专利名称：添加制造设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于通过诸如选择性激光熔化(SLM)或者选择性激光烧结(SLS)的添加制造来生产部件的设备和方法。
背景技术：
用于生产三维部件的添加制造、快速制造和快速成型方法是本领域公知的(例如参见Deckard的US4863538)。已有各种公知的添加制造方法，包括粉末材料的压实和聚合树脂的硫化(立体平版印刷-SLA)。SLM和SLS制造方法包括利用诸如激光束或电子束的聚焦能量束将粉末材料一层层地压实。在典型的选择性SLS或SLM工艺中，在SLS或SLM设备中的构建区或粉末床上沉积粉末薄层。使聚焦激光束越过粉末层的与正被构造的三维物体横截面对应的部分扫描，使得在激光扫描点处的粉末通过烧结或熔化而被压实。横截面通常由部件的3-D绘图生成， 3-D绘图自身通过扫描原始部件或者从计算机辅助设计(CAD)数据生成。在层压实后，使构建表面降低新压实的层的厚度，并且在该表面上散布另一粉末层。再次在该层的与三维物体的横截面对应的部分中用激光束照射表面，使新压实的层结合至初始压实的层。重复该工艺，直到部件完成。典型的添加制造设备在刚性金属板或基板上构建部件，该部件可从所述刚性金属板或基板上移除，或者可选地，所述刚性金属板或基板可结合在最终部件中。在从刚性基板移除部件的情况下，通常通过诸如锉、锯、磨、火花放电等的机械手段移除这些部件。该移除工艺耗时、昂贵，并且需要小心进行而不损坏成品部件。此外，刚性金属基板需要在每次使用之后用于另一次构建之前重新磨光。该重新磨光通常通过研磨基板平面来进行。因而， 每次使用基板通常都损失一层基板，因此这些基板是消耗品。刚性基板必须由这样的材料制成，构建材料(即，用于构建期望部件的材料)在工艺期间焊接或粘附到制造刚性基板的材料上。基板经常需要由与构建材料类似或相同的材料制成。这类可消耗的构建板会特别昂贵。例如，尺寸为250mmX250mm的选择性激光熔化设备所用的钛构建板的成本可超过1000英镑。部件的机械加工移除、构建板的重新磨光以及构建板因磨蚀的逐渐损失的累积成本会使得通过添加制造工艺生产的每个部件的成本大大增加。理想上，部件可在自由的粉末床上构建，S卩，在不受限于构建基板的情况下构建。 这对于诸如SLM和SLS的添加制造工艺通常是不可行的，因为在生产部件时部件中生成很高的热应力。部件的初始层沉积期间的变形会严重影响成品部件的完整性。诸如电子束熔化(EBM)或电子束烧结(EBS)的电子束制造工艺类似于SLM和SLS的工艺。EBM常常利用比SLM更高的构建温度，这意味着部件中的热应力较低。因而，在某些情况下，EBM允许生产不需要结合或粘附到基板上的自支撑部件。然而，有时候理想或者必需的是在使用EBM时锚固部件，并且在这些情况下按照与以上对于SLM工艺描述的方式类似的方式完成锚固。US 5753274公开了一种典型的现有技术设备。该US专利描述了一种设备，该设备用于通过使粉末材料的连续层固化而生产三维物体，该设备包括刚性基板，粉末在固化时粘附到制造刚性基板的材料上，所述设备还包括用于将基板可移除地连接到设备中的支撑装置的装置。
发明内容
本发明提供一种根据所附独立权利要求的设备和方法，现在将参照这些设备和方法。本发明的优选或有利的特征在从属权利要求中限定。因而，在第一方面中，本发明可提供一种设备，该设备用于通过构建材料的分层添加而形成三维物体，该设备包括用于在形成期间支撑所述物体的构件支撑件、以及基层。所述基层可移除地固定到所述构件支撑件，并且所述三维物体在形成期间可锚固到所述基层。所述基层可描述为在形成期间在其已经固定到所述构件支撑件上之前，并不刚硬到足以锚固所述物体。有利的是，所述基层能够被置于张力下。张力可使所述基层足够刚硬而用作用于构建物体的锚固件，并且可同时使所述基层与所述构件支撑件紧密接触。