[go: up one dir, main page]

KR20200125610A - 진동을 이용하여 가동 표면 상으로 분말을 분배하기 위한 장치를 포함하는 적층 제조 기계 - Google Patents

진동을 이용하여 가동 표면 상으로 분말을 분배하기 위한 장치를 포함하는 적층 제조 기계 Download PDF

Info

Publication number
KR20200125610A
KR20200125610A KR1020207024772A KR20207024772A KR20200125610A KR 20200125610 A KR20200125610 A KR 20200125610A KR 1020207024772 A KR1020207024772 A KR 1020207024772A KR 20207024772 A KR20207024772 A KR 20207024772A KR 20200125610 A KR20200125610 A KR 20200125610A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
powder
additive manufacturing
conduit
manufacturing machine
buffer tank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020207024772A
Other languages
English (en)
Inventor
세드릭 칼라반
질 왈랑드
Original Assignee
애드업
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 애드업 filed Critical 애드업
Publication of KR20200125610A publication Critical patent/KR20200125610A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B22F3/1055—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/38—Housings, e.g. machine housings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/52—Hoppers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/57—Metering means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/227—Driving means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/245—Platforms or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/25—Housings, e.g. machine housings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/255—Enclosures for the building material, e.g. powder containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/268—Arrangements for irradiation using laser beams; using electron beams [EB]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/321—Feeding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/343—Metering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/30—Platforms or substrates
    • B22F12/37—Rotatable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/90—Means for process control, e.g. cameras or sensors
    • B22F2003/1056—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2202/00—Treatment under specific physical conditions
    • B22F2202/01—Use of vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
  • Filling Or Emptying Of Bunkers, Hoppers, And Tanks (AREA)

Abstract

본 발명은 적층 제조 기계(10)에 관한 것으로서, 이러한 기계는 제조 구역(20)에 근접하여 이동될 수 있는 적어도 하나의 가동형 분말 수용 표면(28), 분말 확전 장치(30), 및 분말을 가동형 수용 표면 위로 분배하기 위한 분배 장치(32)를 포함한다. 분말 분배 장치는 분말의 공급부(40)에 연결된 버퍼 저장용기(38), 및 버퍼 저장용기를 가동형 수용 표면 위에 위치된 분말 분배 지점(P1)에 연결하는 분배 도관(42)을 포함하고, 분배 도관(42)은 진동 장치 상에 장착되고, 진동 장치는 분배 도관을 진동시킬 수 있고, 그에 따라 분배 도관 내에서 그리고 버퍼 저장용기로부터 분말 분배 지점을 향해 분말의 연속적인 스트림을 생성할 수 있게 한다.

