图3)，以 使得第一平台32可沿着轴线A平行于第二平台40而移动。
[0036] 在部件形成工艺期间，在第二平台40上预布置构造材料48。如果在第一平台32 上布置基底22,由分配器50将构造材料48从第一平台推送至基底22上。一旦构造材料 48在基底22上，诸如围绕轴线A可移动的束源52的定向热源设置在基底22之上，并且提 供定向热量以预定图案熔化一部分构造材料48。在已熔化的构造材料硬化之后，形成对应 于部件100的剖面部分的层，如以下进一步详细所述。重复步骤以形成额外的层，直至层形 成了部件1〇〇。
[0037] 在一个示例中，分配器50是辊子，将构造材料48辊压至基底22上。然而，可以使 用其他分配器50。
[0038] 在一个示例中，束源52是能够熔化或烧结构造材料48的激光束或电子束。然而， 可以使用其他束源52。在一个示例中，构造材料48是金属粉末，包括铝、钛、镍、和不锈钢、 或其组合。在另一示例中，构造材料48包括复合陶瓷。在另一示例中，构造材料48是镍铬 基合金。然而，取决于将要形成的部件100的预定环境特性，可以使用其他构造材料48。
[0039] 第三腔室14与第二腔室12相邻并且包括第三室门38、第四室门56和平台54。如 果第三室门38在开启位置，可以经由第三传输机构58 (示意性示出）将基底22,现在具有 已形成的部件100以及过量的构造材料48,从第二腔室12中的第一平台32移动至第三腔 室14的平台54。第三室门38随后移动至关闭位置，以使得第三腔室14被流体密封与第二 腔室12隔离。当第三室门38在开启位置时第四室门56在关闭位置，以使得第二腔室12 和第三腔室14被密封与外部环境隔尚。
[0040] 一旦基底22,具有已形成的部件100以及过量构造材料48,布置在平台54上，如 果需要的话，在从构建系统8移除部件100之前可以在第三腔室14中执行额外的工艺。在 一个示例中，提供工具60 (示意性示出）以用于从基底22切割部件100。替代地，基底22 的一部分可以形成部件100的一部分。在另一示例中，工具60可以用于精整工艺，诸如移 除过量构造材料48、喷丸、清洁或部件100的加热处理。在一个示例中，工具60是真空或刷 子以移除过量的构造材料48。当第三室门38在关闭位置时，可以修改第三腔室14的流体 参数以用于额外的工艺。
[0041] 在第三腔室14中完成额外工艺之后，如果第四室门56在开启位置，通过第四室门 56移除部件100。第四室门56沿着轴线A在第三腔室14和外部环境流体连通的开启位置 与第四室门56流体密封第三腔室14与外部环境隔离的关闭位置之间坚直移动。由第四传 输机构62、或者由操作员手动移除部件100。如果在关闭位置，第四室门56通过接触密封 第三腔室14、以及第四传输机构62,如果使用的话。当第四室门56开启时，第三室门38在 关闭位置以密封第二腔室12与外部环境隔离。
[0042] 在该示例中，构建系统8进一步包括与第一腔室10、第二腔室12和第三腔室14连 通的控制器16以控制每个腔室10、12、14的零件的操作。控制器16通过第一、第二、第三 和第四传输机构26、30、58、62、以及处于开启或者关闭位置的第一、第二、第三和第四室门 18、20、38、56的定位而控制基底22的移动。控制器16进一步控制在基底22上的构造材 料48的沉积，以及在第二腔室12中经由束源52施加的热量的模式和量。控制器16也控 制了第三腔室14中的工具60以实行精整工艺，如上所述。
[0043] 在一个不例中，控制器16与分别布置在第一腔室10、第二腔室12和第三腔室14 中的第一传感器70、第二传感器72和第三传感器74通信。第一传感器70、第二传感器72 和第三传感器74测量在第一腔室10、第二腔室12和第三腔室14中的大量流体参数，以使 得控制器16能够监控流体参数并且确定腔室10、12、14的一个或多个流体参数是否大致相 等。如果腔室10、12、14的流体参数大致相等，基底22移动进入第二腔室12中，并且具有 已形成部件100的基底移出第二腔室12,不改变第二腔室12的流体参数。如果在第二腔室 12中正发生形成工艺，控制器16维持第二腔室12的流体参数，而同时也在第二腔室12中 的形成工艺结束时而调整和维持第一腔室10和第三腔室14的流体参数以大致等于第二腔 室12的流体参数。
[0044] 在一个示例中，由第一传感器70、第二传感器72和第三传感器74测得的流体参数 包括湿气水平、温度和氧气含量的至少一个。然而，可以测量并控制其他流体参数。在一个 示例中，第一传感器70、第二传感器72和第三传感器74是残留气体分析器，能够监控大量 流体参数，包括氮气、氢气、氧气和含碳气体的水平、以及各自腔室1〇、12、14中的流体压力 水平。
