Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2685328C1 - Device for layer-by-layer manufacturing of three-dimensional articles from two and more powder components - Google Patents

Device for layer-by-layer manufacturing of three-dimensional articles from two and more powder components Download PDF

Info

Publication number
RU2685328C1
RU2685328C1 RU2018130126A RU2018130126A RU2685328C1 RU 2685328 C1 RU2685328 C1 RU 2685328C1 RU 2018130126 A RU2018130126 A RU 2018130126A RU 2018130126 A RU2018130126 A RU 2018130126A RU 2685328 C1 RU2685328 C1 RU 2685328C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
powder
leveling
feeders
construction platform
Prior art date
Application number
RU2018130126A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Григорьевич Сапрыкин
Дмитрий Леонидович Сапрыкин
Владимир Васильевич Дубовцев
Александр Владимирович Балдин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
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 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority to RU2018130126A priority Critical patent/RU2685328C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2685328C1 publication Critical patent/RU2685328C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: manufacturing technology.
SUBSTANCE: invention relates to a device for layer-by-layer manufacturing of three-dimensional articles and can be used for production of three-dimensional articles from two or more dissimilar powder components. Device comprises a construction chamber, a construction platform, powder feeders, a laser device for programmable layer-by-layer laser fusion of a given region in each layer, device for leveling powder layer on construction platform, powder removal device from layer. Device for leveling the powder layer on the construction platform is made in the form of a beam placed in guides, with which a leveling element is connected. Device for removal of powder from layer is made vacuum with inlet slot hole and is fixed to beam of device for leveling powder layer, powder feeders are made with slotted outlet holes, beam is made with slot channel, wherein inlet slot of device to remove powder from layer, leveling element, slot channel of beam and outlet holes of feeders are parallel to each other.
EFFECT: higher accuracy of geometric dimensions of manufactured three-dimensional item.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области лазерной обработки материалов и может быть использовано при изготовлении объемных изделий из разнородных материалов.The invention relates to the field of laser processing of materials and can be used in the manufacture of bulk products from dissimilar materials.

Известно устройство (прототип) для послойного изготовления объемных изделий из двух или более порошковых компонентов, включающее камеру построения с системой поддержания в камере рабочей среды, платформу построения, порошковые питатели, лазерное устройство для послойного лазерного сплавления заданной области в каждом слое, устройство разравнивания слоя порошка на платформе построения с разравнивающим элементом, устройство удаления порошка из слоя, причем устройство разравнивания слоя порошка на платформе построения выполнено в виде балки, размещенной в направляющих, с которой соединен разравнивающий элемент (Патент РФ №2401180, МПК B22F 3/105, В23К 26/16, 2008).A device (prototype) for layer-by-layer manufacturing of bulk products from two or more powder components is known, including a building chamber with a support system in the chamber of the working environment, a building platform, powder feeders, a laser device for layer-by-layer laser fusion of a given area in each layer, a device for leveling the powder layer on the construction platform with a screed element, a device for removing powder from the layer, and the device for leveling the powder layer on the construction platform is made to beams, placed in the guide, which is connected with a flattening member (RF Patent №2401180, IPC B22F 3/105, V23K 26/16, 2008).

Это устройство позволяет получить сплавленные области из различных порошков, лежащие в одном слое.This device allows you to get the fused region of different powders, lying in the same layer.

Однако данное устройство имеет следующие недостатки. При помещении в каждый слой следующего компонента после сплавления предыдущего, требуется тщательная очистка слоя от предыдущего порошка не подвергнувшегося сплавлению.However, this device has the following disadvantages. When the next component is placed in each layer after the alloying of the previous one, thorough cleaning of the layer from the previous powder not subjected to the alloying is required.

Для удаления порошка, не подвергнувшегося сплавлению, из области из различных порошков, лежащие в одной горизонтальной плоскости - в одном слое, необходимо перемещать платформу построения, что сказывается на точности геометрических размеров изготовляемого объемного изделия. Устройство удаления порошка из слоя, которое перемещают перпендикулярно направлению движения устройства разравнивания слоя, требует отдельного привода, что усложняет конструкцию и увеличивает габариты камеры построения.To remove a powder that has not undergone fusion from a region of different powders that lie in the same horizontal plane — in one layer, it is necessary to move the construction platform, which affects the accuracy of the geometric dimensions of the volumetric product being manufactured. The device for removing powder from the layer, which is moved perpendicular to the direction of movement of the layer leveling device, requires a separate drive, which complicates the design and increases the dimensions of the building chamber.

Результат, для достижения которого направлено данное техническое решение, заключается в упрощении конструкции с одновременным повышением точности геометрических размеров изготовляемого объемного изделия.The result, in order to achieve which this technical solution is aimed, is to simplify the design while at the same time increasing the accuracy of the geometrical dimensions of the manufactured volumetric product.