Description

진동을 이용하여 가동 표면 상으로 분말을 분배하기 위한 장치를 포함하는 적층 제조 기계
본 발명은, 하나 이상의 에너지 또는 열 공급원, 예를 들어 레이저 빔 및/또는 전자 빔 및/또는 다이오드를 이용한 분말 입자의 용융을 통한 분말-기반의 적층 제조 분야에 관한 것이다.
더 구체적으로, 본 발명은 분말 베드 침착(powder bed deposition)을 기초로 하는 적층 제조 분야에 관한 것이고, 그 목적은 분말 베드 침착에 의해서 적층 제조 기계의 내측에서 적층 제조 분말을 층상화하기 위해서 이용되는 장치에 분말을 공급하는 것이다.
보다 더 구체적으로, 본 발명은 안정적이고 제어된 분말 유량을 가동형 분말 수용 표면에 제공하는 것을 목적으로 한다.
출원 WO2017108868은, 작업 평면 및 적어도 하나의 적층 제조 작업 구역이 내부에 위치되는 제조 외장을 포함하는 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계를 설명하며, 적층 제조 작업 구역에서, 분말의 층이 연속적으로 하나씩 확전되고 선택적으로 응고된다.
제조에 유용한 다양한 분말의 층을 생성하기 위해서, 출원 WO2017108868에서 설명된 기계는, 작업 구역의 위에서 변위될 수 있는 롤러 또는 스크레이퍼(scraper)와 같은 분말 확전 장치, 그리고 분말 수용 보관부 및 분말 주입기를 포함하는, 작업 평면 상에 분말을 침착시키기 위한 장치를 포함한다. 보관부는 후퇴 위치와 전개 위치 사이에서 작업 평면에 대해서 병진운동적으로 이동될 수 있고, 후퇴 위치에서 보관부는 분말 확전 장치의 궤적 외부로 연장되고, 전개 위치에서 보관부는 적어도 부분적으로 분말 확전 장치의 궤적 내로 연장된다. 주입기는 분말 수용 보관부 위에 배치되고, 그에 따라 이러한 보관부가 그 후퇴 위치와 그 전개 위치 사이에서 변위될 때, 분말을 수용 보관부 상으로 분배한다.
이러한 출원 WO2017108868은 또한, 예를 들어 가요성 유형의 커플링을 통해서, 분말 탱크에 연결되는 주입기, 및 탱크와 주입기 사이에 개재될 수 있는 투여 호퍼(dosing hopper)를 제공한다.
그러나, 이러한 출원 WO2017108868은, 투여 호퍼의 정밀한 배열 및 분말을 가동형 보관부 상으로 분배할 수 있게 하는 수단의 정밀한 배열에 대해서는 특정하지 않는다.
이제, 출원 WO2017108868에서 제공된 바와 같은 가동형 분말 수용 표면에서, 주입기의 출력부에서 제어되고 보관부의 이동 중에 안정적인 분말 유량을 전달하는 것이 필요하다.
사실상, 보관부 상에 침착된 분말 비드의 품질은 제조되는 부품의 품질과 직접적으로 연관된다.
보관부의 이동 중에 분말 유량이 약해지는 경우에, 작업 구역 상에 확전된 일부 분말 층이 스폿(spot)에서 불충분한 두께를 가질 것이고, 이는 결함을 갖는 또는 일치되지 않는 부품의 생산을 초래할 것이다.
또한, 보관부의 이동의 전부 또는 일부 중에 분말 유량이 너무 큰 경우에, 특정 양의 분말이 무의미하게 과다하게 침착될 것이고, 응고되지 않는 그리고, 보철의 제조와 같은 일부 적용예에서, 용융되고 분말로 다시 재컨디셔닝되지(reconditioned) 않고는 재사용될 수 없는, 이미 많은 분말의 양을 증가시킬 것이다.
본 발명의 목적은, 적층 제조 기계의 외장 내측에 위치되는 적어도 하나의 지점에서 그리고 특히 작업 구역에 근접하여 위치되는 가동형 분말 수용 표면 상에서, 안정적이고 제어되는 분말 유량을 전달할 수 있는 분말 분배 장치를 제공하는 것이다.
이를 위해서, 본 발명의 대상은 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계이며, 이러한 적층 제조 기계는 제조 외장, 및 제조 외장 내에 침착된 적층 제조 분말의 층을 선택적으로 용융시키기 위해서 사용되는 적어도 하나의 열 또는 에너지 공급원을 포함한다. 또한, 적층 제조 기계는, 제조 외장의 내측에 위치된 제조 구역에 근접하여 변위될 수 있는 적어도 하나의 제조 가동형 분말 수용 표면, 분말을 가동형 수용 표면으로부터 제조 구역으로 확전시킬 수 있게 하는 분말 확전 장치, 및 가동형 수용 표면 상에 분말을 분배하기 위한 장치를 포함한다.
본 발명에 따라, 분말 분배 장치는 분말 공급부에 연결된 버퍼 탱크, 및 버퍼 탱크를 가동형 수용 표면 위에 위치된 분말 분배 지점에 연결하는 분배 도관을 포함한다.
또한 본 발명에 따라, 분배 도관은 진동 장치에 장착되고, 진동 장치는 분배 도관을 진동시킬 수 있고, 그에 따라 분배 도관 내에서 그리고 버퍼 탱크로부터 분배 지점까지 분말의 연속적인 유동을 생성할 수 있게 한다.
적층 제조 분말을 분배하기 위해서 진동을 이용하는 것이 유리한데, 이는, 진동의 이용이, 분말 입자 또는 덩어리에 의해서 막히거나 손상되기 쉬운, 예를 들어 회전 홈형 롤러 또는 병진운동적으로 이동 가능한 판과 같은, 이동 부품들의 이용을 피할 수 있게 하기 때문이다.
진동의 진폭 및 주파수를 조절하는 것에 의해서, 진동 장치는, 예를 들어 홈형 롤러의 경우에서와 같이 분배 장치 내의 부품을 교환하여야 할 필요가 없이, 버퍼 탱크와 분배 지점 사이의 분말의 연속적인 유동의 유량을, 그에 따라 가동형 수용 표면 상에 침착되는 분말의 양을 용이하고 신속하게 변경할 수 있게 한다.
또한, 진동의 진폭 및 주파수를 조절하는 것에 의해서, 분배 장치는 상이한 입자 크기들의 분말에 맞춰 용이하고 신속하게 구성될 수 있다.
마지막으로, 분배 장치가 어떠한 회전적 또는 병진운동적 이동 부품도 포함하지 않기 때문에, 예를 들어 분배 장치의 세정은, 예를 들어 상이한 조성의 및/또는 상이한 입자 크기의 분말의 다른 배치(batch)와 함께 적층 제조 기계를 이용하고자 할 때, 단순해진다.
본 발명의 다른 특징 및 장점이 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다. 비제한적인 예로서 주어진 이러한 설명은 첨부 도면을 참조한다.