[0045] 受控于控制器16的至少一个泵80与第一腔室10、第二腔室12和第三腔室14流 体连通以改变或维持在每个腔室10、12、14内的流体参数。如此方式，控制器16可以在开 启第二室门20或第三室门38之前使得第一腔室10和第三腔室14中的流体参数大致等于 第二腔室12的流体参数。
[0046] 在一个示例中，控制第二腔室12的氧气含量以在并非富含氧的形成工艺中形成 部件100。在该示例中，第二腔室12的氧气含量被设置并且维持在小于百万分之10 (10 parts per mi lion)。然而，可以取决于所使用的构造材料48而使用其他氧气水平。
[0047] 在该示例中，泵80经由入口 82提供氩气进入第二腔室12中并且通过出口 84移 除残留氧气。类似的，在第一腔室10和第三腔室14中提供与泵80流体连通的入口 82和 出口 84以在开启第二室门20或第三室门38之前允许第一腔室10和第三腔室14的氧气 含量匹配第二腔室12。
[0048] 在一个示例中，计算机辅助设计（CAD)系统90 (示意性示出）向控制器16提供了 如本领域已知的具有多个层的预定三维部件100设计。控制器16控制束源52以基于从 CAD系统90提供的设计而形成每个层。
[0049] 在一个不例中，第一传输机构26、第二传输机构30、第三传输机构58和第四传输 机构62的任何一个是可以移动基底22的一组轨道、传输器或传输带之一。然而，可以使用 其他传输机构26、30、38、56。
[0050] 在一个示例中，第一室门18、第二室门20、第三室门38和第四室门56的任何一 个布置为沿不同方向移动以在关闭位置和开启位置之间移动。在一个示例中，室门18、20、 38、56的任何一个可以沿垂直于轴线A的方向移动以在关闭位置和开启位置之间移动。在 另一示例中，室门18、20、38、56的任何一个可以沿着轴线A围绕枢轴移动以使得门18、20、 38、56摆动开启或关闭以在关闭位置和开启位置之间移动。可以使用室门18、20、38、56的 其他布置以使得当处于关闭位置时室门18、20、38、56流体密封对应的腔室10、12、14。
[0051] 当具有预定流体参数的第二腔室12承接形成工艺时，第一腔室10、第二腔室12和 第三腔室14可以在任何时刻具有不同流体参数，而第二室门20和第三室门38保持关闭以 流体密封第二腔室12与第一腔室10和第三腔室14隔离。在操作期间，当第二室门20处 于开启位置时，第一腔室10和第二腔室12的流体参数大致相等。当第三室门38处于开启 位置时，第二腔室12和第三腔室14的流体参数大致相等。如此方式，在由控制器16使得 第一室门18和第二室门20处于关闭位置之后、但是在第二室门20开启以移动基底22至 第二腔室12之前，第一腔室10的流体参数变得等同于第二腔室12的流体参数。类似的， 在由控制器16使得第三室门38和第四室门56处于关闭位置之后、但是在第三室门38开 启以从第二腔室12接收已形成部件100和基底22之前，第三腔室14的流体参数变得等同 于第二腔室12的流体参数。因此，由于基底22装载进入第一腔室10而改变的流体参数、 或者第三腔室14中对部件100的后处理和移除并不影响第二腔室12中的形成工艺。在一 个示例中，当第二腔室12正形成部件100时，发生了第一腔室10和第三腔室14中流体参 数的大致均等化。
[0052] 参照图2和图3,继续参照图1，在第二腔室12中，第一平台32附接至第一活塞44， 并且第二平台40附接至第二活塞46。构造材料48预分布在第二平台40上。诸如辊子的 分配器50沿轴线A与壁42顶部坚直对准，并且将壁42之上的构造材料48的层分布在布 置在第一平台32的基底22上。分配器50可以移动跨越整个第一平台32以均匀地在基底 22上分配构造材料48。分配器50随后移动返回至第二腔室12侧的第二平台40。
[0053] 壁42、基底22、以及第二腔室12的侧壁92形成了空腔94以容纳构造材料48的 基床。束源52加热空腔94中构造材料48的预定部分以形成部件100的层。
[0054] 在形成了层之后，第一活塞44向下移动第一平台32和基底22,而第二活塞46向 上移动第二平台40和构造材料48的源，以使得构造材料48的另一部分布置在壁42上方。 分配器50可以随后移动更多构造材料48进入空腔94中并且至第一平台32上的基底22 上，以开始形成部件100另一层的步骤。通过将第一平台32和基底22布置与第二平台40 齐平或在其下方，分配器50能够连续地添加构造材料48至空腔94中已经存在的构造材料 48,以使得空腔94中构造材料48通过由束源52熔化或烧结形成了部件100的层。