因而，所述基层在被置于张力下之前不能用作用于形成三维物体的锚固件。所述设备可包括用于将所述基层置于张力下的张紧装置。该装置可包括用于将所述基层置于张力下的夹持系统或辊或任何机械装置。优选地，所述基层是诸如膜、片材、箔片或网的柔性材料，并且优选地其由可供所述构建材料粘附的材料制成。因而本发明该方面的所述基层是一次性用品。所以，不需要在使用现有技术的刚性基板时所需的昂贵的重新修整工艺。此外，所述基层的成本比刚性基材低很多。在上述实例中，钛基板的成本超过1000英镑。根据本发明的第一方面的钛基层在用于相同构建区时成本大约16英镑。有利的是，使用由诸如膜、片材、箔片或网的不够刚硬、柔性或可变形材料制成的基层，可允许完成的部件通过剥离或撕下而从所述基层移除。与在使用刚性板时通常采用的机加工方法相比，剥离或撕下完成部件周围的箔片可能是相当便宜的将部件从其锚固层移除的方法。另一优点可能是，根据本发明的该方面从基层移除部件在移除工艺期间损坏完成部件的风险更小。所述基层在对完成部件造成损害之前会变形或撕下。这与在刚性板上构建部件的情况相反，在所述情况下所述板可能比完成部件一样坚固或更坚固，这意味着在移除部件时必须小心，以避免损坏完成的部件或物体。根据本发明该方面使用基板的另一优点可以是，与从构建室移除刚性板相比，从添加制造设备的构建室移除所述基层能够以快得多的速度进行。如果所述基层是金属箔片、片材或膜，那么其优选厚度小于250微米，并且特别优选的是厚度足以允许第一层的构建材料锚固在其上。厚度的最优范围取决于许多因素，包括构建材料和构建层所用的材料、激光束或电子束的功率、构建材料的粒径和构建方案的其它方面。有利的是，该厚度可允许所述基层成本较低并且具有足够的柔性以通过剥离或撕下而从完成部件移除，同时保护所述构件支撑件不发生实质性结构损坏。特别优选的是，所述基层在50微米到150微米之间，或者在75微米到125微米之间。如果所述基层是网，其优选由编织在一起的诸如柱状丝线的一系列丝线组成，使得所述丝线可分别相对彼此滑动。网的尺寸量级优选允许用于形成部件的粉末落在丝线的线束之间。这可允许粉末与网之间的机械连结并且可有利于形成部件的初始几层，因为粉末受到网的限制。因此，利用网基层可更加容易地生产结构的前几层。在添加制造工艺中使用的典型粉末的平均粒径在20微米到100微米之间。因而， 优选的网可具有75微米到300微米之间的开口，形成网的丝线具有类似尺寸。该网的厚度在100微米到500微米之间，优选在200微米到400微米之间，例如为大约300微米。使用网作为基层的优点在于，与箔片相比，可能更容易将网张紧在构件支撑件的表面上，特别是在所用的网具有能够彼此滑动的线束的时候。网可能比类似厚度的箔片更加柔顺，并且与箔片的情况相比，更容易通过网调节应变的变化而不会变皱或弯曲。网可能不容易因粉末的激光压实期间引起的热应力而弯曲。热应力可通过各个线束中的压缩和张力得到调节，而不是像膜应力那样分布在整个箔片上。网或网状基层结构还可以在构建期间允许一定量的柔量。这样，在构建期间产生的应力和应变可以被调节，并且在部件形成期间在部件中可以积累少量的残余应力。重要的是，第一层构建材料充分粘附到制造基层的材料上，以用作随后构造其余层的锚固件。所述基层可与所述构建材料完全焊接，或者可形成烧结结合或扩散结合，或者可简单地进行足以执行构建的粘附(例如通过键合或者通过表面张力作用)。有利的是，所述基层具有与所述构建材料基本相同的化学成分。例如，如果所述构建材料是钛合金，那么可能有利的是，所述基层为相同的钛合金或类似的钛合金。这样的优点在于所述构建材料将结合到所述基层，进一步的优点在于不会发生由于所述基层中的化学元素扩散而污染最终部件。在所述构建材料与所述基层完全成一体，例如焊接的情况下，使用与所述构建材料相同化学成分的基层允许通过简单地从所述基层的锚固区域周围撕下或剪下所述基层而从所述基层移除最终部件。