多孔工具及其制造方法技术

本发明专利技术涉及多孔工具及其制造方法。一种多孔工具包括模具主体和附接到模具主体的表面的增材制造膜。膜包括多孔层和无孔支承层。多孔层可包括：表面，其具有表面孔隙开口的阵列；互连通道的网络，其与表面孔隙开口成流体连通；以及一个或多个侧向边缘，其具有与互连通道成流体连通的边缘孔隙开口的阵列。形成多孔工具的方法包括使用定向能量沉积系统来使增加材料沉积于构建表面上以形成膜，而同时地使用激光烧蚀来从膜去除增加材料的所选择的部分。形成模制构件的方法包括：使用包括模具主体和增材制造膜的多孔工具来使可模制材料适形于一定的形状；以及通过膜的多孔层来将逸出气体从可模制材料排空。

Porous tool and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
多孔工具及其制造方法
本公开涉及具有一体地形成的多孔结构的多孔工具(诸如，多孔膜和铺叠(layup)工具)，以及使用复合制备和/或增材制造过程来制造这样的多孔工具的方法。
技术介绍
已使用用以在膜中形成随机地定向的孔的烧结过程来制造多孔膜。然而，烧结过程倾向于产生具有尺寸和深度的分布的孔隙，包括到达尽头(dead-end)或另外未达到其期望的深度的孔隙。因此，使用烧结过程制造的多孔膜具有一定程度的可变性和/或不可预测性，这可能不适合于某些应用。模制技术(诸如，复合制备和增材制造技术)在诸如压实、高压灭菌、固化和/或热解过程的多种过程中利用多孔膜。多孔膜可在这样的过程中用作过滤器，以将逸出气体(outgas)分离且排空，同时防止其它材料穿过多孔膜。例如，在一些过程中，可模制材料(诸如，复合材料或增材制造材料)可形成于铺叠工具上，并且，多孔膜(其有时被称为通气膜)可在铺叠工具上或围绕铺叠工具放置。铺叠工具、可模制材料以及多孔膜的由此产生的组件可放置于压实、高压灭菌、固化和/或热解系统中，其中逸出气体通过通气膜而排空。典型地，通气膜被视为一次性的产品，并且甚至在单次使用之后就可被丢弃，这引起废弃材料的积聚。因此，存在对于具有一体地形成的多孔结构的改进的多孔工具(诸如，多孔膜和铺叠工具)和制造这样的多孔工具的改进的方法的需要。
技术实现思路
方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而显而易见，或可通过实践目前公开的主题而认识到。在一个方面，本公开包含多孔工具。示例性的多孔工具包括模具主体和附接到模具主体的表面的增材制造膜。膜包括多孔层和无孔支承层。多孔层可具有从100至1000微米的厚度。无孔支承层可具有从1至25毫米的厚度。多孔层可包括：表面，其具有表面孔隙开口的阵列；互连通道的网络，其与表面孔隙开口成流体连通；以及一个或多个侧向边缘，其具有与互连通道成流体连通的边缘孔隙开口的阵列。在另一方面，本公开包含形成多孔工具的方法。示例性的方法包括：使用定向能量沉积系统来使增加材料沉积于构建表面上以形成膜，而同时地使用激光烧蚀来从膜去除增加材料的所选择的部分以在膜中形成多孔层，其中，多孔层包括互连通道的网络。在又一方面，本公开包含形成模制构件的方法。示例性的方法包括使用包括模具主体和增材制造膜的多孔工具来使一种或多种可模制材料适形于一定的形状。增材制造膜可附接到模具主体的表面或一体地形成为模具主体的部分。示例性的方法包括通过膜的多孔层来将逸出气体从一种或多种可模制材料排空。多孔层可具有从100至1000微米的厚度。膜可另外包括无孔支承层，无孔支承层可具有从1至25毫米的厚度。排空的逸出气体可通过位于膜的与一种或多种可模制材料接触的表面处的表面孔隙开口的阵列而进入多孔层。逸出气体可通过互连通道的网络而横过多孔层，并且，通过位于膜的一个或多个侧向边缘处的边缘孔隙开口的阵列而离开多孔层。技术方案1.一种形成多孔工具的方法，所述方法包括：使用定向能量沉积系统来使增加材料沉积于构建表面上以形成膜，而同时地使用激光烧蚀来从所述膜去除所述增加材料的所选择的部分以在所述膜中形成多孔层，所述多孔层包括互连通道的网络。技术方案2.根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述方法包括：使用所述定向能量沉积系统来使由增加材料构成的第一层沉积于所述构建表面上，以形成用于所述膜的支承层；使用所述定向能量沉积系统来使由增加材料构成的第二层沉积于所述第一层上，而同时地使用激光烧蚀来去除所述第二层的所选择的部分以形成沿x方向和/或y方向横穿所述第二层的互连通道；以及使用所述定向能量沉积系统来使由增加材料构成的第三层沉积于所述第二层上，而同时地使用激光烧蚀来去除所述第三层的所选择的部分以形成沿z方向横穿所述第三层的孔隙阵列，所述孔隙阵列与所述互连通道成流体连通。技术方案3.根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述方法包括：使用所述定向能量沉积系统来使由增加材料构成的第一层沉积于所述构建表面上，而同时地使用激光烧蚀来去除所述第一层的所选择的部分以形成沿z方向横穿所述第一层的孔隙阵列；使用所述定向能量沉积系统来使由增加材料构成的第二层沉积于所述第一层上，而同时地使用激光烧蚀来去除所述第二层的所选择的部分以形成沿x方向和/或y方向横穿所述第二层的互连通道，所述互连通道与所述孔隙阵列成流体连通；以及使用所述定向能量沉积系统来使由增加材料构成的第三层沉积于所述第二层上，以形成用于所述膜的支承层。技术方案4.根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述方法包括：对所述膜的表面进行精加工，以提供包括表面孔隙开口的阵列的精加工表面，所述表面孔隙开口与所述第一层中的所述孔隙阵列成流体连通。技术方案5.根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述方法包括：对所述多孔工具的侧向边缘进行精加工，以提供包括边缘孔隙开口的阵列的精加工侧向边缘，所述边缘孔隙开口与所述互连通道成流体连通。技术方案6.根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述方法包括：使所述膜与所述构建表面分离，并且使所述膜附接到模具主体，所述多孔工具包括具有附接到其的所述膜的所述模具主体。技术方案7.根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述方法包括：使用所述定向能量沉积系统来使额外的增加材料沉积于所述膜上，以形成模具主体。技术方案8.根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述方法包括：通过使用所述定向能量沉积系统来使增加材料沉积于构建平台上而形成所述构建表面，所述构建表面限定用于所述膜的支承层。技术方案9.根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述方法包括：形成所述膜，以便包括一个或多个轮廓，其构造成使可模制材料适形于由所述一个或多个轮廓限定的形状。技术方案10.根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述定向能量沉积系统包括化学气相沉积(CVD)系统、激光工程化净成形(LENS)系统、电子束增材熔融(EBAM)系统或快速等离子体沉积(RPD)系统。技术方案11.根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述增加材料包括金属或金属合金，所述金属或金属合金包括钨、铝、铜、钴、钼、钽、钛和/或镍。技术方案12.根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述方法包括：在一个或多个层中形成所述互连通道的网络，所述一个或多个层具有从100至1000微米的厚度。技术方案13.根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述多孔工具包括支承层，所述支承层具有从1至10毫米的厚度。技术方案14.根据任意前述技术方案所述的方法，其特征在于，所述互连通道具有从1至25微米的平均横截面宽度。技术方案15.一种多孔工具，其包括：模具主体；以及增材制造膜，其附接到所述模具主体的表面，所述膜包括具有从100至1000微米的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成多孔工具的方法，所述方法包括：/n使用定向能量沉积系统来使增加材料沉积于构建表面上以形成膜，而同时地使用激光烧蚀来从所述膜去除所述增加材料的所选择的部分以在所述膜中形成多孔层，所述多孔层包括互连通道的网络。/n

