用于在粉末床上对具有回转轴线的零件进行增材制造的模块化托盘制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在粉末床上对具有回转轴线的零件进行增材制造的模块化托盘(12)，其特征在于，该模块化托盘包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在粉末床上对具有回转轴线的零件进行增材制造的模块化托盘


[0001]本专利技术涉及在粉末床上对具有回转轴线的零件进行增材制造的领域，更具体地涉及一种用于实施这种制造技术(也称为3D制造)的托盘。

技术介绍

[0002]通过在粉末床上进行增材制造来制造回转零件首先需要使用支撑元件，其次需要使坯件与在其上制造该坯件的托盘分离，这种分离通过锯切、电蚀(或电火花加工(EDM))等实施。所使用的粉末可以是金属、陶瓷或聚合物(例如PEEK)。在本申请的上下文中，术语“金属”包括纯金属和合金。
[0003]与零件一样，这些支撑元件在形成零件期间通过粉末的局部熔化或局部烧结(借助于激光束或电子束)而形成。这些支撑元件使得能够对需要支撑的零件部分进行支撑和/或将零件的部分连接在一起。这些支撑元件旨在在坯件形成之后被破坏。
[0004]具有某些几何形状的零件需要大量的支撑元件。例如，具有不同直径的层级部(
é
tagements)的零件就是这种情况，例如在链轮的情况下位于毂部中间的外圈。
[0005]作为示例，图1示出了通过在常规托盘6上的钢粉末床上进行增材制造来制造链轮所需的支撑元件。出于简化的原因，仅示出了图像的一半，另一半相对于虚线A所示的对称平面对称，该虚线A也表示待生产零件的回转轴线1。特别地，链轮在外圈5(该外圈包括链轮的轮缘和齿)的任一侧上包括位于一侧上的主毂部26以及位于另一侧上的内毂部2和外毂部3；该链轮还包括腹板4。在齿轮(例如链轮)中，腹板是将轮缘(齿定位在该轮缘上)连接到毂部的部件。
[0006]链轮在增材制造托盘6(通常为正方形或矩形)上制造，并且链轮的制造需要使用用于对腹板4和外圈5进行支撑的支撑元件7(支撑元件7包括便于从零件中去除粉末的孔8)、用于对外毂部3进行支撑的支撑元件9、以及本身对支撑元件7进行支撑的支撑元件10。
[0007]因此，用于制造具有回转轴线的零件所需的支撑元件的数量可能很大，这会显著影响所使用的粉末量以及对零件进行激光作用的时间。
[0008]此外，使零件与零件形成在其上的托盘(通常为正方形或矩形)分离需要使用锯、电蚀机或其他设备进行专门的操作。
[0009]然后必须对坯件进行机加工，以从坯件上移除支撑元件。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于通过在粉末床上进行增材制造(特别是通过SLM(选择性激光熔化)、EBM(电子束熔化)和SLS(选择性激光烧结))来优化具有回转轴线的零件的持续时间(熔化/烧结和机加工)方面的实施，特别是以用于生产链轮，特别是用于生产具有大幅度增加直径的层级部的零件，诸如具有位于毂部中间的腹板的链轮。
[0011]本专利技术的目的尤其在于提供一种针对上述问题的简单且有效的解决方案。
[0012]为此，本专利技术提出了一种用于在粉末床上对具有回转轴线的零件进行增材制造的模块化托盘，其特征在于，所述模块化托盘包括：
[0013]‑
轴装式圆形模块，所述轴装式圆形模块包括轴，所述轴在所述轴的端部之一处设置有圆形托盘，轴和圆形托盘是同心的；和
[0014]‑
主支撑模块，所述主支撑模块在一个面中包括空腔，所述空腔被构造成用于接纳轴装式圆形模块，轴完全插入空腔中；
[0015]轴装式圆形模块和主支撑模块的组件限定至少部分由轴装式圆形模块的圆形托盘形成的平坦顶表面。
[0016]主支撑模块可以例如是托盘。所述主支撑模块可以是正方形、矩形或圆形的。
[0017]根据本专利技术的变型，模块化托盘还包括环形模块，并且主支撑模块还包括环形空腔，所述环形空腔被构造成用于接纳环形模块。根据该变型，环形空腔和轴装式圆形模块的空腔是同心的。此外，一旦与轴装式圆形模块和主支撑模块组装在一起，环形模块就形成组件的平坦顶表面的一部分。
[0018]根据本专利技术的变型，优选地通过车削对轴装式圆形模块和可选的环形模块进行机加工。
[0019]有利地，轴装式圆形模块的轴是待制造零件的一个端部的预成型件。
[0020]本专利技术还提出了一种用于制造具有回转轴线的零件的方法，所述方法包括：
[0021]‑
通过在如上所述的模块化托盘上对粉末进行局部熔化或局部烧结来生产具有回转轴线的坯件以及对所述坯件进行支撑的至少一个支撑元件，经熔化或经烧结的粉末与模块化托盘仅在下述位置接触：