Указанный результат достигается за счет того, что в устройстве прототипе сделаны изменения, а именно: устройство удаления порошка из слоя выполнено вакуумным со входным щелевым отверстием, порошковые питатели выполнены со щелевыми выпускными отверстиями, балка выполнена со щелевым каналом, причем входное щелевое отверстие вакуумного устройства, разравнивающий элемент, щелевой канал балки и выпускные отверстия питателей выполнены параллельными между собой.This result is achieved due to the fact that changes are made in the prototype device, namely: a device for removing powder from a layer is made vacuum with an inlet slit opening, powder feeders are made with slit outlets, the beam is made with a slit channel, and the inlet slit of the vacuum device, the leveling element, the slotted channel of the beam and the outlet openings of the feeders are made parallel to each other.

Пример выполнения заявляемого устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено заявляемое устройство, на фиг. 2, 3 - вид А и разрез Б-Б, соответственно.An exemplary embodiment of the inventive device is illustrated by drawings, where in FIG. 1 the inventive device is shown, in FIG. 2, 3 - view A and section BB, respectively.

Устройство для послойного изготовления объемных изделий из двух или более порошковых компонентов включает камеру построения 1, систему поддержания в камере рабочей среды 2, платформу построения 3, порошковые питатели 4, 5, 6, лазерное устройство 7 для послойного лазерного сплавления заданной области в каждом слое 8, устройство 9 разравнивания слоя порошка на платформе построения, вакуумное устройство 10 удаления порошка из слоя. Устройство разравнивания слоя порошка выполнено в виде размещенной в направляющих 11 балки 12, с которой соединен разравнивающий элемент 13. Вакуумное устройство 10 удаления порошка из слоя скреплено с балкой 12 устройства разравнивания слоя порошка.A device for layer-by-layer manufacturing of volumetric products from two or more powder components includes a building chamber 1, a system for maintaining a working medium 2 in the chamber, a building platform 3, powder feeders 4, 5, 6, a laser device 7 for layer-by-layer laser fusion of a given area in each layer 8 , a device for leveling a layer of powder on a building platform, a vacuum device 10 for removing powder from a layer. The leveling device of the powder layer is made in the form of a beam 12 placed in the guides 11, to which the leveling element 13 is connected. The vacuum device 10 for removing powder from the layer is bonded to the beam 12 of the leveling device of the powder layer.

Вакуумное устройство 10 удаления порошка из слоя выполнено со входным щелевым отверстием 14, порошковые питатели выполнены со щелевыми выпускными отверстиями 15, 16, 17, балка выполнена со щелевым вертикальным каналом 18. входное щелевое отверстие 14 вакуумного устройства, разравнивающий элемент 13, щелевой в канал 18 балки 12 и выпускные отверстия 15, 16, 17 питателей выполнены параллельными между собой.The vacuum device 10 for removing powder from the layer is made with an inlet slit hole 14, powder feeders are made with slit outlet holes 15, 16, 17, the beam is made with a slit vertical channel 18. The entrance slit hole 14 of the vacuum device, leveling element 13, slit into channel 18 beams 12 and outlet holes 15, 16, 17 feeders are made parallel to each other.

Платформа построения размещена в корзине 19. Для удаления излишнего порошка при формировании слоя предусмотрен контейнер 20. Для транспортирования порошка от устройства 10 после удаления его из слоя предусмотрен трубопровод 21.The construction platform is placed in the basket 19. A container 20 is provided to remove excess powder when forming the layer. A pipeline 21 is provided for transporting the powder from the device 10 after removing it from the layer.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Устройство разравнивания слоя порошка на платформе построения 3 перемещают к соответствующему выпускному отверстию питателя для подачи порошкового компонента через канал 18 балки 12 к разравнивающему элементу 13.The leveling device layer of powder on the platform 3 build to the corresponding outlet of the feeder for feeding the powder component through the channel 18 of the beam 12 to the leveling element 13.

На платформе построения, находящейся в некотором исходном положении после сплавления слоя из первого порошкового компонента, производится удаление порошка, не подвергнувшегося сплавлению в плоскости слоя. Затем производят нанесение слоя второго порошкового компонента и его сплавление с последующим удалением порошка, который не подвергся сплавлению. В случае наличия более двух компонентов процесс повторяют. При этом платформа построения находится в неподвижном состоянии.On the construction platform, which is in a certain initial position after the alloying of the layer from the first powder component, the powder is removed that was not subjected to alloying in the plane of the layer. Then produce a layer of the second powder component and its fusion with the subsequent removal of the powder, which is not subjected to fusion. If there are more than two components, the process is repeated. In this case, the construction platform is stationary.