在这种情况下，与所述构建材料成一体的所述基层可以变成完成部件的一部分，或者可以通过随后的机加工操作而移除。优选地，所述设备还包括用于选择性地结合或压实粉末区域以形成物体的装置。 该装置的优选实施例包括激光生成系统和电子束生成系统。激光和电子束系统都产生高能量束，高能量束能够将足够高的能量密度传送至一点，以能够使该点处的粉末烧结或熔化。 因而，所述设备优选是用于通过选择性激光熔化、选择性激光烧结、电子束熔化或电子束烧结来生产物体的设备。有利的是，所述设备可包括用于将所述基层固定至所述构件支撑件的夹具。夹持的优点在于其是固定所述基层的简单实施方式。夹持元件可定位在所述构件支撑件的相反两侧以使所述构建层在所述构件支撑件上张紧，或者可定位在所述构件支撑件的三侧或四侧上。优选地，所述夹具固定所述基层，使其在其基本所有区域上保持与所述构件支撑件接触。有利的是，用于将所述基层固定至所述构件支撑件的装置可包括用于在所述构件支撑件上张紧所述基层的辊机构。该辊装置可允许所述基层可调节地张紧，使其相对于所述构件支撑件被限制并且在其基本所有区域上与所述构件支撑件接触。优选地，该辊装置布置成位于比所述构件支撑件低的高度，即，所述基层在固定至所述构件支撑件时位于设备内比用于张紧基层的所述辊机构高的高度处。该辊机构可包括两个辊子，在所述设备内构件支撑件的每侧各安装一个辊子。所述基层可通过施加真空而固定至所述构件支撑件。例如，所述构件支撑件可包括孔或通道，在所述孔或通道中可施加真空，以相对于所述设备的所述构建室内的环境降低压力。在这种情况下，施加于所述构件支撑件的基层通过所述压力差保持在适当位置。使用真空将所述基层固定至所述构件支撑件是有利的，因为能迅速施加和去除真空压力，从而允许迅速更换基层。使用真空还可以消除对夹持机构的需要，夹持机构必须在不妨碍通过擦拭臂施加连续的构件材料层的情况下结合在所述设备中。所述基层还可通过可解除的物理结合而固定至所述构件支撑件。这类结合的实例可包括粘合、焊接或铜焊结合。举例来说，所述基层可施加至构件支撑件，在它们之间固定低熔点合金。然后该组件可在炉中加热至所述低熔点合金的熔点之上，随后可再次冷却而使合金固化。该合金因而可形成所述构件支撑件与所述基层之间的焊接接合部的部分。该结合部可通过相反过程移除，即，通过在炉中加热保持完成的构建部件的构件支撑件-基层组件，直到所述低熔点合金熔化，然后从所述构件支撑件移除所述基层。有利的是，所述构件支撑件可包括高导热材料。具体地，合适的材料包括铜或铜合金。在构建部件期间，通过能量束提供大量的热，从而熔化或烧结构建材料。有利的是，该热量能够以可控的方式从所述部件移除，因此所述部件与所述基层以及支撑所述基层的所述构件支撑件之间的热流路径可能是有利的。铜合金或铜或其它高导热材料可允许热点迅速均衡，从而减轻了热变形。有利的是，所述构件支撑件可包括冷却装置，例如空气冷却通道或水冷却通道。有利的是，所述构件支撑件可具有圆形边缘以减少所述基层的变形。当通过夹持或者辊张紧将基层固定至构件支撑件时，关注构件支撑件的形状可能很重要。对于这类固定机构，构件支撑件上的尖锐边缘可能弄皱基层，或者在基层中引入薄弱点，从而降低基层的完整性以及其在构建期间支撑和限制部件的能力。可能有利的是，所述构件支撑件和所述基层由不相似的材料制成。因而，所述基层可由具有用于粘附到所选的构建材料上的适当性质的材料制成，同时所述构件支撑件满足其他性质，例如高热容量。还可能有利的是，所述构件支撑件和所述基层由在施加热时不容易彼此结合的材料制成。这样可减少在沉积部件的初始几层期间所述基层焊接或烧结到所述构件支撑件的机会。在第二方面中，本发明可提供用于通过分层添加构建材料形成三维物体的设备， 该设备包括构件支撑件，其用于在形成期间支撑所述物体；以及可移除地固定到所述构件支撑件的基层，所述物体可在形成期间锚固到所述基层，其中所述基层通过施加真空固定到所述构件支撑件。