도 1은 본 발명에 따른 적층 제조 기계의 개략적 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 적층 제조 기계의 개략적 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 적층 제조 기계의 분말 분배 장치의 제1 변형예의 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 적층 제조 기계의 분말 분배 장치의 제2 변형예의 측면도이다.
본 발명은 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계에 관한 것이다. 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조는, 서로 중첩된 적층 제조 분말의 상이한 층들의 선택적인 용융에 의해서 하나 이상의 부품이 제조되는 적층 제조 방법이다. 분말의 제1 층이 판과 같은 지지부 상으로 침착되고, 이어서 제조되는 부품 또는 부품들의 제1 수평 섹션을 따라 하나 이상의 에너지 또는 열 공급원을 이용하여 선택적으로 소결 또는 용융된다. 이어서, 분말의 제2 층이, 막 용융 또는 소결된 분말의 제1 층 상으로 침착되고, 이러한 분말의 제2 층이 다시 선택적으로 소결 또는 용융되며, 제조되는 부품 또는 부품들의 마지막 수평 섹션의 생산을 위해서 이용되는 마지막 분말의 층까지, 이러한 것이 계속된다.
도 1에 도시된 바와 같이 그리고 분말 베드 침착에 의해서 부품을 적층 제조할 수 있게 하기 위해서, 본 발명에 따른 적층 제조 기계(10)는 제조 외장(12), 및 제조 외장(12) 내에 침착된 적층 제조 분말의 층을, 하나 이상의 빔(16)을 통해서, 선택적으로 용융시키기 위해서 사용되는 적어도 하나의 열 또는 에너지 공급원(14)을 포함한다.
열 또는 에너지 공급원 또는 공급원들(14)은 하나 이상의 전자 빔 및/또는 하나 이상의 레이저 빔을 생산할 수 있는 공급원의 형태를 가질 수 있다. 이러한 공급원은, 예를 들어, 하나 이상의 전자총 및/또는 하나 이상의 발광 다이오드이다. 선택적인 용융 그리고 그에 따라 에너지 또는 열 빔(16)의 변위가 가능하게 하기 위해서, 각각의 공급원(14)은 빔 또는 빔들(16)을 변위 또는 제어하기 위한 수단을 포함한다.
제조 외장(12)은 밀봉된 외장이다. 이러한 제조 외장(12)의 벽은 창을 포함할 수 있고, 그러한 창은 외장 내에서 발생되는 제조를 관찰할 수 있게 한다. 이러한 제조 외장(12)의 적어도 하나의 벽은 유지보수 또는 세정 작업을 위한 외장의 내측부에 대한 접근을 제공하는 개구를 포함하고, 이러한 개구는 제조 사이클 중에 도어를 이용하여 완전히 폐쇄될 수 있다. 제조 사이클 중에, 적층 제조 분말의 산화를 방지하기 위해서 및/또는 폭발 위험을 방지하기 위해서, 제조 외장(12)은 질소와 같은 불활성 가스로 충진될 수 있다. 제조 외장(12)은 산소 진입을 방지하기 위해서 약간의 과압 하에서 유지될 수 있거나, 분말을 소결 또는 용융하기 위해서 외장 내에서 전자 빔이 이용될 때 진공으로 유지될 수 있다.
제조 외장(12)의 내측에서, 본 발명에 따른 적층 제조 기계(10)는: 수평 작업 평면(18), 및 제조 자켓(22) 및 제조 판(24)에 의해서 형성된 적어도 하나의 제조 구역(20)을 포함한다. 자켓(22)은 작업 평면(18) 아래에서 수직으로 연장되고, 작업 평면(18)에서 발생된다. 제조 판(24)은, 분말 실린더와 같은 작동기(26)의 영향 하에서, 제조 자켓(22)의 내측에서 수직으로 활주된다.
제조되는 부품 또는 부품들의 적층 제조에 유용한 상이한 분말의 층들을 생성하기 위해서, 본 발명에 따른 적층 제조 기계는, 제조 외장의 내측에 위치된 제조 구역(20)에 근접하여 변위될 수 있는 적어도 하나의 가동형 분말 수용 표면(28), 분말을 가동형 수용 표면(28)으로부터 제조 구역(20)으로 확전시킬 수 있는 분말 확전 장치(30), 및 가동형 수용 표면(28) 상에 분말을 분배하기 위한 장치(32)를 포함한다.
확전 장치(30)는 캐리지(40)에 장착된 스크레이퍼 또는 롤러(34)의 형태를 갖는다. 이러한 캐리지(40)는 제조 구역(20) 위에서 수평 방향(D40)으로 병진운동적으로 이동될 수 있게 장착된다. 이를 위해서, 캐리지(40)는 예를 들어 레일(41) 상에 장착된다. 수평 병진운동에 의해서 구동되게 하기 위해서, 제조 외장(12)의 내측에 또는 바람직하게 외측에 위치된 모터에 의해서 그리고 풀리 및 벨트와 같은 운동 전달 시스템을 통해서, 캐리지(40)가 동력 구동될(motorized) 수 있거나, 이동되게 설정될 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 적층 제조 기계에서, 분말 수용 표면(28)이 제조 구역(20) 주위에서 이동될 수 있게 장착되고, 모터와 같은 작동기(36)에 의해서 제조 구역(20) 주위에서 이동하도록 설정된다.
제조 구역 주위에서 이동 가능하게 장착되는 것에 의해서, 수용 표면(28)은 제조 구역(20) 주위에서 감소된 크기를 제공한다. 또한, 제조 구역 주위의 수용 표면의 이동 가능성은 제조 구역(20) 전방의 임의의 곳으로부터 멀리 분말을 치울 수 있게 하고, 이는 확전 장치(30)가 캐리지(40)의 병진운동의 수평 라인(D40)의 2개의 대향되는 방향들로 작업할 수 있게 한다.
바람직하게, 수용 표면(28)은 제조 구역(20)의 주위에서 회전적으로 이동될 수 있게 장착되고, 작동기(36)에 의해서 제조 구역(20) 주위에서 회전 구동된다.
더 구체적으로, 수용 표면(32)은 수직 축(32)을 중심으로 회전적으로 이동될 수 있게 장착되고, 작동기(36)에 의해서 이러한 수직 축을 중심으로 회전 구동된다.
회전 부품을 제조하기 위해서 또는 전자 빔에 의한 적층 제조의 관점에서 진공에 대한 제조 자켓(22)의 기계적 강도를 개선하기 위해서, 제조 자켓(22)은 바람직하게 원통형이고 제조 구역(20)은 바람직하게, 도 2에 도시된 바와 같이, 원형이다.