Затем платформу построения опускают на величину последующего слоя и процесс повторяют.Then the construction platform is lowered by the amount of the subsequent layer and the process is repeated.

Так как устройство удаления порошка из слоя выполнено вакуумным со входным щелевым отверстием, всасывание порошка в щелевое отверстие происходит вертикально, и при сложной конфигурации изготавливаемого изделия, не возникает «мертвых зон», из которых затруднено удаление порошка.Since the device for removing powder from a layer is made vacuum with an inlet slit opening, the powder is sucked into the slit hole vertically, and with a complex configuration of the product being manufactured, there are no “dead zones” from which the removal of powder is difficult.

Каждый из компонентов не подвергнувшегося сплавлению подается в трубопровод 21 раздельно и поэтому возможен сбор каждого из компонентов в отдельный контейнер, что позволит, после соответствующей обработки, использовать этот порошок.Each of the components not subjected to fusion is fed into the pipeline 21 separately and therefore it is possible to collect each of the components into a separate container, which will allow, after appropriate processing, to use this powder.

Таким образом, данное техническое решение позволит:Thus, this technical solution will allow:

- упростить конструкцию за счет ликвидации привода для устройства удаления порошка из слоя;- to simplify the design by eliminating the drive for the device for removing powder from the layer;

- повысить точность геометрических размеров изготовляемого объемного изделия за счет уменьшения количества перемещений платформы построения и качества очистки от порошка, не подвергнувшегося сплавлению;- to improve the accuracy of the geometric dimensions of the manufactured volumetric product by reducing the number of movements of the construction platform and the quality of cleaning from the powder, not subjected to fusion;

- осуществить экономию дорогостоящего порошка.- save costly powder.

Claims (1)

Устройство для послойного изготовления объемных изделий из двух или более порошковых компонентов, содержащее камеру построения, платформу построения, порошковые питатели, лазерное устройство для программируемого послойного лазерного сплавления заданной области в каждом слое, устройство разравнивания слоя порошка на платформе построения, устройство удаления порошка из слоя, причем устройство разравнивания слоя порошка на платформе построения выполнено в виде балки, размещенной в направляющих, с которой соединен разравнивающий элемент, отличающееся тем, что устройство удаления порошка из слоя выполнено вакуумным со входным щелевым отверстием и скреплено с балкой устройства разравнивания слоя порошка, порошковые питатели выполнены со щелевыми выпускными отверстиями, балка выполнена со щелевым каналом, причем входное щелевое отверстие устройства удаления порошка из слоя, разравнивающий элемент, щелевой канал балки и выпускные отверстия питателей параллельны между собой.A device for layer-by-layer manufacturing of volumetric products from two or more powder components, comprising a building chamber, a building platform, powder feeders, a laser device for programmable layer-by-layer laser fusing of a given area in each layer, a device for leveling the powder layer on the building platform, a device for removing powder from the layer moreover, the device leveling the powder layer on the construction platform is made in the form of a beam placed in the guides, with which the leveling element is connected NT, characterized in that the device for removing powder from the layer is made vacuum with an inlet slit opening and is attached to the beam of the device for leveling the powder layer, powder feeders are made with slit outlet holes, the beam is made with a slit channel, and the input slit opening of the device for removing powder from the layer, the leveling element, the slotted channel of the beam and the outlet openings of the feeders are parallel to each other.
RU2018130126A 2018-08-20 2018-08-20 Device for layer-by-layer manufacturing of three-dimensional articles from two and more powder components RU2685328C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018130126A RU2685328C1 (en) 2018-08-20 2018-08-20 Device for layer-by-layer manufacturing of three-dimensional articles from two and more powder components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018130126A RU2685328C1 (en) 2018-08-20 2018-08-20 Device for layer-by-layer manufacturing of three-dimensional articles from two and more powder components

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2685328C1 true RU2685328C1 (en) 2019-04-17

Family

ID=66168384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018130126A RU2685328C1 (en) 2018-08-20 2018-08-20 Device for layer-by-layer manufacturing of three-dimensional articles from two and more powder components

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2685328C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021150204A1 (en) * 2020-01-20 2021-07-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Build unit preparation
WO2021154262A1 (en) * 2020-01-30 2021-08-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Non-powered platforms
WO2021162691A1 (en) * 2020-02-12 2021-08-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. 3d printing with movable slurry dispenser
WO2022255998A1 (en) * 2021-06-02 2022-12-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing kits
WO2022256004A1 (en) * 2021-06-02 2022-12-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing with variable dielectric permittivity