如上关于本发明的第一方面所述，真空固定装置或机构可提供多种优点，例如快速地安装基层并且在构建结束时快速地移除基层。在第三方面中，本发明可提供一种通过分层添加构建材料形成三维物体的方法， 该方法包括以下步骤将可移除的基层固定到用于通过分层添加构建材料形成三维物体的设备的构件支撑件上；在所述基层上形成物体的第一层，使该第一层锚固至所述基层；在所述第一层上形成多个后续层，直到形成所述三维物体；以及从所述设备的所述基层移除所述基层和所述三维物体。优选地，所述基层在被张紧或固定到所述构件支撑件之前，并不够刚硬到足以在形成期间锚固所述物体。优选地，所述基层是由可供所述构建材料粘附的材料制成的网、膜、片材或箔片。在通过选择性激光熔化、选择性激光烧结、电子束熔化或电子束烧结来形成物体的情况下，可有利地使用所述方法。有利地，所述方法可进一步包括从所述三维物体剥离所述基层的步骤。剥离所述基层不需要任何特殊的加工设备，并且可以是将所述物体从所述基层移除的快速、节约成本的方法。可选地，从所述基层移除所述物体可包括在所述三维物体周围撕下或切下所述基层的步骤。然后可通过机械或化学工艺从所述基层移除所述三维物体，例如通过研磨或蚀刻，或者在基层为网的情况下通过破坏所述基层。破坏网可包括以下步骤在完成的部件或部分周围切下所述网，然后从所述部件分别移除每个线束。该破坏工艺可使得更容易移除所述基层。 可选地，所述基层可结合在所述三维物体中。有利的是，所述基层可通过施加真空或施加夹持装置或辊固定装置而固定至所述构件支撑件。该固定装置已经如上关于本发明的第一方面进行了描述。优选的是，所述基层的厚度小于500微米，优选小于250微米，特别优选地在50微米到150微米之间。在另一方面中，本发明可提供一种通过添加制造工艺形成部件的方法，该部件结合有柔性网、片材或箔片以及添加到该柔性网、片材或箔片上的结构元件。从而，至少一部分所述基层成为所述完成部件的一体部分。根据该方面的所述方法如上述任一方面所述地执行，区别在于一些添加到基层的结构没有从所述基层移除或修剪掉。因而，本发明可提供一种制造用于控制流体动力流动的保形几何形状的方法。例如，在基层上产生的结构可设计成影响流体流动或空气流动，例如设计成用于引起湍流、改变边界层或影响混合的结构。所生产的部件是其上构建有期望结构的片材或箔片，该片材或箔片可以施加于不同形状的表面。本发明还可提供用于如上所述改变流体流动的部件。保形流体流动几何形状的实施例是用于施加到例如机翼的表面以改变机翼空气流动的片材。所述部件包括柔性材料的片材，该片材的厚度较小，例如在50微米到150微米之间，在所述片材上已经构造有多个空气流动修正结构。所述片材可通过粘附或扩散结合或者将片材附接到结构的任何典型方法而容易地施加到现有结构。本文所述的流体流动几何形状可用于期望修正流体流动的许多场合，例如应用于涡轮叶片或水下机器。在另一方面中，本发明可提供保形天线和制造该天线的方法。天线结构可构建在适当的箔片或片材上(利用如上任一方面所述的添加制造)，因而保形天线可包括具有一体天线结构的箔片或片材。该保形天线可施加到部件的表面，例如船的桅杆，其中期望表面具有多个天线结构。本文所述的保形天线可例如用于改变结构的电磁分布。举例来说，可通过向表面施加适当的天线结构来改变结构的雷达反射性。
