通过增材制造来制造工件的改进方法技术

一种通过增材制造来制造工件的方法，该待制造工件(1)包括相对于待制造工件的构造方向形成小于60

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过增材制造来制造工件的改进方法


[0001]本专利技术涉及一种通过增材制造来制造部件的方法，所述方法允许保持在制造过程中可能变形的该部件的某些表面，特别地影响最终部件的空气动力学的表面。
[0002]这种增材制造方法特别地适用于制造设置有敏感表面的复杂部件，特别地用于航空领域。

技术介绍

[0003]现在，特别地在航空领域，已知使用增材制造方法用于生产其几何形状很精细或复杂的某些部件。
[0004]增材制造的一种常规示例是通过高能束熔化或烧结粉末颗粒来制造。在这些高能束中，可以特别地提到激光束和电子束。
[0005]通过工艺名称也被称为“激光束熔化”(LBM)的“选择性激光熔化”(SLM)，指如下工艺，以下参考图1回顾了其主要特征，所述图1示出了一种用于通过激光束选择性熔化或选择性烧结粉末床来制造部件的常规装置。
[0006]例如，使用摊铺工具200(例如滚筒)，材料粉末的第一层100a沉积在构造托盘210上(它可以是单独地或由巨大支撑件覆盖的托盘，另一部件的一部分，或用于便于构造某些部件的支撑栅格)。
[0007]在滚筒200的向前移动过程中，该粉末从料仓220转移，然后在滚筒200的一次(或几次)返回运动中被刮削并可能地稍微压缩。粉末由颗粒110组成。过量的粉末被收集在与构造仓240邻近定位的回收仓230中，在所述构造仓240中构造托盘210垂直地移动。
[0008]同样使用了激光束310发生器300以及能够将光束310引导到构造托盘210的任何区域上以扫描先前沉积的粉末层的任何区域的控制系统320。通过整体上构成光学系统的光束扩展器340或聚焦系统330，分别发生激光束310的成形以及其直径在焦平面上的变化。
[0009]然后，通过用激光束310扫描，使粉末的该第一层100a的区域达到高于该粉末的熔化温度的温度。
[0010]这种类型的增材制造方法可以使用任何高能束而非激光束310，特别地电子束，只要该光束足够高能以熔化粉末颗粒以及颗粒所停靠的材料部分。
[0011]例如，通过形成控制系统320的一部分的检流计头实施光束的扫描。例如，该控制系统包括至少一个定向镜350，激光束310在到达粉末层之前在所述定向镜上反射，所述粉末层的表面的每个点相对于聚焦系统340中包含的聚焦透镜始终定位在相同的高度，该定向镜的角位置由检流计头控制，使得激光束扫描粉末的第一层的至少一个区域，并且因此遵循预先建立的部件轮廓。为此，基于用于计算机辅助设计和制造待制造部件的计算机工具数据库中所包含的信息来驱动该检流计头。
[0012]因此，第一层100a的该区域的粉末颗粒110被熔化并形成一种被固定到构造托盘210的第一整体元件120a。在这一阶段，也可以用激光束扫描该第一层的几个独立区域，从而在材料熔化和凝固之后，形成彼此不相交的几个第一元件120a。
[0013]将构造托盘210降低到与粉末的第一层100a的厚度相对应的高度(20到100μm，并且通常从30到50μm)。
[0014]然后将粉末的第二层100b沉积在第一层100a上以及在第一整体或固结元件120a上，然后在图1所示的情况下，部分或完全地定位在第一整体或固结元件120a以上的第二层10b的区域通过暴露于激光束310加热，使得第二层100b的该区域的粉末颗粒与元件120a的至少一部分一起熔化并形成第二整体或固结元件120b，在图1所示的情况下，这两个元件120a和120b的集合形成一种整体块。
[0015]因此，这种增材制造技术确保了极好地控制对待制造部件的几何结构，并允许生产具有高复杂度的部件。
[0016]然而，当生产具有复杂几何结构的部件时，部件的某些部分瞬间强烈地悬伸，甚至没有任何保持，除了位于以下的非凝固粉末的体积，并且因此很可能在制造仓中倒塌。特别地对于基本平行于制造托盘的该部件的这些部分就是这样。在这种情况下，有必要与该部件同时制造多个支撑件，从而在制造阶段中保持这些部分。
[0017]然而，当制造完成后，并且在移除这些支撑件后，残留物仍保留在这些支撑件和该部件之间的界面上。因此，所获得的部件包括表面状态不均匀的区域。当涉及部件的敏感区域(例如，与气流接触的区域)时，这种非均匀的表面状态可能干扰流体流，从而改变空气动力学特性，以及因此改变所涉及机器的效率。
[0018]为了避免这一问题，一种解决方案是以限制使用支撑件的方式对部件定向，例如通过以基本垂直的方式设置最大表面。
[0019]然而，当生产具有细长几何形状的部件时，也就是说其中一种尺寸远大于另一尺寸的细长部件，例如翼面，通过在由于熔融区域的冷却和凝固而产生的应力影响下的弯曲，一些表面在制造过程中容易变形。该变形会在气动外形上可产生约4mm的形状偏差，这能够改变它们的气动特性。为了限制这些变形，并且限制对支撑件的需求，通过垂直地定位最大尺寸，即通过垂直地定位前缘和后缘，也可以设置该部件，例如翼面。然而，该设置极大地增加了制造时间。
[0020]因此，确实需要一种通过增材制造来制造部件的方法，所述方法允许保持该部件的某些特定敏感表面，特别地影响最终部件的空气动力学的表面，同时限制在部件的制造过程中残留物在这些表面上的存在。