【技术特征摘要】
20180822 US 16/1086571.一种形成多孔工具的方法，所述方法包括：
使用定向能量沉积系统来使增加材料沉积于构建表面上以形成膜，而同时地使用激光烧蚀来从所述膜去除所述增加材料的所选择的部分以在所述膜中形成多孔层，所述多孔层包括互连通道的网络。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
使用所述定向能量沉积系统来使由增加材料构成的第一层沉积于所述构建表面上，以形成用于所述膜的支承层；
使用所述定向能量沉积系统来使由增加材料构成的第二层沉积于所述第一层上，而同时地使用激光烧蚀来去除所述第二层的所选择的部分以形成沿x方向和/或y方向横穿所述第二层的互连通道；以及
使用所述定向能量沉积系统来使由增加材料构成的第三层沉积于所述第二层上，而同时地使用激光烧蚀来去除所述第三层的所选择的部分以形成沿z方向横穿所述第三层的孔隙阵列，所述孔隙阵列与所述互连通道成流体连通。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
使用所述定向能量沉积系统来使由增加材料构成的第一层沉积于所述构建表面上，而同时地使用激光烧蚀来去除所述第一层的所选择的部分以形成沿z方向横穿所述第一层的孔隙阵列；
使用所述定向能量沉积系统来使由增加材料构成的第二层沉积于所述第一层上，而同时地使用激光烧蚀来去除所述第二层的所选择的部分以形成沿x方向和/或y方向横穿所述第二层的互连通道，所述互连通道与所述孔隙阵列成流体连通；以及
使用所述定向能量沉积系统来使由增加材料构成的第三层沉积于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：NL库西内奥，NC塞斯莫尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US