使用柔性材料作为用于天线结构的基层可允许生产可调谐的天线，例如通过使可调谐天线的基层变形以改变在所述层上构建的各种天线部件的空间关系。在另一方面中，本发明可提供一种通过分层添加构建材料形成三维物体的方法， 该方法包括以下步骤通过施加真空将可移除基层固定到用于通过分层添加构建材料形成三维物体的设备的构件支撑件上；在所述基层上形成物体的第一层，使该第一层锚固至所述基层；在所述第一层上形成多个后续层，直到形成所述三维物体；以及从所述设备的所述基层移除所述基层和所述三维物体。优选地，所述物体的所述第一层利用不能熔穿所述基层的束能量或束能量密度形成。因而，所述基层不会焊接或粘附到所述构件支撑件，从而保持所述构件支撑件完整。优选地，根据上述任一方法的方法可包括以下步骤形成部件的一到二十层之间， 优选一到十层之间所用的入射束能量密度低于生产后续层的入射束能量密度，即，利用较低的束能量密度或束能量生产置于所述基层上的初始层，然后利用形成期望部件所需的通常的束能量密度或束能量生产后续层。
下面参照附图描述本发明的优选实施方式，附图中图1是典型的SLM设备的构建室的示意图；图2示出了根据本发明的一个方面的固定到构件支撑件的基层；图3示出了安装在SLM设备中的图2的基层和构件支撑件；图4示出了根据图2形成在基层上的多个三维物体；图5示出了根据本发明的一个方面的固定到构件支撑件的基层；图6示出了根据本发明的一个方面的真空夹盘；图7示出了通过使用嵌入构件支撑件中的结构部来将构件固定到构件支撑件上的可选方法；并且图8示出了在从网状基层移除的工艺中的三维物体。
具体实施例方式图1示出了典型的选择性激光熔化设备10。该设备限定了在其中生产三维部件 30的构建室20，并且包括可降低的构建平台40，三维部件30被支撑在该构建平台40上。 构建室20还容纳有用于在构建平台的表面上散布粉末层55的粉末配送涂布设备50。光学模块60 (容纳在构建室内或构建室外)发出用于照射散布于构建表面45上的粉末的激光束65。构建平台40布置成可在构建筒75的孔70内下降，这样在物体30从连续粉末层逐步构件的同时允许构建表面45基本保持在机器内的相同位置。构建平台结合有构件支撑件和可移除地固定至构件支撑件的基层，物体30在其形成期间可锚固至基层。基层保护构件支撑件在构建部件时不与部件物理接触。图2示出了根据本发明的一个方面的构件支撑件和基层。构建平台40由不锈钢板构成，并且布置成可在构建筒的孔内下降。在构建平台的上表面41上布置有由铜板制成的构件支撑件100。铜由于其良好的导热性而用于构件支撑件的材料。在构件支撑件的上表面上固定有基层110。基层是100微米厚的箔片，并且通过夹具120固定在构件支撑件的表面上，夹具120紧固至构建平台并且使箔片在构件支撑件的上表面上被拉紧或张紧。箔片110可由任何材料制成，只要正在形成的物体粘附在该材料上即可。常常有利的是，箔片材料与形成正在形成物体的粉末是相同的成分，例如，如果正在形成的物体是航天工业常用的钛6铝4钒合金(Ti6AL4V)，那么有利的是箔片是Ti6AL4V合金制成的100微米厚的箔片。箔片和构建材料使用相同材料确保了在构造部件的初始阶段构建材料可锚固至基层箔片，此外可有助于防止部件或形成的物体受到基层中的劣质合金元素的污染。尽管在本具体实施例中使用箔片作为基层，但能够可选地使用网。相对于使用箔片，使用网可以提供额外的益处，如上所述。虽然在图2中图示了夹在构件支撑件的两侧上的箔片，但是容易想到，为了进行附加的限制，可以在构件支撑件的三侧或者构件支撑件的四个侧设置夹具。在使用时，箔片110被夹持元件夹到构建平台的表面上，该夹持元件在构件支撑件的一侧上将箔片限制在平台上，使箔片越过构件支撑件伸展，然后在构件支撑件的另一侧用第二夹持元件夹持箔片，使得有足够的张力将箔片的表面压在构件支撑件上。图3示出了商用纯钛箔片基层，该纯钛箔片基层通过夹持装置固定在SLM设备的构建室中的铜制构件支撑件上。在利用固体构建板的典型的SLM工艺中，通常利用相对较高的激光功率来生产部件的前几层，以确保前几层牢固地结合或熔合到支撑件上。然后以略低的激光功率生产构件的大部分。通过如本发明的各个方面所限定的那样使用基层，重要的是部件或构件的初始几层不会生产为使得部件粘附到基层下方的构件支撑件上。