Способ послойного изготовления объемных изделий
METHOD FOR LAYER-BY-LAYER MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL ARTICLES

Изобретение относится к области лазерной обработки материалов и может быть использовано при послойном изготовлении объемных изделий, преимущественно сложной формы, из дорогостоящих порошковых материалов, например, никелевых жаропрочных сплавов, сплавов на основе кобальта, а также драгоценных металлов.
Известен способ послойного изготовления объемного изделия, включающий послойную подачу порошка на рабочую поверхность камеры построения и подвижную в вертикальном направлении платформу построения, разравнивание слоя и сплавление лазерным лучом участков слоя на платформе построения, идентичным участкам на поперечных разрезах предварительно сформированной посредством заданной программы трехмерной компьютерной модели изделия, и вакуумное удаление не сплавленного материала в соответствующий порошку контейнер [1, 2, 3].
При применении известного технического решения требуется использовать большое количество материала, часть из которого используется непосредственно для изготовления непосредственно самого изделия и сплавляется лазерным лучом в слое, а часть, не сплавленная, служит для создания поверхности для нанесения следующего слоя, а часть наносится в виде слоя на рабочую поверхность камеры построения и удаляется вакуумным устройством.
При сплавлении участков порошка в слое при изготовлении изделия, соседние участки в слое, не подвергающиеся сплавлению, подвергаются загрязнению, в них попадает окалина, и порошок из этих участков для дальнейшего последующего использования требует восстановления.
При применении нескольких порошков, не сплавленные порошки перемешиваются и для дальнейшего использования требуют также очистки и разделения.
Участки в слое, находящиеся на рабочей поверхности камеры построения являются сравнительно чистыми и, как правило, не нуждаются в восстановлении. Однако порошок из этих участков помещают при удалении в общий контейнер и для его дальнейшего использования также требуется восстановление и очистка.
При вакуумном удалении порошка с рабочей поверхности камеры построения в ряде случаев происходит захват не сплавленного порошка с платформы построения и тем самым нарушается поверхность, на которую наносится последующий слой. Это приводит к ухудшению точности геометрических размеров изделия.
Результат, для достижения которого направлено данное техническое решение, заключается в уменьшения затрат на восстановление использованного не сплавленного порошка при послойном изготовлении изделия при одновременном обеспечении точности геометрии изделия.
Указанный результат достигается за счет того, что в способе послойного изготовления объемного изделия, включающего послойную подачу порошка на рабочую поверхность камеры построения и подвижную в вертикальном направлении платформу построения, разравнивание слоя, сплавление лазерным лучом участков слоя на платформе построения, идентичным участкам на поперечных разрезах предварительно сформированной посредством заданной программы трехмерной компьютерной модели изделия, и вакуумное удаление не сплавленного материала в соответствующий порошку контейнер, перед сплавлением лазерным лучом участков слоя на платформе построения производят опускание платформы построения и удаление не сплавленного материала с рабочей поверхности камеры построения в отдельный контейнер.
Пример выполнения заявляемых технических решений поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено заявляемое устройство, на фиг. 2 - устройство в положении, у которого опущено вниз платформа построения при вакуумном удалении не сплавленного порошка.
Устройство снабжено лазерно-оптическое устройством 1, камерой построения 2 с рабочей поверхностью 3, системой 4 поддержания в камере рабочей среды, соединенной со стойкой 5 платформой 6 построения с приводом 7 ее вертикального перемещения, устройствами 8, 9 соответственно подачи порошка и устройством 10 разравнивания слоя порошка на платформе 6 построения и рабочей поверхности камеры (ракелем), вакуумным устройством 11 удаления не сплавленного порошка из каждого слоя, корзиной 12 для размещения платформы построения и ее привода.
Способ послойного изготовления объемного изделия заключается в следующем. На рабочую поверхность камеры построения и платформу построения наносят и разравнивают слой порошка 14. Опускают платформу построения вниз
Производят удаление не сплавленного материала с рабочей поверхности 3 камеры построения вакуумным устройством 11 в, соответствующий порошку контейнер (на чертеже не показан). Поднимают платформу построения вверх, производят сплавление лазерным лучом участков 13 слоя, идентичным участкам на поперечных разрезах предварительно сформированной посредством заданной программы трехмерной компьютерной модели изделия. На рабочую поверхность камеры построения и платформу построения наносят и разравнивают следующий слой порошка. Процесс повторяется.
Таким образом данное техническое решение позволит:
- уменьшить затраты на восстановление использованного не сплавленного порошка;
- повысить точность геометрических размеров изделия.
Источники информации
1. Патент ЕР 2167304, МКИ - B22F 3/105, 2010
2. Заявка WO 2018/197876, МПК - B22F 3/105, 2018
3. Патент RU 2685326, МПК - B22F 3/105, 2018