[0055] 在该示例中，束源52包括激光器110、透镜112和扫描镜114。然而,可以使用束源 52的其他布置。激光器110提供了由透镜112放大并且由扫描镜114变向的激光束116， 以接触空腔94中对应于部件100的层的构造材料48的预定部分。在该示例中，扫描镜114 围绕轴线A和轴线B可旋转，以使得扫描镜114可以使得激光束116变向至空腔94的任何 部分。激光束116加热构造材料48以熔化或烧结构造材料48,形成了部件100的层。在一 个示例中，激光束116在2300 °F至2440 °F (1260°C -1338°C)的温度范围内的温度下加热 空腔94中的构造材料48。然而，可以使用其他温度。
[0056] 参照图1至图3,在工作中，向构建系统8提供至少一个基底22并且装载在第一 腔室10的平台24上，经由第一传输机构26或者由操作员手动装载。一旦所述至少一个基 底22在第一腔室10中，第一室门18和第二室门20移动至关闭位置以使得流体密封第一 腔室10。控制器16调整第一腔室10的流体参数以大致等于第二腔室12的流体参数。一 旦第一腔室10和第二腔室12均等化，第二室门20移动至开启位置，并且基底22移动至第 二腔室12的第一平台32上。
[0057] -旦基底22布置在第二腔室12的第一平台32上，第二室门20移动至关闭位置， 而第三室门38也处于关闭位置。分配器50将构造材料48移动在壁42之上并且移动至基 底22上。基底22、侧壁92以及壁42形成了用于容纳构造材料48的空腔94。在分配器50 移动返回至第二平台40侧之后，束源52提供定向热量至空腔94的特定部分以熔化或烧结 构造材料48并且形成部件100的层。一旦完成了该层，第一活塞44向下移动第一平台32 和基底22,而第二活塞46向上移动具有构造材料48的源的第二平台40,以使得分配器50 可以移动更多构造材料48进入空腔94中。重复该工艺直至形成了部件100的所有层。
[0058] 如果第二室门20或第三室门38在关闭位置，在第二腔室12、第一腔室10和第三 腔室14之间的流体密封、以及在腔室10、12、14之间的流体参数平衡，允许部件100形成工 艺在有益于满足部件100规格的环境中发生在第二腔室12中，诸如低氧富含量。与此同时， 第一腔室10可以暴露至外部环境以用于装载基底22,并且第三腔室可以暴露至外部环境 以用于移除基底22,或者第三腔室可以具有其流体参数变化以用于后期处理。在部件100 形成工艺期间，第一腔室10的流体参数均等于第二腔室12中的流体参数。在形成工艺期 间，在完成形成工艺之前，第三腔室14的流体参数也被调整并且维持为等于第二腔室12的 流体参数。
[0059] 如果第二腔室12中完成形成工艺、并且第三腔室14的流体参数均等于第二腔室 12的流体参数，第三室门38移动至开启位置，并且具有已形成部件100的基底22移动至第 三腔室14的平台54,而同时维持了第二腔室12的气氛的流体参数。
[0060] 在关闭第三室门38之后，第二腔室12从第一腔室10接收另一基底22以开始另 一形成工艺。第一腔室10在形成工艺期间具有均等于第二腔室12的流体参数的流体参 数，允许第二室门20开启以移动另一基底22进入第二腔室12中，而同时维持了第二腔室 12的气氛的流体参数。
[0061] 一旦完成了形成工艺，第二腔室12准备着手另一形成工艺，而没有用于气氛调 整、操作员交互或过量构造材料48移除的任何延迟。可以提供基底22的恒定供给，而没有 中断第二腔室12中正在进行的形成工艺、或者第三腔室14中的后期工艺。
[0062] 在通过第四室门56移除之前，或者通过第四传输机构62或者由操作员手动操作， 第三腔室14中具有已形成部件100的基底22可以经受大量后期工艺处理以便使用，如前 所述。后期工艺处理的执行将不会影响或减缓在第二腔室12中发生的形成工艺。
[0063] 在一个示例中，第二室门20和第三室门38可以同时开启，以使得具有已形成部件 100的基底22移动至第三腔室14,另一基底22移动至第二腔室12中。然而，第二室门20 和第三室门38可以独立地操作。