[0022]在轴装式圆形模块的圆形托盘上，从而形成零件的一部分以及对零件进行支撑的可选的支撑元件；和
[0023]可选地在环形模块上，从而形成对零件进行支撑的可选的其他支撑元件；
[0024]坯件的回转轴线与轴装式圆形模块的轴的轴线同轴；
[0025]‑
从主支撑模块上移除由坯件、轴装式圆形模块和可选的环形模块形成的组件；
[0026]‑
从所述组件中去除粉末；
[0027]‑
将组件置于用于通过车削进行机加工的设备车床上；
[0028]‑
通过对坯件的第一部分进行车削(B)来进行机加工；
[0029]‑
如果组件包括环形模块，则通过车削进行切割而使坯件与所述环形模块分离，切割在支撑元件上沿着垂直于坯件的回转轴线的切割平面(C)实施，所述支撑元件将坯件连接至环形模块；
[0030]‑
通过对坯件的第二部分进行车削(D)来进行机加工，使得：
[0031]完全除去了在分离步骤结束后留下的可选的支撑元件；
[0032]完全除去了将坯件连接至轴装式圆形模块的可选的支撑元件；和
[0033]部分地除去了轴装式圆形模块，所述轴装式圆形模块的未被除去的部分集成在坯件中；
[0034]通过使坯件围绕轴装式圆形模块的轴的轴线旋转来实施通过车削(B)(D)的机加工步骤和通过车削的可选分离步骤；
[0035]从而获得具有回转轴线的零件。
[0036]根据一个实施例，对轴装式圆形模块的轴进行预加工以形成待生产零件的一个端部的预成型件。
[0037]优选地，轴装式圆形模块由与待生产零件的材料相同的材料制成。
[0038]根据本专利技术的变型，所述方法还包括至少一个对零件进行硬化热处理的步骤，所述步骤在从组件中去除粉末的步骤与将所述组件置于用于通过车削进行机加工的设备车床上的步骤之间实施，和/或在通过对坯件的第二部分进行车削来进行机加工的步骤之后实施。
[0039]根据本专利技术提出的解决方案具有许多优点。
[0040]根据本专利技术，在模块化托盘上的零件和支撑元件的熔化或烧结仅发生在可从主支撑模块上移除的可移除模块上；因此，粉末的熔化或烧结发生在轴装式圆形模块和可选的环形模块上，但不发生在主支撑模块上。由于这些可移除模块是同轴的，因此可以通过将由零件和一个或多个可移除模块形成的组件定位在车床上来进行零件的机加工和支撑元件的移除。因此，在增材制造(SLM、EBM等)结束后获得的坯件可以通过置于车床上而直接进行机加工，而不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于在粉末床上对具有回转轴线的零件进行增材制造的模块化托盘(12)，其特征在于，所述模块化托盘包括：
‑
轴装式圆形模块(13)，所述轴装式圆形模块包括轴(14)，所述轴在所述轴的端部之一处设置有圆形托盘(15)，所述轴和所述圆形托盘是同心的；和
‑
主支撑模块(16)，所述主支撑模块在一个面中包括空腔(17)，所述空腔被构造成用于接纳所述轴装式圆形模块(13)，所述轴(14)完全插入所述空腔中；所述轴装式圆形模块和所述主支撑模块的组件限定至少部分由所述轴装式圆形模块的圆形托盘(15)形成的平坦顶表面。2.根据权利要求1所述的模块化托盘，其中，所述模块化托盘还包括环形模块(18)，其中，所述主支撑模块(16)还包括环形空腔(19)，所述环形空腔被构造成用于接纳所述环形模块(18)；所述环形空腔(19)和所述轴装式圆形模块的空腔(17)是同心的；并且一旦与所述轴装式圆形模块和所述主支撑模块组装在一起，所述环形模块(18)就形成所述组件的平坦顶表面的一部分。3.根据权利要求1或权利要求2所述的模块化托盘，其中，优选地通过车削对所述轴装式圆形模块和可选的环形模块进行机加工。4.根据权利要求3所述的模块化托盘，其中，所述轴装式圆形模块(13)的轴(14)是待制造零件的一个端部的预成型件。5.用于制造具有回转轴线的零件的方法，所述方法包括：
‑
通过在根据权利要求1至4中任一项所述的模块化托盘(12)上对粉末进行局部熔化或局部烧结来生产具有回转轴线的坯件以及对所述坯件进行支撑的至少一个支撑元件(7；27)，经熔化或经烧结的粉末与所述模块化托盘仅在下述位置接触：在所述轴装式圆形模块的圆形托盘(15)上，从而形成所述零件的一部分以及对所述零件进行支撑的可选的支撑元件(27)；和可选地在环形模块(18)上，从而形成对所述零件进行支撑的可选的其他支撑元...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿诺德，
申请(专利权)人：赛峰传动系统公司，
类型：发明
国别省市：