제조 자켓(22)이 바람직하게 수직 중앙 축(D22)을 중심으로 원통형이기 때문에, 수용 표면(32)의 회전의 수직 축(D32)은 원통형 제조 자켓(22)의 그리고 제조 구역(20)의 수직 중앙 축(D22)과 일치된다.
또한, 가동형 수용 표면(28)은 바람직하게 환형이고, 그 전체 원주에 걸쳐 제조 구역(20)을 외측에서 둘러싼다. 또한 바람직하게, 가동형 수용 표면(28)은 그 수직 회전 축(D32)을 중심으로 환형이다.
가동형 수용 표면(28)의 이러한 환형 구성은, 제조 구역(20) 주위의 이러한 표면의 크기를 가능한 한 많이 최소화할 수 있게 한다.
분말을 가동형 수용 표면(28) 상에 침착시키기 위해서, 본 발명에 따른 적층 제조 기계는 분말을 가동형 수용 표면(28) 상에 분배하기 위한 장치(32)를 포함한다.
본 발명에 따라 그리고 도 2에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 분말 분배 장치(32)는 분말 공급부(40)에 연결된 버퍼 탱크(38), 및 버퍼 탱크(38)를 가동형 수용 표면(28) 위에 위치된 분말 분배 지점(P1)에 연결하는 분배 도관(42)을 포함한다.
또한 본 발명에 따라 그리고 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 분배 도관(42)은 진동 장치(44)에 장착되고, 진동 장치는 분배 도관을 진동시킬 수 있고, 그에 따라 분배 도관 내에서 그리고 버퍼 탱크(38)로부터 분말 분배 지점(P1)까지 분말의 연속적인 유동을 생성할 수 있게 한다.
바람직하게, 버퍼 탱크(38)는 분배 도관(42)에 단단히 고정된다. 따라서, 진동 장치(44)는 또한 버퍼 탱크(38)를 진동시켜, 분말의 유동을 촉진시킬 수 있게 하고 버퍼 탱크(38) 내측에서 분말 궁형부(arch)가 생성되는 것을 방지할 수 있게 한다.
더 구체적으로, 버퍼 탱크(38)는 분배 도관의 상류 단부(E1)에 고정되고, 분말 분배 지점은 분배 도관의 다른 하류 단부(E2)에 위치된다.
분말 공급부(40)를 분배 도관(42)의 그리고 버퍼 탱크의 진동으로부터 격리시키기 위해서, 버퍼 탱크(38)는, 예를 들어 벨로우즈 유형의 가요성 도관(46)에 의해서 분말 공급부에 연결된다. 이러한 가요성 도관은 바람직하게 클로로프렌계 고무 조성물로 생성되어, 양호한 진공-밀폐를 제공한다.
가요성 도관(46) 내에서 중력에 의한 분말의 유동을 촉진하기 위해서, 분말 공급부(40)가 버퍼 탱크(38) 위에 배치된다. 이를 위해서, 가요성 도관은 바람직하게 수직 라인(D46)을 따라서 배치된다.
분말 공급부(40)는 자동화된 분말 공급 회로에 연결될 수 있으나, 바람직하게, 분말 공급부는 주 탱크(50)의 수용 수단(48)을 포함한다. 이러한 수용 수단(48)은 예를 들어 플랜지의 형태를 갖는다.
주 탱크(50)는, 전체 적층 제조 사이클을 위해 충분한 양의 분말을 포함하기 위해서, 예를 들어 몇십 리터의 많은 함유량을 갖는다. 주 탱크(50)와 비교하면, 버퍼 탱크(38)는 단지 몇 리터의 더 적은 함유량을 제공한다. 이는, 많은 양의 분말이 진동하는 것을 방지할 수 있게 하고, 그에 따라 진동 장치(44)의 과다 치수화를 방지할 수 있게 한다.
그 적은 함유량으로 인해서, 버퍼 탱크(38)에는 분말이 규칙적으로 재공급되어야 한다. 이를 위해서, 격막 제어 밸브(52)가 분말 공급부(40)와 가요성 도관(46) 사이에 삽입된다. 더 구체적으로, 격막 제어 밸브(52)는 중공형 본체(53), 및 분말 공급부(40)와 가요성 도관(46) 사이의 분말의 통과를 막거나 자유롭게 하기 위해서 연장 또는 후퇴되는 내부 격막(54)을 포함한다. 내부 격막(54)은, 예를 들어 중공형 본체(53)와 이러한 내부 격막 사이에 위치된 밀봉된 부피 내에 수용된 가스 또는 가스들의 압력을 변경하는 것에 의해서, 연장 또는 후퇴된다.
격막 제어 밸브(52)의 사용은 분말의 유동을 조절하는데 있어서 특히 적합한데, 이는, 그러한 밸브가, 이동하도록 설정될 때 분말 입자에 의해서 막히기 쉬운 버터플라이 유형의 막히는 단편을 포함하지 않기 때문이다.
버퍼 탱크(38)로부터의 분말의 재공급을 최적으로 관리하기 위해서, 버퍼 탱크(38)는 적어도 하나의 낮은 분말 레벨 검출기(58)를 구비한다. 바람직하게, 버퍼 탱크(38)는 높은 분말 레벨 검출기(60) 및 낮은 분말 레벨 센서(58)를 구비한다. 격막 제어 밸브(52)의 동작, 그리고 보다 특히 개방은, 버퍼 탱크(38)가 구비하는 분말 레벨 검출기 또는 검출기들에 의해서 전달되는 정보에 종속된다.
진동 장치(44)에 의해서 생성된 진동은, 분배 도관(42)이 수평으로 배치된 경우에도, 분배 도관(42) 내에서 그리고 버퍼 탱크(38)로부터 분배 지점(P1)까지 분말의 연속적인 유동을 생성할 수 있게 한다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 진동 장치(44) 및 분배 도관(42)은 또한 조정 가능한 경사부(60)를 갖는 지지부 상에 장착될 수 있다. 조정 가능한 경사부(60)를 갖는 이러한 지지부는, 예를 들어 다른 것보다 덜 유동적인 적층 제조 분말의 유동을 촉진하기 위해서, 버퍼 탱크(38)가 분배 지점(P1) 위에 배치될 수 있도록 분배 도관(42)이 기울어질 수 있게 한다.
상이한 테스트들 이후에, 수평에 대한 10°의 분배 도관(42)의 경사부가 분배 시에 분말의 유동의 유량 및 그 안정성과 관련된 양호한 절충안을 제공한다는 것이 밝혀졌다.
진동의 이용과 함께, 분배 도관(42)의 경사부는, 버퍼 탱크(38)와 분배 지점(P1) 사이의 분말 유동의 유량의 그리고 안정성의 최적의 제어를 초래할 수 있고, 그에 따라 가동형 수용 표면(28) 상에 침착되는 분말 비드의 최적의 품질을 초래할 수 있다.