技术实现思路

[0021]本专利技术涉及一种通过增材制造来制造部件的方法，所述待制造部件包括至少一个待保持部分，所述待保持部分相对于所述待制造部件的构造方向形成小于45
°
的角度，所述待保持部分具有彼此相对的第一侧表面和第二侧表面，所述方法包括以下步骤：提供待制造部件的数字模型，添加至少一个保持元件到所述数字模型，所述至少一个保持元件定位在所述待保持部分的一侧上，以便与所述第一侧表面或所述第二侧表面接触。
[0022]在一些实施例中，所述数字模型包括至少两个保持元件，第一保持元件定位在所述待保持部分的第一侧上，以便接触所述第一侧表面，所述第二保持元件定位在所述待保持部分的第二侧上，以便接触所述第二侧表面。
[0023]在本专利技术中，“构造方向”是指构造该部件的方向，也就是说，其中粉末层或制造层彼此堆叠。例如，当在构造托盘上制造该部件时，构造方向对应于一种与所述构造托盘垂直的方向。“构造平面”是指与一种与构造方向垂直并基本平行于构造托盘的平面。此外，“接触”是指保持元件与侧表面直接接触，或具有小于0.1mm的间隙。
[0024]优选地，待制造部件的主方向相对于构造方向形成一种小于30
°
的角度。在待制造部件将会是板的情况下，例如，具有彼此相对的两个侧表面的板将被设置，从而相对于构造方向(即相对于与构造托盘垂直的方向)形成一种小于30
°
的角度。换句话说，将相对于构造托盘基本垂直地或接近垂直地设置该板。
[0025]添加至少两个保持元件到数字模型允许通过增材制造与待制造部件同时地构造这些保持元件。这两个保持元件设置在待保持部分的任一侧上并且与所述待保持部分接触以夹持所述待保持部分。换句话本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备用于通过增材制造来制造部件的数字模型的方法，所述待制造部件(1)包括至少一个待保持部分，所述待保持部分相对于所述待制造部件的构造方向形成小于45
°
的角度，所述待保持部分具有彼此相对的第一侧表面(1a)和第二侧表面(1b)，所述方法包括以下步骤：提供所述待制造部件(1)的数字模型，添加至少一个保持元件(10、20)到所述数字模型，所述至少一个保持元件包括彼此相对地对准的多个齿(12)，并且定位在所述待保持部分的一侧上，使得所述齿(12)与所述第一侧表面(1a)或所述第二侧表面(1b)接触。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述保持元件(10、20)为第一保持元件(20)，所述第一保持元件(20)定位在所述待保持部分的第一侧上，以便与所述第一侧表面(1a)接触，并且所述数字模型包括至少一个第二保持元件(10)，所述第二保持元件(10)定位在所述待保持部分的第二侧上，以便与所述第二侧表面(1b)接触。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述第一保持元件(20)与所述第一侧表面(1a)之间的接触，以及在所述第二保持元件(10)与所述第二侧表面(1b)之间的接触均为线性接触。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述第一和第二保持元件(10、20)彼此面对。5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其中，与所述待保持部分的相应侧表面(1a、1b)接触的至少一个保持元件(10、20)的接触端具有减薄形状。6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其中，所述至少一个保持元件(10、20)的至少一个齿(12)包括相对于所述构造方向具有在30
°
到70
°
之间的角度，优选地在40
°
到60
°
之间的表面。7.根据权利要求1至...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安，
申请(专利权)人：赛峰航空器发动机，
类型：发明
国别省市：