组合结构以及制造该组合结构的增材制造方法和设备与流程

本公开涉及增材制造的领域，并且更具体地涉及具有易从基板剥离的组合结构、制造该组合结构的增材制造方法和设备。

背景技术：

1、尽管传统的增材制造/3d(三维)打印已经取得了一定的进步，但在一些特定应用中仍然存在一些挑战和不足。其中，一个主要问题是在使用诸如lpbf(“激光粉床熔化成型”，laser powder bed fusion)的增材制造技术制造金属零件时，需要使用与金属零件同材质的基板作为打印的支撑物。打印完成后的金属零件会与基板形成冶金结合，从而形成牢固的焊接强度，需要经过额外的去除工序才能将其分离。

2、传统的分离方法通常涉及机械切割，其过程不仅耗时耗力，而且可能会对零件表面造成损坏或者导致材料残留，甚至可能导致金属零件的形变或损坏，从而影响其质量和使用性能。因此，如何有效地分离金属零件与基板之间的粘附而不损伤零件表面成为了当前增材制造技术需要解决的一个重要问题。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本公开实施例提供了一种通过降低基板与金属零件之间的冶金结合力，从而实现通过较小的作用力直接将零件从基板剥离的方案，免去了传统打印方法中需要将金属零件通过切割设备从基板上分离的工序，提高了增材制造金属零件的后处理效率。为达到上述目的，本公开实施例采用如下技术方案：

2、第一方面，本公开实施例提供一种经增材制造形成在基板外表面并易从所述基板剥离的组合结构，所述组合结构具有镀层和零件层，所述镀层是利用能量束扫描或镀膜工艺以形成在所述基板至少一部分表面并且具有与所述基板不同材质的结构，所述零件层是根据待制造零件的预设扫描路径进行能量束扫描以形成在所述镀层至少一部分表面并且具有与所述基板或镀层相同材质或具有与所述基板和镀层不同材质的结构。

3、本公开的一些优选实施方式中，所述镀层是利用能量束对逐层铺设在所述基板上的粉末进行选择性烧结/熔融所形成的多层结构；所述零件层是利用能量束对逐层铺设在所述镀层上的粉末进行选择性烧结/熔融所形成的多层结构；所述镀层和零件层为不同材质时，所使用的粉末材质不同。

4、本公开的一些优选实施方式中，所述基板、镀层和零件层选取以下任一项的材质布局：ⅰ)所述基板和零件层选取为第一材质，所述镀层选取为第二材质；ⅱ)所述基板选取为第一材质，所述镀层和零件层选取为第二材质；ⅲ)所述基板选取为第一材质，所述镀层选取为第二材质，所述零件层选取为第三材质。本公开的一些优选实施方式中，所述基板的材质选取为不锈钢，所述镀层的材质选取为钛合金。

5、本公开的一些优选实施方式中，所述镀层和零件层由不同的扫描参数形成。

6、本公开的一些优选实施方式中，用于形成所述镀层(12)的粉末(p)和用于形成所述零件层(13)的粉末具有粒径差，表示为或，其中，表示用于形成镀层(12)的粉末(p)的最大粒径，表示用于形成镀层(12)的粉末(p)的最小粒径，表示用于形成零件层(13)的粉末(p)的最大粒径，表示用于形成零件层(13)的粉末(p)的最小粒径。

7、本公开的一些优选实施方式中，所述镀层作为一个整体结构或间隔设置的多个分散结构以形成在所述基板的至少一部分表面。

8、第二方面，本公开实施例提供一种经增材制造形成在基板上并易从所述基板剥离的零件，其中，所述基板的至少一部分表面形成有利用能量束扫描或镀膜工艺制得并且具有与所述基板不同材质的镀层；其中，所述零件是根据预设扫描路径进行能量束扫描以形成在所述镀层至少一部分表面的，并且具有与所述基板或镀层相同材质或具有与所述基板和镀层不同材质。

9、第三方面，本公开实施例提供一种用于增材制造第一方面任一项所述组合结构或第二方面所述零件的方法，其中，所述方法具有以下步骤：在基板上逐层铺设与所述基板具有不同材质的粉末；利用能量束对逐层铺设在所述基板上的粉末进行逐层的选择性扫描以烧结/熔融所述粉末，形成构造在所述基板至少一部分表面的镀层；在所述镀层上逐层铺设与所述基板或镀层相同材质或与所述基板和镀层不同材质的粉末；根据待制造零件的预设扫描路径，利用能量束对逐层铺设在所述镀层上的粉末进行逐层的选择性扫描以烧结/熔融所述粉末，形成构造在所述镀层至少一部分表面的零件层。