沉积初始几层而不 “烧穿”基层所需的功率将取决于许多因素，包括材料的类型、基层的厚度、材料的粒径、构件支撑件的热性质等等。因此可能有利的是，与构件的大部分相比，以相同的功率或者较低的功率生产初始几层，以减少构件穿过基层粘附到构件支撑件上的机会。在图4所示的实施例中，在MCP Realizer II选择性激光熔化机中，利用夹具系统将商用纯钛箔片作为基层固定到铜制的构件支撑件上。该机器具有250mmX250mm的构建区，并且操作200瓦的波长为1021纳米的镱纤维激光器。生产了由商用纯钛粉末制成的八个部件。采用的构建方案包括以70瓦的激光功率生产较低的十层。然后将激光功率增加至92瓦来生产部件的后续层。(申请人注意到如果在固体板上进行该构建，那么初始几层通常已经以较高的激光功率(例如121瓦)构建，之后将功率降低至92瓦用于后续层)。 使用该较低功率足以将部件的初始几层锚固到基层，使得可以成功地生成期望的部件几何形状(如图4所示)。一旦构件完成，就通过从构建平台松开箔片基层而将其迅速从设备移除。然后通过从部件剥离基层而移除基层。基层的柔性性质允许其通过剥离而从部件移除，或者在由于部件和基层之间的结合程度较高而使剥离失效时，通过撕下基层而从部件移除。因此，可迅速将部件从基层移除，并且将其传送至随后需要的任何修整操作。图5示出了根据本发明一个方面用于将基层固定至构件支撑件的可选方式。可以看到，基层510是固定在构件支撑件500上的柔性材料或箔片。基层在两端卷绕在第一辊 520和第二辊530上。辊允许根据需要调节基层中的张力，以将其固定在构件支撑件上。如图5所示使用张紧辊的另一优点在于，可以通过撕下或剥离将完成的部件从基层移除，然后可简单地向前卷收基层，使得用过的部分卷取在第一辊520上，同时将新的基层从第二辊530释放在构件支撑件上。这样的系统可提高更换效率。
图6示出了将基层固定至构件支撑件的另一方法。在该实施例中，构件支撑件是由栓接在一起的两个铜板制成的模块化部件。下铜板600限定了气体通道610和用于接收 0形环的边缘620。气体通道610穿过下板的边缘630限定，并且延伸到第一板的上表面的中央的碟状区域640。0形环650安置在下板的边缘620中，并且上板660紧固到其上。上板穿过其厚度限定有多个孔670。因而，当夹持在一起时，上板和下板以及其间的0形环形成了一个单元，该单元具有基本中空的内部以及通道610与孔670之间的气体连通。该结构或执行相同功能的其它类似结构可称为真空夹盘。在使用时，气体通道610联接到真空泵，因而从夹盘的中央部分除去气体(该气体可以是空气或者形成构建室内的环境的任何气体)。由于通道610和孔670气体连通，所以用经过多个孔670进入真空夹盘的气体来替换通过真空泵从通道610除去的气体。如果如图6所示，可移除的基层定位在真空夹盘的上表面上，那么由真空引起的压力差导致基层被固定到真空夹盘的表面上。这类系统可以是将基层施加到构件支撑件(即，真空夹盘)上的有效方法，特别是在基层为柔性材料的情况下。要注意，根据本发明的一个方面，基层不需要是与真空夹盘一起作用的柔性材料。真空夹盘例如优于夹具的一个优点是，基层只需简单地定位在真空夹盘上，并且施加真空以将基层固定而用于构建操作，从而消除了潜在的要求高精度的夹持操作。图7示出了将构件固定至构件支撑件的可选方法。构件支撑件800由可安装至构建平台(例如通过螺栓)的板组成。平台在上表面限定了多个切口部，例如T形或L形部， 基材(例如在构建商用纯钛产品时为商用纯钛)的对应配合部可置于所述切口部中。在使用中通过桥接嵌入部之间的间隙而形成部件的初始几层。一旦形成就通过滑动将这些部分从平台释放，并且从构件移除切口部。图8示出了通过SLS工艺在网状基层910上形成的三维物体900(在本例中为象棋的车)的具体实施方式
