Аддитивное производство посредством пространственно регулируемого сплавления материала - RU2018103772A
Код документа: RU2018103772A
Формула
1. Способ аддитивного производства, предусматривающий:
воздействие на слой материала одной или нескольких проекций энергии лазерного излучения, при этом по меньшей мере одна из одной или нескольких проекций энергии лазерного излучения представляет собой линейную проекцию, характеризующуюся по существу линейной формой, при этом линейная проекция может быть получена путем совмещения друг с другом более чем одного линейного источника энергии лазерного излучения, каждый из которых имеет длину, которая меньше длины линейной проекции;
сплавление по меньшей мере части слоя материала путем воздействия на слой материала одной или нескольких проекций энергии лазерного излучения; и
перемещение одной или нескольких проекций энергии лазерного излучения относительно слоя материала таким образом, чтобы выполнить сплавление части слоя материала с образованием требуемой формы.
2. Способ по п. 1, в котором интенсивность линейной проекции является постоянной вдоль длины линейной проекции.
3. Способ по п. 2, дополнительно предусматривающий изменение по меньшей мере одного из длины и ширины линейной проекции при перемещении одной или нескольких проекций энергии лазерного излучения.
4. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере одна из одной или нескольких проекций энергии лазерного излучения представляет собой точечную проекцию.
5. Способ по п. 4, дополнительно предусматривающий перемещение точечной проекции относительно линейной проекции при перемещении одной или нескольких проекций энергии лазерного излучения относительно слоя материала.
6. Способ по п. 4, в котором воздействие на слой материала линейной проекции нагревает по меньшей мере часть слоя материала до первой температуры, которая ниже температуры плавления слоя материала, и воздействие на слой материала точечной проекции нагревает часть слоя материала до второй температуры, которая выше температуры плавления слоя материала.
7. Способ по п. 1, дополнительно предусматривающий модулирование интенсивности линейной проекции вдоль по меньшей мере одного из длины линейной проекции и ширины линейной проекции.
8. Способ по п. 7, в котором интенсивность линейной проекции модулируют в соответствии с требуемой схемой при перемещении одной или нескольких проекций энергии лазерного излучения относительно слоя материала.
9. Способ по п. 7, в котором интенсивность линейной проекции модулируют таким образом, чтобы менее приблизительно 50% области, на которую воздействует линейная проекция, нагревались до температуры выше температуры плавления слоя материала.
10. Способ по п. 7, в котором интенсивность линейной проекции модулируют таким образом, чтобы от приблизительно 25% до приблизительно 75% области, на которую воздействует линейная проекция, нагревались до температуры выше температуры плавления слоя материала.
11. Способ по п. 7, дополнительно предусматривающий координацию модулирования интенсивности линейной проекции с перемещением линейной проекции относительно слоя материала таким образом, чтобы воздействовать на слой материала в соответствии с требуемой двухмерной схемой подачи энергии лазерного излучения.
12. Способ по п. 11, в котором двухмерная схема представляет собой по меньшей мере одну из схемы «зебра» и схемы «шахматная доска».
13. Способ по п. 7, в котором интенсивность линейной проекции модулируют при помощи по меньшей мере одного из светового клапана с дифракционной решеткой и плоского светового модулятора.
14. Способ по п. 1, в котором сплавление части слоя материала включает в себя расплавление части слоя материала.
15. Способ по п. 1, в котором слой материала включает в себя по меньшей мере одно из порошка, листа материала и ткани.
16. Способ по п. 15, в котором порошок включает в себя по меньшей мере одно из металлических частиц, керамических частиц и полимерных частиц.
17. Способ по п. 15, в котором слой материала дополнительно включает в себя наноструктуры, смешанные с порошком.
18. Способ по п. 17, в котором наноструктуры представляют собой углеродные наноструктуры, включающие в себя по меньшей мере одно из фуллеренов, углеродных нанотрубок и графеновых листов.
19. Способ по п. 15, в котором порошок включает в себя частицы с размером от 0,01 микрометра до 100 микрометров.
