Способ и устройство для дозирования формирующего материала при генеративном методе изготовления - RU2018100902A
Код документа: RU2018100902A
Формула
1. Способ изготовления по меньшей мере одного трехмерного объекта (3) в конструкционном поле (22) путем постепенного послойного отверждения порошкообразного формирующего материала (18), включающий в себя следующие этапы:
a) нанесение слоя (31) порошкообразного формирующего материала (18) с предварительно заданной толщиной d2 на уже нанесенный перед этим слой формирующего материала, который был отвержден в одной области, соответствующей по меньшей мере части поперечного сечения указанного по меньшей мере одного объекта (3), причем для нанесения формирующего материала (18) устройство (5, 15) для нанесения слоя перемещают в предварительно заданном направлении (B) по уже нанесенному перед этим слою, в частности, по указанной уже отвержденной области, и
b) отверждение нанесенного на этапе a) порошкообразного формирующего материала (18) в одной области нанесенного слоя, которая соответствует по меньшей мере части поперечного сечения этого по меньшей мере одного трехмерного объекта (3),
причем этапы a) и b) многократно повторяют до тех пор, пока не будут отверждены все поперечные сечения указанного по меньшей мере одного трехмерного объекта (3),
причем перед нанесением слоя согласно этапу a) на отвержденной области толщиной d1 в нанесенном перед этим слое определяют максимум (MAX) произведения протяженности этой отвержденной области в направлении (В) движения устройства (5) для нанесения слоя на толщину d1 слоя, причем d1 представляет собой толщину слоя перед отверждением, и
при нанесении этого слоя на этапе a) дополнительно к необходимому для слоя толщиной d2 количеству порошка (P1) предоставляют по меньшей мере дополнительное количество порошка (P2), которое пропорционально значению максимума (MAX).
2. Способ по п. 1, при котором для определения максимума (MAX) осуществляется доступ к компьютеризированной модели указанного по меньшей мере одного создаваемого объекта (3).
3. Способ по п. 1 или 2, при котором для определения максимума (MAX) выполняют компьютеризированное разложение на n полос той области нанесенного перед этим слоя, по которой должно проходить устройство (5, 15) для нанесения слоя, причем n > 1, и указанные полосы проходят в направлении (В) движения устройства (5, 15) для нанесения слоя,
причем определяют протяженность xi отвержденной области толщиной d1 в направлении (В) движения устройства (5, 15) для нанесения слоя в каждой полосе i, причем 1≤i≤n, и
максимальное значение вычисленных для каждой полосы произведений протяженности xi отвержденной области в направлении (В) движения устройства (5, 15) для нанесения слоя на толщину d1 слоя используют как максимум (MAX).
4. Способ по п. 3, при котором на этапе a) на уже нанесенный перед этим слой формирующего материала наносят слой толщиной d2, который имеет k отвержденных областей с k различными значениями толщины dj слоя, причем 1≤j≤k, и k - натуральное число больше 1,
причем вычисленные для каждой полосы произведения протяженностей xj отвержденных областей j в этой полосе в направлении (В) движения устройства (5, 15) для нанесения слоя на соответствующие значения толщины dj слоя (B) суммируют, и максимальное из вычисленных таким образом значений для каждой полосы принимают за максимум (MAX).
5. Способ по любому из пп. 1-4, при котором для определения протяженности отвержденной области определенной толщины в направлении (В) движения устройства (5, 15) для нанесения слоя выполняют суммирование протяженностей не взаимосвязанных отдельных зон этой области в направлении (В) движения устройства (5) для нанесения слоя.
6. Способ по любому из пп. 1-5, при котором значение объема дополнительного количества порошка (P2) выбирают по меньшей мере равным значению произведения максимума (MAX) на коэффициент (PV) уплотнения порошка и на протяженность (LBF) нанесенного перед этим слоя порошка в направлении, перпендикулярном направлению движения устройства (5, 15) для нанесения слоя,
причем коэффициент (PV) уплотнения порошка характеризует процентную усадку толщины слоя формирующего материала (18) при отверждении и предпочтительно определяется эмпирическим путем в ходе предварительных испытаний для используемого порошкообразного формирующего материала (18).
7. Дозирующее устройство для использования в устройстве для изготовления трехмерного объекта (3) путем послойного отверждения порошкообразного формирующего материала (18) внутри конструкционного поля (22), содержащем перемещаемое по конструкционному полю (22) устройство (5, 15) для нанесения слоя формирующего материала (18) в этом конструкционном поле (22),
причем это дозирующее устройство содержит множество устройств (12b, 17a, 17b) подачи порошка, которые, примыкая друг к другу, расположены перпендикулярно направлению движения устройства (5, 15) для нанесения слоя.
8. Дозирующее устройство по п. 7, причем устройства (12b, 17a, 17b) подачи порошка выполнены таким образом, что они для одного нанесения слоя устройством (5, 15) для нанесения слоя могут подавать отличающиеся друг от друга объемы порошкообразного формирующего материала (18) в направлении, перпендикулярном направлению (В) движения.
9. Дозирующее устройство по п. 7 или 8, причем по меньшей мере в одном из устройств (17a, 17b) подачи порошка, предпочтительно во всех устройствах (17a, 17b) подачи порошка во время движения устройства для нанесения слоя (15) обеспечена возможность включения и/или отключения подачи формирующего материала.
10. Дозирующее устройство по любому из пп. 7-9, причем по меньшей мере одно из устройств (17a, 17b) подачи порошка, предпочтительно все устройства (17a, 17b) подачи порошка в направлении движения устройства для нанесения слоя разделены на отдельные камеры, и обеспечена возможность подачи порошкообразного формирующего материала по выбору из одной из этих отдельных камер.