[0064] 在一个示例中，第一腔室10、第二腔室12和第三腔室14被增压，以使得第二腔室 12具有比第一腔室10和第三腔室14高的流体压力。如果第二室门20或第三室门38开 启，第二腔室12中更高的流体压力防止了任何污染物进入第二腔室12的气氛中以及防止 影响第二腔室12的流体参数。在一个示例中，第一腔室10和第三腔室14维持在相同流体 压力下。
[0065] 在一个示例中，形成的部件100是用于涡轮发动机的涡轮叶片或导叶、齿轮或托 牙（denture)之一。然而，可以形成其他部件100。
[0066] 在另一示例中，已使用的部件(未示出）布置在第一腔室10中基底22上。随后如 上所述将已使用的部件移动进入第二腔室12中，以经受形成工艺。使用如上所述形成工艺 修复已使用的部件的表面。在从构建系统8移除之前，已使用的部件可以随后移动至第三 腔室14以经受精整工艺，如上所述。
[0067] 参照图4,构建多维部件的示例性方法200包括步骤202,提供第一腔室、第二腔室 和第三腔室。在步骤202,由第一室门连接第一腔室和第二腔室，并且由第二室门连接第二 腔室和第三腔室。在步骤202,第一室门流体密封第一腔室与第二腔室隔离，并且第二室门 流体密封第二腔室与第三腔室隔离。在步骤202,第一基底布置在第一腔室中。在步骤204， 如果第一室门和第二室门在关闭位置，确定第二腔室中流体参数。在步骤206,在第一室门 和第二室门任一个从关闭位置移动至开启位置之前，第一腔室、第二腔室和第三腔室中的 流体参数维持大致相等。在步骤208,第一基底穿过处于开启位置的第一室门从第一腔室移 动至第二腔室。在步骤210,关闭第一室门和第二室门以使得第二腔室被流体密封与第一腔 室和第三腔室隔离。在步骤212,采用定向热源熔化构造材料以在第二腔室中在第一基底上 形成部件。在步骤214,在第二室门从关闭位置移动至开启位置之前、在形成部件之后，第二 腔室和第三腔室中流体参数维持大致相等。在步骤216,开启第二室门，以及在步骤218,已 形成的部件和第一基底从第二腔室移动至第三腔室。
[〇〇68] 尽管不同示例具有示出在示意图中的具体部件，但是本公开的实施方式并不限于 那些特定组合。可能使用来自一个示例的一些部件或特征、与来自另一示例的特征或部件 的组合。本领域普通技术人员将知晓的是，某些修改将落入本公开的范围内。为此原因，应 该研习以下权利要求以确定本公开的真实范围和内容。
【权利要求】
1. 一种多维部件构建系统，包括： 第一腔室，具有布置在其中的至少一个基底； 第二腔室，与所述第一腔室相邻并且通过第一室门与所述第一腔室流体连通，其中，如 果所述第一室门处于关闭位置，则所述第二腔室被流体密封与所述第一腔室隔离，如果所 述第一腔室的流体参数大致等于所述第二腔室的流体参数，则配置所述第二腔室以经由第 一传输机构接收所述至少一个基底，其中，所述第二腔室包括配置用于通过熔化或烧结而 在所述至少一个基底上形成部件的定向热源以及构造材料；以及 第三腔室，与所述第二腔室相邻并且通过第二室门与所述第二腔室流体连通，其中，如 果所述第一室门处于关闭位置，则所述第三腔室被流体密封与所述第二腔室隔离，如果所 述第二室门在开启位置，则配置所述第三腔室以经由第二传输机构接收具有布置在其上的 已形成部件的所述至少一个基底，其中，所述第二腔室的所述流体参数基本上不受与所述 第一腔室或第三腔室流体连通的影响。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中，控制器与所述第一腔室、第二腔室和第三腔室通 信以使得所述控制器控制所述第一腔室、第二腔室和第三腔室的流体参数。
3. 根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器与所述第一腔室、第二腔室和第三腔 室的每一个中的传感器通信，其中每个传感器监控了各自的第一腔室、第二腔室和第三腔 室的流体参数。
4. 根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器与至少一个泵通信，其中，所述泵流 体地连接至所述第一腔室、第二腔室和第三腔室，并且配置用以响应于来自所述控制器的 命令而调整所述第一腔室、第二腔室和第三腔室的至少一个的流体参数。
5. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述流体参数是氧气含量。
6. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述第二腔室中氧气含量维持在等于或低于 百万分之10。
7. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述第三腔室包括用于移除过量构造材料的工 具。
