Устройство для послойного изготовления объемных изделий из двух и более порошковых компонентов Российский патент 2019 года по МПК B22F3/105 B29C64/321 B33Y30/00 

Изобретение относится к области лазерной обработки материалов и может быть использовано при изготовлении объемных изделий из разнородных материалов.

Известно устройство (прототип) для послойного изготовления объемных изделий из двух или более порошковых компонентов, включающее камеру построения с системой поддержания в камере рабочей среды, платформу построения, порошковые питатели, лазерное устройство для послойного лазерного сплавления заданной области в каждом слое, устройство разравнивания слоя порошка на платформе построения с разравнивающим элементом, устройство удаления порошка из слоя, причем устройство разравнивания слоя порошка на платформе построения выполнено в виде балки, размещенной в направляющих, с которой соединен разравнивающий элемент (Патент РФ №2401180, МПК B22F 3/105, В23К 26/16, 2008).

Это устройство позволяет получить сплавленные области из различных порошков, лежащие в одном слое.

Однако данное устройство имеет следующие недостатки. При помещении в каждый слой следующего компонента после сплавления предыдущего, требуется тщательная очистка слоя от предыдущего порошка не подвергнувшегося сплавлению.

Для удаления порошка, не подвергнувшегося сплавлению, из области из различных порошков, лежащие в одной горизонтальной плоскости - в одном слое, необходимо перемещать платформу построения, что сказывается на точности геометрических размеров изготовляемого объемного изделия. Устройство удаления порошка из слоя, которое перемещают перпендикулярно направлению движения устройства разравнивания слоя, требует отдельного привода, что усложняет конструкцию и увеличивает габариты камеры построения.

Результат, для достижения которого направлено данное техническое решение, заключается в упрощении конструкции с одновременным повышением точности геометрических размеров изготовляемого объемного изделия.

Указанный результат достигается за счет того, что в устройстве прототипе сделаны изменения, а именно: устройство удаления порошка из слоя выполнено вакуумным со входным щелевым отверстием, порошковые питатели выполнены со щелевыми выпускными отверстиями, балка выполнена со щелевым каналом, причем входное щелевое отверстие вакуумного устройства, разравнивающий элемент, щелевой канал балки и выпускные отверстия питателей выполнены параллельными между собой.

Пример выполнения заявляемого устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено заявляемое устройство, на фиг. 2, 3 - вид А и разрез Б-Б, соответственно.

Устройство для послойного изготовления объемных изделий из двух или более порошковых компонентов включает камеру построения 1, систему поддержания в камере рабочей среды 2, платформу построения 3, порошковые питатели 4, 5, 6, лазерное устройство 7 для послойного лазерного сплавления заданной области в каждом слое 8, устройство 9 разравнивания слоя порошка на платформе построения, вакуумное устройство 10 удаления порошка из слоя. Устройство разравнивания слоя порошка выполнено в виде размещенной в направляющих 11 балки 12, с которой соединен разравнивающий элемент 13. Вакуумное устройство 10 удаления порошка из слоя скреплено с балкой 12 устройства разравнивания слоя порошка.

Вакуумное устройство 10 удаления порошка из слоя выполнено со входным щелевым отверстием 14, порошковые питатели выполнены со щелевыми выпускными отверстиями 15, 16, 17, балка выполнена со щелевым вертикальным каналом 18. входное щелевое отверстие 14 вакуумного устройства, разравнивающий элемент 13, щелевой в канал 18 балки 12 и выпускные отверстия 15, 16, 17 питателей выполнены параллельными между собой.

Платформа построения размещена в корзине 19. Для удаления излишнего порошка при формировании слоя предусмотрен контейнер 20. Для транспортирования порошка от устройства 10 после удаления его из слоя предусмотрен трубопровод 21.

Устройство работает следующим образом.

Устройство разравнивания слоя порошка на платформе построения 3 перемещают к соответствующему выпускному отверстию питателя для подачи порошкового компонента через канал 18 балки 12 к разравнивающему элементу 13.

На платформе построения, находящейся в некотором исходном положении после сплавления слоя из первого порошкового компонента, производится удаление порошка, не подвергнувшегося сплавлению в плоскости слоя. Затем производят нанесение слоя второго порошкового компонента и его сплавление с последующим удалением порошка, который не подвергся сплавлению. В случае наличия более двух компонентов процесс повторяют. При этом платформа построения находится в неподвижном состоянии.

Затем платформу построения опускают на величину последующего слоя и процесс повторяют.

Так как устройство удаления порошка из слоя выполнено вакуумным со входным щелевым отверстием, всасывание порошка в щелевое отверстие происходит вертикально, и при сложной конфигурации изготавливаемого изделия, не возникает «мертвых зон», из которых затруднено удаление порошка.

Каждый из компонентов не подвергнувшегося сплавлению подается в трубопровод 21 раздельно и поэтому возможен сбор каждого из компонентов в отдельный контейнер, что позволит, после соответствующей обработки, использовать этот порошок.

Таким образом, данное техническое решение позволит:

- упростить конструкцию за счет ликвидации привода для устройства удаления порошка из слоя;

- повысить точность геометрических размеров изготовляемого объемного изделия за счет уменьшения количества перемещений платформы построения и качества очистки от порошка, не подвергнувшегося сплавлению;

- осуществить экономию дорогостоящего порошка.

Изобретение относится к устройству для послойного изготовления объемных изделий и может быть использовано при изготовлении объемных изделий из двух или более разнородных порошковых компонентов. Устройство содержит камеру построения, платформу построения, порошковые питатели, лазерное устройство для программируемого послойного лазерного сплавления заданной области в каждом слое, устройство разравнивания слоя порошка на платформе построения, устройство удаления порошка из слоя. Устройство разравнивания слоя порошка на платформе построения выполнено в виде балки, размещенной в направляющих, с которой соединен разравнивающий элемент. Устройство удаления порошка из слоя выполнено вакуумным со входным щелевым отверстием и скреплено с балкой устройства разравнивания слоя порошка, порошковые питатели выполнены со щелевыми выпускными отверстиями, балка выполнена со щелевым каналом, причем входное щелевое отверстие устройства удаления порошка из слоя, разравнивающий элемент, щелевой канал балки и выпускные отверстия питателей параллельны между собой. Обеспечивается повышение точности геометрических размеров изготавливаемого объемного изделия. 3 ил.

Устройство для послойного изготовления объемных изделий из двух или более порошковых компонентов, содержащее камеру построения, платформу построения, порошковые питатели, лазерное устройство для программируемого послойного лазерного сплавления заданной области в каждом слое, устройство разравнивания слоя порошка на платформе построения, устройство удаления порошка из слоя, причем устройство разравнивания слоя порошка на платформе построения выполнено в виде балки, размещенной в направляющих, с которой соединен разравнивающий элемент, отличающееся тем, что устройство удаления порошка из слоя выполнено вакуумным со входным щелевым отверстием и скреплено с балкой устройства разравнивания слоя порошка, порошковые питатели выполнены со щелевыми выпускными отверстиями, балка выполнена со щелевым каналом, причем входное щелевое отверстие устройства удаления порошка из слоя, разравнивающий элемент, щелевой канал балки и выпускные отверстия питателей параллельны между собой.