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1750966A1 (en) * 1990-03-30 1992-07-30 Научно-исследовательский институт прикладной химии Device for volumetric powder batching
RU2025218C1 (en) * 1992-09-28 1994-12-30 Николай Константинович Толочко Device for making three-dimensional articles from powder materials
RU2401180C2 (en) * 2008-08-15 2010-10-10 Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" Method of producing gradient materials from powders and device to this end
DE102009056689A1 (en) * 2009-12-02 2011-06-09 Prometal Rct Gmbh Coater for a rapid prototyping system
RU2491152C1 (en) * 2012-05-31 2013-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Method of producing articles from composite powders
RU172047U1 (en) * 2016-08-23 2017-06-27 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" DEVICE FOR MANUFACTURE OF PRODUCTS FROM POWDERED MATERIALS
RU2631793C1 (en) * 2014-08-29 2017-09-26 Эксуан Гмбх Layering device for 3d printer
RU2640551C1 (en) * 2014-08-29 2018-01-09 Эксуан Гмбх 3d-printer, 3d-printer system and generative manufacturing method
RU2641596C2 (en) * 2016-05-30 2018-01-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) Method and device for producing tungsten article by layer-by-layer application of tungsten

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1750966A1 (en) * 1990-03-30 1992-07-30 Научно-исследовательский институт прикладной химии Device for volumetric powder batching
RU2025218C1 (en) * 1992-09-28 1994-12-30 Николай Константинович Толочко Device for making three-dimensional articles from powder materials
RU2401180C2 (en) * 2008-08-15 2010-10-10 Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" Method of producing gradient materials from powders and device to this end
DE102009056689A1 (en) * 2009-12-02 2011-06-09 Prometal Rct Gmbh Coater for a rapid prototyping system
RU2491152C1 (en) * 2012-05-31 2013-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Method of producing articles from composite powders
RU2631793C1 (en) * 2014-08-29 2017-09-26 Эксуан Гмбх Layering device for 3d printer
RU2640551C1 (en) * 2014-08-29 2018-01-09 Эксуан Гмбх 3d-printer, 3d-printer system and generative manufacturing method
RU2641596C2 (en) * 2016-05-30 2018-01-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) Method and device for producing tungsten article by layer-by-layer application of tungsten
RU172047U1 (en) * 2016-08-23 2017-06-27 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" DEVICE FOR MANUFACTURE OF PRODUCTS FROM POWDERED MATERIALS

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021150204A1 (en) * 2020-01-20 2021-07-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Build unit preparation
WO2021154262A1 (en) * 2020-01-30 2021-08-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Non-powered platforms
WO2021162691A1 (en) * 2020-02-12 2021-08-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. 3d printing with movable slurry dispenser
WO2022255998A1 (en) * 2021-06-02 2022-12-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing kits
WO2022256004A1 (en) * 2021-06-02 2022-12-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing with variable dielectric permittivity

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2685328C1 (en) Device for layer-by-layer manufacturing of three-dimensional articles from two and more powder components
EP3442731B1 (en) Apparatus for additive manufacturing and method of additive manufacturing
US12030253B2 (en) Method for producing three-dimensional objects from powders
US11207656B2 (en) Particle control method
US20130177767A1 (en) Apparatus for layer-by-layer production of three-dimensional objects
US20180169944A1 (en) System for additive production of three-dimensional objects
US20170021452A1 (en) Material feeder of additive manufacturing apparatus, additive manufacturing apparatus, and additive manufacturing method
Komineas et al. Build time estimation models in thermal extrusion additive manufacturing processes
CN111225758A (en) Powder supply device and three-dimensional lamination molding device
CN105945283B (en) Mobile powder bed type electron beam quick forming fabri-cation method
JP2011045717A (en) Apparatus and method for continuous generative production
EP3756860A1 (en) Three dimensional printing system with improved surface properties
CN110433989B (en) Workpiece surface spraying method
US10596662B2 (en) Adaptive melting beam configuration for additive manufacturing
CN103802318A (en) Preparation device for three-dimensional structure
JP2020529936A (en) 3D free modeling using in situ injection and imaging
WO2019246167A8 (en) Apparatus for materials processing
US11738503B2 (en) Constructing 3-dimensional parts using electrophotography
RU2601836C2 (en) Device for making articles by roll powder sintering
RU2630151C2 (en) Laser sintering device of products from powder materials
Latiff et al. Dimensional accuracy evaluation of rapid prototyping fused deposition modeling process of FDM200mc machine on basic engineering profiles
RU154761U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING PRODUCTS FROM POWDERED MATERIALS
RU2647976C1 (en) Device for production of 3d articles with the gradient of properties of powders
RU135564U1 (en) DEVICE FOR PRODUCTION OF PARTS FROM BIMETALLIC COMPOSITE BY SELECTIVE LASER ALLOYS
RU2702019C2 (en) 3d printer for printing articles consisting of materials with different electrophysical properties

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210217

Effective date: 20210217

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20220408

Effective date: 20220408