진동 장치(44)는 예를 들어, 분배 도관(42), 그리고 그에 따라 버퍼 탱크(38), 그리고 진동기(84)가 고정된 플랫폼(82)의 형태를 갖는다. 진동기(84)는 예를 들어 스템(stem)에 질량체가 장착된 이중-작용 실린더의 형태를 갖는다. 플랫폼(82)은 프레임(90)에 고정된 2개의 가요성 블레이드(86, 88)에 장착되고, 이러한 프레임(90)은 제조 외장으로부터, 그리고 더 일반적으로 기계의 샤시로부터 진동적으로 분리된다.
바람직하게, 진동기(84)는 플랫폼(82)의 평면(P82)에 대해서, 그리고 그에 따라 분배 도관(42)의 길이방향 라인(D42)에 대해서 25°의 각도(α)만큼 경사진 라인(D84)을 따라 장착되고, 분배 도관(42)은 플랫폼의 평면(P82)에 평행하게 장착된다. 따라서, 진동 장치(44)에 의해서 생성된 진동은 분배 도관(42)의 길이방향 라인(D42)에 대해서 25°만큼 기울어진 라인 내에서 전개된다.
또한 바람직하게, 진동기(84)에 의해서 생성된 진동은 약 2 밀리미터의, 즉 중앙 지점의 양 측부 상에서의 1 밀리미터의 피크-대-피크 진폭을 갖는다.
마지막으로, 진동기(84)에 의해서 생성된 진동은 1 Hz 내지 150 Hz의 낮은 주파수에 위치된다. 예를 들어 티타늄으로 이루어진 저-밀도 분말의 경우에, 사용되는 진동은 대략 15 Hz에 위치되는 주파수를 갖는다. 예를 들어 스테인리스 강으로 이루어진 더 조밀한 분말의 경우에, 사용되는 진동은 대략 35 Hz에 위치되는 주파수를 갖는다. 그에 따라, 진동기(84)에 의해서 생성되는 진동은 10 내지 50 Hz 사이에 위치된다.
조정 가능한 경사부(60)를 갖는 지지부를 구비하거나 구비하지 않은 상태에서, 진동 장치(44)에 의해서 생성된 진동은 버퍼 탱크(38)와 분배 지점(P1) 사이의 분말 유동의 유량 및 안정성을 적절히 제어할 수 있게 한다. 그러나, 매우 유동적인 분말을 분배하기 위해서 또는 버퍼 탱크(38)와 분배 지점(P1) 사이의 분말 유동의 유량 및 안정성을 보다 잘 제어하기 위해서, 분말 분배 장치(32)는 분배 도관(42) 내측에서 유량 조절기(62)를 포함할 수 있다.
이러한 유량 조절기(62)는 바람직하게, 분배 도관(42)의 내측에서 회전적으로 이동 가능하게 장착되는 셔터(64)의 형태를 갖는다. 셔터(64)의 경사부를 변경하는 것에 의해서, 분배 도관(42)의 내부 단면이 국소적으로 변경되고, 이는 버퍼 탱크(38)와 분말 분배 지점(P1) 사이의 분배 도관(42) 내의 분말의 유동의 최대 유량을 증가 또는 감소시킬 수 있게 한다.
유리하게, 셔터(64)의 경사부는 파워 실린더(power cylinder)와 같은 작동기(66)를 통해서 제어될 수 있다.
분말 분배 중에 셔터(64)의 경사부를 변경하는 것이, 비록 가능하지만, 계획되지 않는다는 것을 주목하여야 한다. 다른 한편으로, 테스트를 통해서 셔터의 최적의 위치, 다시 말해서 분배되는 분말의 유동의 최적의 제어를 가능하게 하는 위치를 찾도록, 그리고 적층 제조 사이클 전체를 통해서 그리고 그에 따라 적층 제조 사이클 중에 가동형 수용 표면(28) 상에서 실시되는 각각의 분말 분배 사이클 동안 이러한 위치를 유지하도록 계획된다.
분배 도관(42)의 상류 단부(E1)가 분말로 충진되는 것을 보장하기 위해서, 버퍼 탱크(38)는 분배 도관(42)의 단면보다 큰 단면을 갖는다. 더 구체적으로, 버퍼 탱크의 최소 단면은, 분배 도관(42)의 최대 단면의 약 2배 더 크다.
바람직하게, 버퍼 탱크(38)는 테이퍼링된 형태(tapered form)이고 그의 더 작은 직경의 기부에 의해서 분배 도관(42)에 연결된다. 바람직하게, 분배 도관(42)은, 예를 들어 금속으로 제조된, 원통형 관의 형태를 갖는다. 또한, 버퍼 탱크(38)의 더 작은 직경의 기부의 내부 단면은 분배 도관을 형성하는 관의 내부 단면보다 약 2배 더 크다.
버퍼 탱크(38)의 하단 부분 내에 분말 궁형부가 나타나는 것을 방지하기 위해서 그리고 진동이 분말의 유동에 미치는 작용을 촉진하기 위해서, 버퍼 탱크(38)와 분배 도관(42) 사이의 접합 단면(S1)은 타원형 형태를 갖는다.
버퍼 탱크(38)가 테이퍼링된 형태이고 그의 더 작은 직경의 기부에 의해서 분배 도관(42)에 연결되기 때문에, 버퍼 탱크(38)는 그의 더 큰 직경의 기부에 의해서 가요성 도관(46)에 연결된다. 버퍼 탱크(38)의 더 큰 직경의 기부의 내부 단면, 및 가요성 도관(46)의, 격막 제어 밸브(52)의 그리고 분말 공급부(40)의 내부 단면은 분배 도관을 형성하는 관의 내부 단면보다 약 3배 더 크다.
바람직하게, 분배 도관(42)을 형성하는 관은 4 센티미터 이상의 직경을 갖는 원형 내부 단면을 갖는다. 이러한 직경 미만에서, 유동 문제가 특정 분말에서 발생될 수 있다.
바람직하게, 예를 들어, 분말 분배 장치의 하기 구성요소들의 내부의 임의의 궁형부를 파괴하기 위한 수단, 교반 장치 또는 진동부를 제공할 필요가 없이, 분말 궁형부가 나타나는 것을 방지하기 위해서, 분말 공급부(40), 격막 제어 밸브(52), 가요성 도관(46) 및 버퍼 탱크(38)의 더 큰 기부는, 10 센티미터 직경 이상의 직경의 원형 내부 단면을 갖는다. 분말 공급부(40) 및 격막 제어 밸브(52)는 더 큰 직경의 내부 단면을 가지는데, 이는 이러한 구성요소가 진동을 받지 않기 때문이고, 그러한 더 큰 직경의 내부 단면을 가지는 것은, 분말 궁형부가 나타나는 것을 방지할 수 있게 한다. 마찬가지로, 가요성 도관(46)은 더 큰 직경의 내부 단면을 가지는데, 이는 이러한 도관의 재료가 진동을 흡수하기 때문이다.
가요성 도관(46) 내에 분말 궁형부가 나타날 수 있는 임의의 위험을 제거하기 위해서, 이러한 가요성 도관(46)은 몇십 센티미터, 바람직하게 단지 5 센티미터의 길이를 갖는다.
아이디어를 제공하기 위해서, 분배 도관(42)은 약 800 밀리미터의 길이를 갖고, 이러한 길이는 제조 외장(12) 내측의 레일(41) 아래를 통과할 필요가 있는 거리에 의해서 그리고 제조 외장(12) 외측의 진동 장치(44)의 크기에 의해서 결정된다.