。网状基层在SLS设备中通过夹具固定，该夹具将网在构件表面上张紧。物体900在使其不完全焊接到网上的条件下形成。该方法已经在上面关于在箔片基层上形成物体进行了描述。从图8可以看到，物体900可通过将网从物体基部剥离而容易地从网910移除。
权利要求
1.一种用于通过分层添加构建材料而形成三维物体的设备，该设备包括 用于在形成期间支撑所述物体的构件支撑件；以及基层，所述基层可移除地固定到所述构件支撑件，并且所述三维物体在形成期间能够锚固到所述基层，其中所述基层是由能够供所述构建材料粘附的材料制成的金属网、膜或箔片。
2.根据权利要求1所述的设备，还包括用于将所述基层置于张力下的张紧装置。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述基层的厚度小于500微米，优选小于250 微米。
4.根据权利要求1、2或3所述的设备，其中所述基层的厚度在50微米到150微米之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述基层具有与所述构建材料基本相同的化学成分。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，该设备用于从构建材料粉末形成物体，还包括用于选择性地结合粉末区域以形成物体的装置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，该设备用于通过选择性激光熔化、选择性激光烧结、电子束熔化或电子束烧结来生产物体。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括用于将所述基层固定至所述构件支撑件并且/或者用于张紧所述基层的夹具。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括用于张紧所述基层的辊装置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述基层通过可解除的物理结合， 例如粘合、焊接或铜焊结合或者类似的热结合，而固定至所述构件支撑件。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述构件支撑件包括高导热材料， 特别是铜或铜合金。
12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述构件支撑件结合有冷却装置， 例如水冷却通道。
13.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述基层能够在形成之后从所述物体剥离。
14.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述构件支撑件具有圆角边缘以减少所述基层的变形。
15.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述基层固定到所述构件支撑件， 以提供热连接。
16.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述构件支撑件和所述基层由不相似的材料制成。
17.—种通过分层添加构建材料形成三维物体的方法，该方法包括以下步骤 将可移除的基层固定到用于通过分层添加构建材料形成三维物体的设备的构件支撑件上；在所述基层上形成物体的第一层，使该第一层锚固至所述基层； 在所述第一层上形成多个后续层，直到形成所述三维物体；以及从所述设备的所述基层移除所述基层和所述三维物体，其中，所述基层是由能够供所述构建材料粘附的材料制成的金属网、膜或箔片。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，通过选择性激光熔化、选择性激光烧结、电子束熔化或电子束烧结来形成所述物体.