20. Способ по п. 19, в котором порошок включает в себя частицы с размером от 1 микрометра до 100 микрометров.
21. Способ по п. 19, в котором порошок включает в себя частицы с размером от 10 микрометров до 1 миллиметра.
22. Способ по п. 1, дополнительно предусматривающий обеспечение наличия слоя материала на поверхности сборки.
23. Способ по п. 22, в котором обеспечение наличия слоя материала включает в себя нанесение слоя материала при помощи по меньшей мере одного из системы распределения порошка, системы струйного нанесения, системы электрогидродинамического нанесения и устройства для формования под давлением.
24. Способ по п. 1, дополнительно предусматривающий измерение по меньшей мере одного свойства слоя материала, а также регулировку по меньшей мере одного из интенсивности одной или нескольких проекций лазера и перемещения одной или нескольких проекций лазера на основе по меньшей мере одного измеренного свойства.
25. Способ по п. 24, в котором по меньшей мере одно свойство слоя материала измеряют при помощи по меньшей мере одного из оптической камеры, оптического датчика расстояния, инфракрасного датчика, инфракрасной камеры, акустического датчика, датчика рентгеновского излучения или ультразвукового датчика.
26. Способ по п. 25, в котором по меньшей мере одно свойство представляет собой температуру слоя материала.
27. Способ по п. 25, в котором по меньшей мере одно свойство представляет собой высоту слоя материала.
28. Способ аддитивного производства, предусматривающий:
обеспечение наличия слоя материала на поверхности сборки, при этом слой материала включает в себя первый материал, характеризующийся первой температурой плавления, и второй материал, характеризующийся второй температурой плавления, которая больше первой температуры плавления;
воздействие на первый и второй материалы одной или нескольких проекций энергии лазерного излучения, при этом по меньшей мере одна из одной или нескольких проекций энергии лазерного излучения представляет собой линейную проекцию, характеризующуюся по существу линейной формой, и указанное воздействие на первый и второй материалы проекций энергии лазерного излучения нагревает первый и второй материалы до температуры, которая превышает первую температуру плавления и меньше второй температуры плавления; и сплавление по меньшей мере части первого материала путем воздействия на первый и второй материалы одной или нескольких проекций энергии лазерного излучения.
29. Способ по п. 28, в котором первый и второй материалы располагают на поверхности сборки в соответствии по меньшей мере с одним из требуемой формы и требуемого состава.
30. Способ по п. 28, в котором первый и второй материалы включают в себя по меньшей мере одно из металлического порошка, керамического порошка и полимерного порошка.
31. Способ по п. 30, в котором первый материал включает в себя металлический порошок, и второй материал включает в себя керамический порошок.
32. Способ по п. 28, дополнительно предусматривающий перемещение одной или нескольких проекций энергии лазерного излучения относительно слоя материала.
33. Способ по п. 28, в котором по меньшей мере один из первого и второго материалов включают в себя наноструктуры.
34. Способ по п. 33, в котором наноструктуры представляют собой углеродные наноструктуры, включающие в себя по меньшей мере одно из фуллеренов, углеродных нанотрубок и графеновых листов.
35. Способ по п. 28, в котором по меньшей мере один из первого материала и второго материала включает в себя частицы порошка с размером от 0,01 микрометра до 100 микрометров.
36. Способ по п. 35, в котором порошок включает в себя частицы с размером от 1 микрометра до 100 микрометров.
37. Способ по п. 35, в котором порошок включает в себя частицы с размером от 10 микрометров до 1 миллиметра.
38. Способ по п. 28, в котором обеспечение наличия слоя материала на поверхности сборки включает в себя нанесение слоя материала при помощи по меньшей мере одного из системы распределения порошка, системы струйного нанесения, системы электрогидродинамического нанесения и устройства для формования под давлением.
39. Способ по п. 38, в котором первый и второй материалы отдельно наносят на поверхность сборки.