버퍼 탱크(38)와 분말 분배 지점(P1) 사이에서 분말의 유동이 사실상 존재하도록 보장하기 위해서, 분말 분배 장치(32)는 분배 도관(42) 내측에 배치된 분말 검출기(68)를 포함할 수 있다. 이상적으로, 이러한 분말 검출기(68)는 분배 도관(42)을 형성하는 관을 따라서 중간에 배치된다. 유량 조절기(62)가 분배 도관의 내측에 제공되는 경우에, 분말 검출기(68)는 조절기의 하류에 제공된다.
바람직하게, 도관(42) 내의 높은 분말 레벨 검출기(60), 낮은 분말 레벨(58) 및 분말 존재 검출기(68)는, 금속 분말 또는 예를 들어 세라믹 분말과 같은 비금속 분말을 검출할 수 있게 하는 고주파수 용량형 센서의 형태일 수 있다.
본 발명에 따른 기계에서, 가동형 수용 표면(28)은 바람직하게 제조 외장(12)의 내측에 위치되고, 분배 지점(P1)은 바람직하게, 제조 외장(12)의 내측, 가동형 수용 표면(28)의 위에, 또는 가동형 수용 표면(28)이 제조 구역에 근접하여 배치될 때 가동형 수용 표면이 통과하는 지점의 위에 위치된다.
분말 분배 지점(P1)이 바람직하게 제조 외장(12)의 내측에 위치되기 때문에, 분배 도관(42)은 기계의 제조 외장(12)의 벽(70)을 통과하고, 버퍼 탱크(38)는 제조 외장(12)의 외측에 위치된다. 더 구체적으로, 분배 도관의 하류 단부(E1) 만이 제조 외장(12)의 내측에 존재하고, 진동 장치(44), 가요성 도관(46), 격막 제어 밸브(52), 분말 공급부(40), 및 주 탱크(50)는 바람직하게 제조 외장(12)의 외측에 배치된다.
분배 도관(42)과 외장의 벽(70) 사이의 진동이 이러한 도관을 통해서 전달되는 것을 방지하기 위해서 그리고 또한 제조 외장의 밀봉-밀폐성을 유지하기 위해서, 예를 들어 벨로우즈 형태의 가요성 슬리브(72)가 벽(70)을 분배 도관(42)에 연결한다. 더 구체적으로, 가요성 슬리브(72)는 외장의 벽(70) 내에 만들어진 개구(74)를, 분배 도관(42) 주위에 장착된 크라운 링(76)에 연결한다.
유리하게, 가요성 슬리브(72)는 또한, 조정 가능한 경사부(60)를 갖는 지지부로, 분배 도관(42)이 기울어질 수 있게 한다.
작업 평면(18) 및 가동형 수용 표면(28) 위에서, 분배 지점(P1)이 분배 도관(42)의 하류 단부(E2)에 의해서 형성된다. 이러한 하류 단부는, 분배 도관(42)의 하류 단부(E2)의 크기를 줄이기 위해서, 그리고 특히 분배 도관(42)의 하류 단부(E2)가 캐리지(40)의 레일(41) 아래를 통과할 수 있게 하기 위해서, 몇 센티미터의 길이에 걸쳐 일정한 제1 단면 감소부(78)를 포함한다.
이어서, 도관(42)의 하류 단부(E2)는, 분배 도관(42)의 내부 단면을 개구(O1)까지 점진적으로 감소시켜 분말 분배 지점(P1)을 형성하는 제2 단면 감소부(80)를 포함한다. 이러한 제2 단면 감소부(80)는, 분말이 가동형 수용 표면(28)을 넘어서 분무되는 것을 방지하기 위해서, 분말 제트를 파괴할 수 있게 한다. 또한, 이러한 제2 단면 감소부(80)는, 분배된 분말을 적층 제조를 위한 전자 빔의 이용에 의해서 생성되는 X-레이로부터 보호하기 위해서, 몇 밀리미터 두께의 금속 부분의 형태를 갖는다.
바람직하게, 분말 분배 지점(P1)을 형성하는 개구(O1)는 아래쪽으로 배향되고, 다시 말해서 작업 평면(18) 및 가동형 수용 표면(28)에 대면된다. 이러한 배향은 가동형 수용 표면(28) 상으로의 분말의 유동을 촉진하고, 가동형 수용 표면(28)을 넘어서는 분말의 분무를 제한한다.
분말 분배 지점(P1)은 바람직하게 고정된 지점이다. 그러나, 몇 개의 제조 구역(20)이 제조 외장(12) 내에 존재하는 경우에, 적층 제조 기계는, 본 발명에 따른 상이한 분말 분배 장치들(32)에 속하는 몇 개의 가동형 수용 표면 그리고 그에 따라 몇 개의 분말 분배 지점을, 바람직하게 제조 구역 및 가동형 수용 표면 마다 하나의 분배 장치 및 하나의 분배 지점을 포함할 수 있다.
또한 바람직하게 그리고 수용 표면(28)이 이동 가능하기 때문에, 분말 분배 지점(P1)은 제조 외장(12) 내측에 고정된다.
분말 분배 지점(P1)은 고정되는 것이 유리한데, 이는, 그러한 고정이 분배 장치(32)의 그리고 기계(10)의 크기를 전체적으로 줄일 수 있게 하기 때문이다.
유리하게, 분말 분배 중에 가동형 수용 표면(28)의 변위 속도를 변경하는 것에 의해서, 제조 구역(20)에 근접하여 침착되는 분말 비드의 높이를 변경할 수 있다. 이는, 예를 들어 원형 제조 구역(20)의 경우에서와 같이, 가동형 수용 표면(28) 상에 침착된 분말의 양을, 캐리지(40)의 병진운동의 수평 라인(D40)을 따라 적어도 2개의 상이한 길이를 갖는 제조 구역(20)에 맞춰 최적으로 피팅할 수 있게 한다.
분말 비드가 분배 지점(P1)을 통해서 가동형 수용 표면(28) 상에 침착되면, 확전 장치(30)가 병진운동되고, 그에 따라 분말을, 원형 또는 다각형일 수 있는 제조 구역(20)에 걸쳐 확전시킨다.
바람직하게, 주 탱크(50), 분말 공급부(40), 격막 제어 밸브(52)의 본체(53), 버퍼 탱크(38), 및 분배 도관(42)은, 양호한 진공-밀폐성을 유지하는 재료인 스테인리스 강으로 생산된다. 또한, 주 탱크(50), 분말 공급부(40), 격막 제어 밸브(52)의 본체(53), 버퍼 탱크(38), 및 분배 도관(42)은, 금속 분말의 자화를 방지하기 위해서, 스테인리스 강 및 비-자화 강으로 생산된다.
이상적으로, 분말 분배 지점(P1)은 가동형 수용 표면(28)으로부터 약 1 센티미터에 위치된다. 이러한 높이는, 가동형 수용 표면(28) 상에서 몇 밀리미터 높이의 분말 비드를 침착시키는데 있어서 그리고 가동형 수용 표면(28)을 넘어서 분말이 분무되는 것을 피하는데 있어서 충분하다.

