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CN105073327A - 多线电子束熔化 - Google Patents

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CN105073327A
CN105073327A CN201480010676.7A CN201480010676A CN105073327A CN 105073327 A CN105073327 A CN 105073327A CN 201480010676 A CN201480010676 A CN 201480010676A CN 105073327 A CN105073327 A CN 105073327A
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independent wire
workpiece
molten bath
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B.齐默曼
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RTX Corp
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United Technologies Corp
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本文公开了一种增材制造系统，所述增材制造系统包括电子束枪与多个独立送线器以及射束控制系统，所述射束控制系统可操作用于控制所述电子束枪和所述多个独立送线器以维持多个熔池从而制造三维工件。

Description

多线电子束熔化
本申请要求2013年2月26日提交的美国专利申请No.61/769,604的优先权。
背景
本公开涉及增材制造，且更具体地，涉及使用电子束能量对物体的实体自由制造。
用于增材制造的如同电子束焊接的方法使用大功率电子束(EB)枪和卷线来非常快速地堆积大的零件。然而，该工艺本身并不适用于小的特征并且大的熔池会导致冷却速度相对缓慢以及粒度尺寸相对较大。
用于增材制造的粉末层方法是利用固定枪和粉末材料进行的相对缓慢的小功率工艺。虽然构造速度相对缓慢，但可能获得精细特征并且某些机械特性由于池大小较小和冷却速度较快而得以改善。
概述
根据本公开的一个所公开的非限制性实施方案的增材制造系统包括电子束枪、多个独立送线器和射束控制系统，射束控制系统可操作用于控制该电子束枪和该多个独立送线器以维持多个熔池，从而制造三维工件。
本公开的另一个实施方案包括：其中电子束枪提供约3kW至约60kW范围内的射束功率。
本公开的任何前述实施方案中的另一个实施方案包括：其中多个独立送线器中的至少一个提供直径大于约0.002″(0.05mm)直径的线。
本公开的任何前述实施方案中的另一个实施方案包括：其中多个独立送线器中的每一个可操作用于将相应的线送入构造封包的预定义部分内的任何位置。
本公开的任何前述实施方案中的另一个实施方案包括：其中射束控制系统可操作用于控制电子束枪以将射束引导到构造元件中。
根据本公开的另一个所公开的非限制性实施方案的增材制造方法包括维持多个熔池以制造三维工件。
本公开的任何前述实施方案中的另一个实施方案包括将来自多个独立送线器中的每一个的线送入构造封包的预定义部分内的任何位置。
本公开的任何前述实施方案中的另一个实施方案包括将来自电子束枪的射束引导到构造封包的预定义部分内的任何位置。
本公开的任何前述实施方案中的另一个实施方案包括同时维持多个熔池以制造三维工件。
前述特征和元件可以各种组合而非排它性地组合，除非另外明确指明。根据下文描述和附图将更明白这些特征和元件以及其操作。然而，应理解，以下描述和附图本质上意欲示例性而非限制性的。
附图简述
本领域技术人员将从以下对所公开非限制性实施方案的具体实施方式中明白各种特征。具体实施方式的附图可简述如下：
图1是增材制造系统的示意性方框图；以及
图2是具有多个熔池的工件的示意图。
具体实施方式
图1示意性地展示了增材制造系统20。系统20一般包括电子束枪22、多个独立送线器24A-24n和可操作用于维持多个熔池以制造三维工件W的射束控制系统26。
在一个所公开的非限制性实施方案中，电子束枪22产生射束功率在约三(3)kW至约六十(60)kW范围内的可聚焦电子束B。射束控制系统26可操作用于在构造封包28内控制电子束枪22，以维持多个熔池PA-Pn，从而制造三维工件W。
多个独立送线器24A-24n可以提供直径大于约0.002″(0.05mm)直径的多个线。多个独立送线器24A-24n各自能够将它们相应的线25A-25n送入构造封包28的预定义部分内的任何位置。
在一个所公开的非限制性实施方案中，系统20使多个熔池维持处于单一水平面上，并且工件W持续降低，如同在粉末层方法中一样。高功率电子束枪22和多个独立送线器24A-24n是固定的。或者，工件W保持固定，但向高功率电子束枪22和多个独立送线器24A-24n提供额外的自由度。
系统20有利于小特征的形成，但由于多个熔池PA-Pn(图2)的维持而提高了构造速度。多个熔池PA-Pn还由于熔池尺寸较小以及因此冷却更加快速的潜在性而改善了工件W的微观结构。来自多个独立送线器24A-24n的线原料与粉末相比也相对更便宜。
虽然不同非限制性实施方案具有特定说明的组件，但本发明的实施方案不限于这些特定组合。可能使用来自任何非限制性实施方案的组件或特征中的一些与来自任何其它非限制性实施方案的特征或组件组合。
应理解，相对位置的术语诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“在上面”、“在下面”等参考交通工具的正常操作姿态并且不应认为以其它方式限制。
应理解，相似的附图标记贯穿若干附图表示对应或类似的元件。还应理解，尽管特定的部件布置公开在所示实施方案中，但其他布置将由此受益。
尽管示出、描述并要求保护了特定的步骤顺序，但应理解，步骤可以以任何顺序执行、分离执行或组合执行，除非另外指出，并仍然受益于本公开。
上述说明是示例性的而不被其内的限制来限定。本文公开各种非限制性实施方案，然而，本领域的普通技术人员将认识到，依据以上教导的各种修改和变化将落在所附权利要求的范围内。因此，应理解，在所附权利要求的范围内，本公开可不同于如具体所述加以实践。由于这个原因，应研读所附权利要求来确定真实范围和内容。

Claims (9)

1.一种增材制造系统，其包括：
电子束枪；
多个送线器；以及
射束控制系统，所述射束控制系统可操作用于控制所述电子束枪和所述多个独立送线器以维持多个熔池，从而制造三维工件。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述电子束枪提供在约三(3)kW至约六十(60)kW范围内的射束功率。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述多个独立送线器中的至少一个提供直径大于约0.002″(0.05mm)直径的线。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述多个独立送线器中的每一个可操作用于将相应的线送入构造封包的预定义部分内的任何位置。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述射束控制系统可操作用于控制所述电子束枪以将射束引导到所述构造封包中。
6.一种增材制造方法，其包括：
维持多个熔池以制造三维工件。
7.如权利要求6所述的方法，其还包括：
将来自多个独立送线器中的每一个的线送入构造封包的预定义部分内的任何位置。
8.如权利要求7所述的方法，其还包括：
将来自电子束枪的射束引导到构造封包的预定义部分内的任何位置。
9.如权利要求6所述的方法，其还包括：
同时维持多个熔池以制造所述三维工件。
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