19.根据权利要求17或18所述的方法，进一步包括从所述三维物体剥离所述基层的步马聚ο
20.根据权利要求17或18所述的方法，进一步包括在所述三维物体周围撕下或切下所述基层，并且任选地通过机械和/或化学工艺从所述物体移除所述基层的步骤。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其中，所述基层通过施加夹具而固定至所述构件支撑件。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，其中，所述基层的厚度小于500微米， 优选小于250微米，特别优选地在50微米到150微米之间。
23.—种产品，包括柔性网、片材或箔片，具有结合到该柔性网、片材或箔片的表面中的结构，其中所述结构通过添加制造工艺形成。
24.根据权利要求23所述的产品，其中，所述结构被设计成改变流体流动，例如空气流动。
25.根据权利要求M所述的产品，该产品用于使空气流动在飞行器机翼或机翼的一部分上保形或改变。
26.根据权利要求23所述的产品，其中，所述结构被设计成用作天线。
27.根据权利要求沈所述的产品，该产品是用于施加到一表面的可保形的天线。
28.根据权利要求沈所述的产品，该产品是可调谐的天线。
29.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一层利用不能熔穿所述基层的束能量或束能量密度形成。
30 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，形成先形成的层的前一到二十层之间，优选前一到十层之间所用的入射束能量密度低于生产后续层的入射束能量密度。
31.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括张紧所述基层使其足够刚硬以锚固所述三维物体的步骤。
32.—种基本如本文参照附图所述的设备。
33.一种基本如本文参照附图所述的方法。
34.一种基本如本文参照附图所述的产品。
35.一种用于通过分层添加构建材料而形成三维物体的设备，该设备包括 用于在形成期间支撑所述物体的构件支撑件；以及基层，所述基层可移除地固定到所述构件支撑件，并且所述物体在形成期间可锚固到所述基层，其中所述基层在形成期间在其固定到所述构件支撑件上之前，并不刚硬到足以锚固所述物体。
36.一种通过分层添加构建材料形成三维物体的方法，该方法包括以下步骤 将可移除的基层固定到用于通过分层添加构建材料形成三维物体的设备的构件支撑件上；在所述基层上形成物体的第一层，使该第一层锚固至所述基层；在所述第一层上形成多个后续层，直到形成所述三维物体；以及从所述设备的所述基层移除所述基层和所述三维物体，其中，所述基层在形成期间在其固定到所述构件支撑件上之前，并不刚硬到足以锚固所述物体。
全文摘要
一种用于通过分层添加构建材料而形成三维物体(30)的设备(10)，该设备具有用于在形成期间支撑所述物体(30)的构件支撑件(100)、以及可移除的金属基层(110)，该基层呈网、膜、片材或箔片的形式。所述基层(110)可移除地固定到所述构件支撑件(100)。
文档编号B29C67/00GK102196893SQ200980143099
公开日2011年9月21日 申请日期2009年10月30日 优先权日2008年10月30日
发明者克里斯·萨克利夫, 西蒙·彼得·斯科特 申请人:Mtt技术有限公司