Claims (12)

  1. 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계(10)이며, 이러한 적층 제조 기계는 제조 외장(12), 및 상기 제조 외장 내에 침착된 적층 제조 분말의 층을 선택적으로 용융시키기 위해서 사용되는 적어도 하나의 열 또는 에너지 공급원(14)을 포함하고, 상기 적층 제조 기계는, 상기 제조 외장의 내측에 위치된 제조 구역(20)에 근접하여 변위될 수 있는 적어도 하나의 가동형 분말 수용 표면(28), 상기 분말을 상기 가동형 수용 표면으로부터 상기 제조 구역으로 확전시킬 수 있게 하는 분말 확전 장치(30), 및 상기 가동형 수용 표면 상에 분말을 분배하기 위한 장치(32)를 포함하는, 적층 제조 기계에 있어서, 분말 분배 장치는 분말 공급부(40)에 연결된 버퍼 탱크(38), 및 상기 버퍼 탱크를 상기 가동형 수용 표면 위에 위치된 분말 분배 지점(P1)에 연결하는 분배 도관(42)을 포함하고, 상기 분배 도관(42)은 상기 분배 도관 내에서 그리고 상기 버퍼 탱크로부터 상기 분말 분배 지점까지 분말의 연속적인 유동을 생성하도록 상기 분배 도관을 진동시킬 수 있는 진동 장치(44)에 장착되는 것을 특징으로 하는, 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼 탱크가 상기 분배 도관에 단단히 고정되는, 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 버퍼 탱크가 가요성 도관(46)에 의해서 상기 분말 공급부에 연결되는, 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계(10).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분말 공급부가, 주 탱크(50)로부터의 수용 수단(48)을 포함하는, 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계(10).
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    격막 제어 밸브(52)가 상기 분말 공급부(40)와 상기 가요성 도관(46) 사이에 삽입되는, 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계(10).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 장치(44) 및 상기 분배 도관(42)은 조정 가능한 경사부(60)를 갖는 지지부 상에 장착되는, 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계(10).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분말 분배 장치(32)는 상기 분배 도관 내측에서 유량 조절기(62)를 포함하는, 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계(10).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유량 조절기는 상기 분배 도관(42)의 내측에서 회전되도록 이동 가능하게 장착되는 셔터(64)의 형태를 갖는, 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계(10).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버퍼 탱크(38)는 상기 분배 도관(42)의 단면보다 큰 단면을 갖는, 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계(10).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 버퍼 탱크(38)와 상기 분배 도관(42) 사이의 접합 단면(S1)이 타원형 형태를 갖는, 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계(10).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분말 분배 장치(32)는 상기 분배 도관(42) 내측에 배치된 분말 검출기(68)를 포함하는, 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계(10).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배 도관(42)은 상기 기계의 제조 외장의 벽(70)을 통과하고, 상기 분말 분배 지점(P1)은 상기 제조 외장(12)의 내측에 위치되고, 상기 버퍼 탱크(38)는 상기 제조 외장의 외측에 위치되는, 분말 베드 침착을 기초로 하는 적층 제조 기계(10).
KR1020207024772A 2018-03-01 2019-02-25 진동을 이용하여 가동 표면 상으로 분말을 분배하기 위한 장치를 포함하는 적층 제조 기계 Withdrawn KR20200125610A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1851809A FR3078496B1 (fr) 2018-03-01 2018-03-01 Machine de fabrication additive comprenant un dispositif de distribution de poudre par vibrations sur une surface mobile
FR1851809 2018-03-01
PCT/FR2019/050427 WO2019166727A1 (fr) 2018-03-01 2019-02-25 Machine de fabrication additive comprenant un dispositif de distribution de poudre par vibrations sur une surface mobile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200125610A true KR20200125610A (ko) 2020-11-04