11. Дозирующее устройство по п. 10, в котором устройство подачи порошка в направлении движения устройства для нанесения слоя, разделенное на отдельные камеры (170a, 170b, 180a-180c, 190a, 190b), выполнено таким образом, что за счет перемещения этого устройства подачи порошка нижняя сторона каждой из отдельных камер позиционируется над выполненным в этом устройстве для нанесения слоя выпускным отверстием (175), через которое при нанесении слоя формирующий материал (18) подается на конструкционное поле (22).
12. Дозирующее устройство по п. 11, в котором несколько устройств подачи порошка установлены с возможностью совместного перемещения.
13. Дозирующее устройство по п. 10 или 11, в котором имеющееся в устройстве для нанесения слоя выпускное отверстие разделено на несколько выпускных отверстий, расположенных рядом друг с другом перпендикулярно направлению движения, предпочтительно так, что каждому устройству подачи порошка соответствует отдельное выпускное отверстие.
14. Дозирующее устройство по любому из пп. 11-13, в котором движение одного устройства подачи порошка для позиционирования нижних сторон его отдельных камер над выпускным отверстием реализовано за счет поворачивания этого устройства подачи порошка вокруг поворотной оси (151, 181), проходящей перпендикулярно направлению движения устройства для нанесения слоя.
15. Дозирующее устройство по любому из пп. 11-14, в котором движение одного устройства подачи порошка для позиционирования нижних сторон его отдельных камер над выпускным отверстием реализовано за счет перемещения этого устройства подачи порошка параллельно направлению движения устройства для нанесения слоя.
16. Узел определения потребности в порошке для определения потребности в формирующем материале при изготовлении по меньшей мере одного трехмерного объекта (3) в конструкционном поле (22) путем постепенного послойного отверждения порошкообразного формирующего материала (18), причем этот узел определения потребности в порошке содержит:
входной узел для параметров слоя;
узел назначения количества порошка, выполненный таким образом, что он по полученным через входной узел для параметров слоя данным о частично отвержденном слое порошка толщиной d1 и по полученной через этот входной узел для параметров слоя информации о направлении движения устройства (5) для нанесения слоя в устройстве для изготовления по меньшей мере одного трехмерного объекта (3) путем постепенного послойного отверждения порошкообразного формирующего материала определяет максимум (MAX) произведения протяженности этой отвержденной области в частично отвержденном слое в направлении (В) движения устройства (5) для нанесения слоя на толщину d1 слоя и
для нанесения слоя толщиной d2, который при изготовлении следует за указанным частично отвержденным слоем, устанавливает дополнительное количество порошка (P2), которое пропорционально значению максимума (MAX); и
узел выдачи дополнительного количества порошка.
17. Устройство для изготовления по меньшей мере одного трехмерного объекта (3) путем постепенного послойного отверждения порошкообразного формирующего материала (18) внутри конструкционного поля (22), содержащее
перемещаемое по конструкционному полю (22) устройство (5) для нанесения слоя толщиной d2 формирующего материала (18) на уже нанесенный перед этим слой формирующего материала, который был отвержден в одной области, соответствующей по меньшей мере части поперечного сечения этого по меньшей мере одного объекта (3),
дозирующее устройство (12, 17), пригодное для предоставления того количества порошкообразного формирующего материала, которое необходимо для нанесения слоя толщиной d2 с помощью устройства (5, 15, 150, 180) для нанесения слоя,
отверждающее устройство (8) для отверждения порошкообразного формирующего материала (18) в одной области, которая соответствует по меньшей мере части поперечного сечения этого по меньшей мере одного трехмерного объекта (3), и
управляющий блок (11) для управления устройством (5, 15, 150, 180) для нанесения слоя, дозирующим устройством (12, 17) и отверждающим устройством (8),
причем управляющий блок (11) выполнен таким образом, что он перед управлением устройством (5, 15, 150, 180) для нанесения слоя определяет максимум (MAX) произведения протяженности отвержденной области толщиной d1 в отвержденном перед этим слое в направлении (В) движения устройства (5, 15, 150, 180) для нанесения слоя на толщину d1 слоя, причем d1 представляет собой толщину слоя перед отверждением, и
причем управляющий блок (11) выполнен с возможностью осуществления способа по любому из пп. 1-6.
18. Устройство для изготовления по п. 17, причем это устройство для изготовления содержит дозирующее устройство по любому из пп. 7-15.
19. Устройство для изготовления по п. 18,
причем управляющий блок (11) для определения производит компьютеризированное разложение на n полос той области нанесенного перед этим слоя, по которой будет проходить устройство (5, 15, 150, 180) для нанесения слоя, причем n>1, и эти полосы проходят в направлении (В) движения устройства (5, 15, 150, 180) для нанесения слоя,
причем каждой полосе или нескольким полосам придано одно устройство (12b, 17a, 17b) подачи порошка, и протяженность привязанных к этому одному устройству (12b, 17a, 17b) подачи порошка полос в направлении, перпендикулярном направлению движения устройства (5, 15, 150, 180) для нанесения слоя, равна протяженности этого устройства (12b, 17a, 17b) подачи порошка в направлении, перпендикулярном направлению движения устройства (5, 15, 150, 180) для нанесения слоя.
20. Компьютерная программа, которая при ее выполнении в компьютере в состоянии управлять устройством для изготовления трехмерного объекта (3) путем постепенного послойного отверждения порошкообразного формирующего материала (18) таким образом, что она реализует способ по любому из пп. 1-6, в частности, если эта компьютерная программа выполняется в устройстве для изготовления по любому из пп. 17-19.