8. 根据权利要求7所述的系统，其中，所述工具是真空或刷子之一。
9. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二腔室中的流体维持在比第一腔室和第 三腔室中流体更高的压力下。
10. -种多维部件构建系统，包括： 与至少一个第二腔室相邻并且通过至少一个室门与所述至少一个第二腔室流体连通 的第一腔室，其中，如果所述至少一个室门处于关闭位置，则所述第一腔室被流体密封与所 述至少一个第二腔室隔离，如果至少一个室门开启并且所述第一腔室和所述至少一个第二 腔室的流体参数大致相等，则配置所述至少一个第二腔室以提供基底至所述第一腔室中的 第一平台，其中，第一腔室包括由第一活塞可移动的第一平台，所述第一平台与由第二活塞 可移动的第二平台相邻，其中，所述第一平台配置成接收至少一个基底，其中，与布置在所 述第二平台上的构造材料连通的分配器被配置用以将所述构造材料的一部分从第二平台 移动至所述第一平台上的所述至少一个基底上，所述第一腔室包括束源以通过熔化或烧结 由所述构造材料在所述至少一个基底上形成部件。
11. 根据权利要求10所述的系统，其中，所述第一平台和第二平台由壁分隔、所述至少 一个基底、壁、以及所述第一腔室的侧壁形成了从所述第二平台接收所述构造材料的空腔。
12. 根据权利要求10所述的系统，其中，所述束源是激光束或电子束之一。
13. -种构建多维部件的方法，包括： 提供第一腔室、第二腔室和第三腔室，其中，所述第一腔室和第二腔室由第一室门连 接、并且所述第二腔室和第三腔室由第二室门连接，其中所述第一室门流体密封所述第一 腔室与所述第二腔室隔离，并且所述第二室门流体密封所述第二腔室与所述第三腔室隔 离，其中第一基底布置在所述第一腔室中； 如果所述第一室门和第二室门处于关闭位置，则确定所述第二腔室中的流体参数； 在所述第一室门或第二室门从关闭位置移动至开启位置之前，在所述第一腔室、第二 腔室和第三腔室中维持流体参数大致相等； 移动所述第一基底从所述第一腔室穿过处于开启位置的所述第一室门至所述第二腔 室； 关闭所述第一室门和第二室门以使得所述第二腔室被流体密封与所述第一腔室和第 三腔室隔离； 采用定向热源熔化构造材料以在所述第二腔室中的第一基底上形成部件； 在形成所述部件之后、在所述第二室门从关闭位置移动至开启位置之前，在所述第二 腔室和第三腔室中维持流体参数大致相等； 开启所述第二室门；以及 通过所述第二室门将已形成部件和所述第一基底从所述第二腔室移动至第三腔室。
14. 根据权利要求13所述的方法，包括步骤： 在所述第一腔室中提供第二基底； 在所述第一腔室和第二腔室中维持流体参数大致相等； 开启所述第一室门和第二室门；以及 移动所述第二基底进入所述第二腔室中，而同时移动所述第一基底进入所述第三腔室 中。
15. 根据权利要求13所述的方法，包括步骤： 热处理所述第三腔室中已形成的部件以使得移除了过量的构造材料。
16. 根据权利要求13所述的方法，包括步骤： 移动所述构造材料从第二平台至空腔，所述空腔由在所述第二平台和第一平台之间的 壁、所述基底、以及所述第二腔室的侧壁形成；以及 采用定向热源熔化所述构造材料的部分以在所述第二腔室中的第一基底上形成所述 部件的层。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中，由布置成移动跨越所述第一平台和第二平台 的分配器执行移动所述构造材料的步骤。
18. 根据权利要求16所述的方法，包括步骤： 在熔化所述构造材料的所述部分之后，降低所述第一平台和基底；以及 在熔化所述构造材料的部分之后，升起所述第二平台。
19. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述流体参数是所述第二腔室内的氧气含量。
20. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一室门和第二室门的仅一个处于开启 位置，并且所述第一室门和第二室门的仅一个处于关闭位置，所述第一腔室和第三腔室具 有不同的流体参数。
【文档编号】F01D25/12GK104066935SQ201380006718
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年1月17日 优先权日:2012年1月27日
【发明者】S.米罗内特斯, A.克鲁查, W.V小特维韦斯, B.T.菲斯克 申请人:联合工艺公司