Family

ID=62528607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207024772A Withdrawn KR20200125610A (ko) 2018-03-01 2019-02-25 진동을 이용하여 가동 표면 상으로 분말을 분배하기 위한 장치를 포함하는 적층 제조 기계

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11345083B2 (ko)
EP (1) EP3758871B1 (ko)
JP (1) JP7271564B2 (ko)
KR (1) KR20200125610A (ko)
CN (1) CN111788026B (ko)
FR (1) FR3078496B1 (ko)
WO (1) WO2019166727A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3087139B1 (fr) 2018-10-16 2020-10-02 Addup Machine de fabrication additive comprenant une distribution de poudre mobile et regulee
US12337541B2 (en) * 2020-02-27 2025-06-24 Divergent Technologies, Inc. Powder bed fusion additive manufacturing system with desiccant positioned within hopper and ultrasonic transducer
DE102021004708A1 (de) * 2021-09-20 2023-03-23 Volkmann Gesellschaft mit beschränkter Haftung Vorrichtung und verfahren zum herstellen oder handhaben einer pulvermischung, additives fertigungsverfahren und pulvermischung
CN113909503B (zh) * 2021-10-27 2024-01-16 沈阳工业大学 基于微振动辅助金属零件激光增材制造装置及方法
CN114734064B (zh) * 2022-06-10 2022-08-26 航宇新材料智能制造研究院(山西)有限公司 一种选区熔化成形设备的振动铺粉装置
DE102022128599A1 (de) 2022-10-28 2024-05-08 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Dosierungsvorrichtung, additive Fertigungsvorrichtung sowie Dosierungsverfahren

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB608075A (en) * 1945-03-01 1948-09-09 Linde Air Prod Co Powder dispensing
US3091368A (en) * 1961-03-01 1963-05-28 Remington Arms Co Inc Powder measuring device
US4270675A (en) * 1979-10-29 1981-06-02 United Technologies Corporation Powder feed apparatus
JPH0811613B2 (ja) * 1987-05-27 1996-02-07 株式会社ネオテック 振動型輸送管
IL92428A (en) * 1989-02-08 1992-12-01 Gen Electric Fabrication of components by layered deposition
US5038014A (en) * 1989-02-08 1991-08-06 General Electric Company Fabrication of components by layered deposition
US20090294469A1 (en) 2008-05-30 2009-12-03 Ecolab Inc. Mass-Based Powder Dispensing
FR2984191B1 (fr) 2011-12-20 2014-01-10 Michelin Soc Tech Machine et procede pour la fabrication additive a base de poudre
JP6359316B2 (ja) * 2014-03-31 2018-07-18 三菱重工業株式会社 三次元積層装置及び三次元積層方法
FR3032637A1 (fr) * 2015-02-16 2016-08-19 Michelin & Cie Procede de gestion d'une poudre dans une installation de fabrication additive comprenant une pluralite de machines
EP3325192A4 (en) * 2015-07-18 2019-05-08 Vulcanforms Inc. FUSION ADDITIVE MANUFACTURING OF SPATIALLY CONTROLLED MATERIAL
US10913206B2 (en) * 2015-08-03 2021-02-09 Delavan, Inc Systems and methods for post additive manufacturing processing
CN105383060B (zh) * 2015-12-07 2017-10-17 济南鲁洋科技有限公司 一种3d打印供料、助熔及助晶整平一体化装置
FR3046095B1 (fr) 2015-12-23 2018-01-26 Addup Machine de fabrication additive et procede de fabrication additive mettant en oeuvre une telle machine
US10384435B2 (en) * 2016-01-04 2019-08-20 Caterpillar Inc. 3D printing
JP6132962B1 (ja) * 2016-06-01 2017-05-24 株式会社ソディック 積層造形装置および積層造形装置の材料粉体の再利用方法
CN107457992A (zh) * 2017-08-10 2017-12-12 常兆芹 一种传输3d打印粉末耗材的方法
FR3087139B1 (fr) 2018-10-16 2020-10-02 Addup Machine de fabrication additive comprenant une distribution de poudre mobile et regulee

Also Published As

Publication number Publication date
FR3078496A1 (fr) 2019-09-06
CN111788026A (zh) 2020-10-16
US20210001544A1 (en) 2021-01-07
WO2019166727A1 (fr) 2019-09-06
EP3758871A1 (fr) 2021-01-06
US11345083B2 (en) 2022-05-31
CN111788026B (zh) 2023-01-24
EP3758871B1 (fr) 2023-04-05
JP2021515104A (ja) 2021-06-17
JP7271564B2 (ja) 2023-05-11
FR3078496B1 (fr) 2021-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200125610A (ko) 진동을 이용하여 가동 표면 상으로 분말을 분배하기 위한 장치를 포함하는 적층 제조 기계
US10744596B2 (en) Material feeder of additive manufacturing apparatus, additive manufacturing apparatus, and additive manufacturing method
JP6356741B2 (ja) 粉体再循環式付加製造装置及び方法
US12076789B2 (en) Additive manufacturing using a dynamically grown build envelope
CN112839756A (zh) 具有可移动、可控的粉末分配的增材制造设备
WO2015151313A1 (ja) 積層造形物の製造方法および混合材料
US20160129502A1 (en) Powder dispenser for making a component by additive manufacturing
US20190060998A1 (en) Powder bed re-coater apparatus and methods of use thereof
US11413825B2 (en) Additive manufacturing systems and methods
US20160332371A1 (en) Additive manufacturing system and method of operation
WO2018227229A1 (en) Improved additive manufacturing of metallic components
KR20220012275A (ko) 체 작업에 의해서 분말을 분배하는 적층 제조 기계
JP7329539B2 (ja) ねじ式分配装置を使用して可動面へ粉末を分配する装置を備える付加製造機
KR102002003B1 (ko) 분말소결방식 금속3d프린터용 균일 분말 도포 장치 및 이를 이용한 균일 분말 도포 방법
TW201922600A (zh) 供給裝置、加工系統及加工方法
US11981076B2 (en) Additive manufacturing machine comprising a movable surface for receiving powder optimized to retain the grains of powder
JP2022132234A (ja) レーザ加工装置の粉末材料供給装置及び粉末材料供給方法
RU158542U1 (ru) Установка для лазерно-вибрационной наплавки
GB2601736A (en) Powder deposition in additive layer manufacturing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20200827

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20211214

Comment text: Request for Examination of Application

PC1202 Submission of document of withdrawal before decision of registration

Comment text: [Withdrawal of Procedure relating to Patent, etc.] Withdrawal (Abandonment)

Patent event code: PC12021R01D

Patent event date: 20230403

WITB Written withdrawal of application