40. Способ по п. 28, дополнительно предусматривающий измерение по меньшей мере одного свойства слоя материала, а также регулировку по меньшей мере одной из интенсивности одной или нескольких проекций лазера на основе по меньшей мере одного измеренного свойства.
41. Способ по п. 40, в котором по меньшей мере одно свойство слоя материала измеряют при помощи по меньшей мере одного из оптической камеры, оптического датчика расстояния, инфракрасного датчика, инфракрасной камеры, акустического датчика, датчика рентгеновского излучения или ультразвукового датчика.
42. Способ по п. 41, в котором по меньшей мере одно свойство представляет собой температуру по меньшей мере одного из первого материала и второго материала.
43. Способ по п. 41, в котором по меньшей мере одно свойство представляет собой высоту слоя материала.
44. Устройство для аддитивного производства, содержащее: поверхность сборки;
систему нанесения материала, выполненную с возможностью нанесения слоя материала на поверхность сборки;
источники энергии лазерного излучения, выполненные с возможностью воздействия проекциями энергии лазерного излучения на слой материала, при этом воздействие на слой материала проекциями энергии лазерного излучения сплавляет по меньшей мере часть слоя материала, и при этом каждый из источников энергии лазерного излучения выполнен с возможностью образования линейной проекции, характеризующейся по существу линейной формой, при этом линейная проекция может быть получена путем совмещения друг с другом линейных источников энергии лазерного излучения, каждый из которых имеет длину, которая меньше длины линейной проекции.
45. Устройство по п. 44, в котором поверхность сборки расположена внутри камеры.
46. Устройство по п. 45, в котором камера характеризуется наличием контролируемой атмосферы.
47. Устройство по п. 45, в котором система нанесения материала расположена внутри камеры.
48. Устройство по п. 45, в котором источники энергии лазерного излучения расположены снаружи камеры, и энергия лазерного излучения проходит через проем в одной поверхности камеры.
49. Устройство по п. 44, в котором система нанесения материала включает в себя по меньшей мере одно из системы распределения порошка, системы струйного нанесения, системы электрогидродинамического нанесения и устройства для формования под давлением.
50. Устройство по п. 44, в котором система нанесения материала выполнена с возможностью нанесения по меньшей мере одного из металлического материала, керамического материала, полимерного материала и жидкого материала.
51. Устройство по п. 44, в котором поверхность сборки выполнена с возможностью перемещения относительно источников энергии лазерного излучения.
52. Устройство по п. 44, дополнительно содержит по меньшей мере один лазерный источник выполненный с возможностью образования точечной проекции.
53. Устройство по п. 44, дополнительно содержащее модулятор интенсивности, связанный с источниками энергии лазерного излучения.
54. Устройство по п. 53, в котором модулятор интенсивности включает в себя по меньшей мере одно из светового клапана с дифракционной решеткой и плоского светового модулятора.
55. Устройство по п. 44, дополнительно содержащее вторую поверхность сборки, при этом один или несколько источников энергии лазерного излучения выполнены с возможностью воздействия одной или несколькими проекциями энергии лазерного излучения на материал, расположенный на каждой из поверхности сборки и второй поверхности сборки, и вторая поверхность сборки выполнена с возможностью перемещения относительно первой поверхности сборки.
56. Устройство по п. 44, дополнительно содержащее систему на основе зеркал, связанную с источниками энергии лазерного излучения и выполненную с возможностью регулировки положения проекций энергии лазерного излучения относительно поверхности сборки.
57. Способ по п. 1, дополнительно включающий нагревание по меньшей мере части слоя материала до первой температуры, которая ниже температуры плавления слоя материала, немодулированной линейной проекцией, и нагревание части слоя материала до второй температуры, которая выше температуры плавления слоя материала, модулированной линейной проекцией.
58. Устройство по п. 44, дополнительно содержит немодулированную линейную проекцию, выполненную с возможностью нагревать по меньшей мере часть слоя материала до первой температуры, которая ниже температуры плавления слоя материала, и модулированную линейную проекцию, выполненную с возможностью нагревать часть слоя материала до второй температуры, которая выше температуры плавления слоя материала.