10、第四方面，本公开实施例提供一种用于增材制造第一方面任一项所述组合结构或第二方面所述零件的设备。优选地，所述设备具有提供不同材质粉末的第一粉料容器和第二粉料容器，其中，所述第一粉料容器提供的粉末用于制造所述零件层，所述第二粉料容器提供的粉末用于制造所述镀层；其中，所述第二粉料容器仅在所述镀层与零件层材质不同时启用。优选地，所述设备具有吸粉装置，所述吸粉装置被配置为用于将制造镀层后所形成的粉末余料进行清理。优选地，所述设备具有打磨装置，所述打磨装置被配置为用于对镀层的上表面进行磨平，以确保零件层的首层的起始基准相对于能量束的聚焦平面平行。

11、前述技术实现要素：仅是说明性的，而不旨在以任何方式进行限制。除了上述的说明性方面、实现方式和特征之外，通过参考附图和以下详细说明，其它方面、实现方式和特征将变得显而易见。

技术特征：

1.一种经增材制造形成在基板(11)外表面并易从所述基板(11)剥离的组合结构(10)，其中，

2.根据权利要求1所述的组合结构(10)，其中，

3.根据权利要求1所述的组合结构(10)，其中，所述基板(11)、镀层(12)和零件层(13)选取以下任一项的材质布局：

4.根据权利要求1所述的组合结构(10)，其中，所述基板(11)的材质选取为不锈钢，所述镀层(12)的材质选取为钛合金。

5.根据权利要求1所述的组合结构(10)，其中，所述镀层(12)和零件层(13)由不同的扫描参数形成。

6.根据权利要求2所述的组合结构(10)，其中，用于形成所述镀层(12)的粉末(p)和用于形成所述零件层(13)的粉末具有粒径差，表示为或，其中，表示用于形成镀层(12)的粉末(p)的最大粒径，表示用于形成镀层(12)的粉末(p)的最小粒径，表示用于形成零件层(13)的粉末(p)的最大粒径，表示用于形成零件层(13)的粉末(p)的最小粒径。

7.根据权利要求1所述的组合结构(10)，其中，所述镀层(12)作为一个整体结构或间隔设置的多个分散结构以形成在所述基板(11)的至少一部分表面。

8.一种经增材制造形成在基板(11)上并易从所述基板(11)剥离的零件，

9.一种用于增材制造权利要求1-7任一项所述组合结构(10)或权利要求8所述零件的方法，其中，所述方法具有以下步骤：

10.一种用于增材制造权利要求1-7任一项所述组合结构(10)或权利要求8所述零件的设备(20)，所述设备(20)具有提供不同材质粉末(p)的第一粉料容器(22)和第二粉料容器(21)，

11.根据权利要求10所述的设备(20)，其中，所述设备(20)具有吸粉装置，所述吸粉装置被配置为用于将制造镀层(12)后所形成的粉末(p)余料进行清理。

12.一种用于增材制造权利要求1-7任一项所述组合结构(10)或权利要求8所述零件的设备(20)，其中，所述设备(20)具有打磨装置，所述打磨装置被配置为用于对镀层(12)的上表面进行磨平，以确保零件层(13)的首层的起始基准相对于能量束(l)的聚焦平面平行。

技术总结本公开涉及组合结构(10)以及制造该组合结构(10)的增材制造方法和设备。该组合结构(10)是经增材制造形成在基板(11)外表面并易从基板(11)剥离的具有镀层(12)和零件层(13)的结构，镀层(12)是利用能量束(L)扫描以形成在基板(11)至少一部分表面并且具有与基板(11)不同材质的结构，零件层(13)是根据待制造零件的预设扫描路径进行能量束(L)扫描以形成在镀层(12)至少一部分表面并且具有与基板(11)或镀层(12)相同材质或具有与基板(11)和镀层(12)不同材质的结构。本公开通过较小的作用力可直接将组合结构(10)从基板(11)剥离，提高了增材制造金属零件的后处理效率。技术研发人员：请求不公布姓名受保护的技术使用者：云耀深维（江苏）科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5