通过净成形烧结再利用废铝粉末的制作方法

    专利2025-05-06  11


    本公开总体上涉及增材制造,更具体地涉及增材制造过程中产生的废物的再利用。


    背景技术:

    1、一些增材制造(am)工艺涉及使用存储的几何模型在“构建板”上积累分层材料,以生产具有由模型定义的特征的三维(3d)物体。am技术能够使用多种材料打印复杂的零件或组件。3d物体基于计算机辅助设计(cad)模型制造。am工艺可以在没有额外工具的情况下直接从cad模型制造实体3d物体。

    2、am工艺的一个实例是粉末床融合(pbf),它使用激光、电子束或其他能量来源来烧结或熔化沉积在粉末床中的粉末,从而将粉末颗粒在目标区域凝聚在一起以产生具有所需几何形状的3d结构。可以在pbf中使用不同的材料或材料的组合,例如金属、塑料和陶瓷,以创建3d物体。其他am技术,包括下面进一步讨论的那些,也是可用的或正在开发中,并且每一种都可以适用于本公开。

    3、am工艺的另一个实例为binder jet(bj)工艺,该工艺使用粉末床(类似于pbf),其中金属粉末分层散布并使用有机粘合剂粘合。所得部件是生坯部件,其需要烧掉粘合剂并烧结以将各层凝聚成全密度。金属粉末材料可以具有与pbf粉末相同的化学组成和相似的物理特性。

    4、am工艺的另一个实例被称为定向能量沉积(ded)。ded是一种am技术,它使用激光、电子束、等离子体或其他能量供应方法,例如钨惰性气体(tig)或金属惰性气体(mig)焊接中的方法来熔化金属粉末、线材或棒材,从而将其转化为固体金属物体。与许多am技术不同,ded不是基于粉末床。相反,ded使用进料喷嘴来推动粉末或机械进料系统将粉末、线材、或棒材输送到激光束、电子束、等离子体束或其他能量流中。粉末状金属或线材或棒材随后被相应的能量束融合。虽然在一些情况下可以使用支撑物或自由形式的基材来维持正在构建的结构,但ded中几乎所有的原材料(粉末、线材和棒材)都转化为固体金属,因此几乎没有废粉末留下以再循环。使用逐层策略,由能量束或能量流和原材料进料系统组成的打印头可以扫描基材,以直接从cad模型沉积连续的层。

    5、pbf、bj、ded和其他am工艺可能使用各种原材料,例如金属粉末、线材和棒材。原材料可以由各种金属材料制成。金属材料可包括例如铝或铝合金。在am工艺中使用具有改善功能的特性的铝合金可能是有利的。例如,颗粒形状、粉末尺寸、堆积密度、熔点、流动性、刚度、孔隙率、表面纹理、静电荷密度以及其他物理和化学特性可以影响铝合金作为am用材料的性能。类似地,am工艺的原材料可以是线材或棒材的形式,其化学组成和物理特性可以影响材料的性能。一些合金可以影响这些或其他特性的中一种或多种,这些特性影响am用合金的性能。

    6、可以在相关技术的背景下描述本公开的一个或多个方面。本文描述的任何方面都不应被解释为对现有技术的承认,除非本文明确说明。


    技术实现思路

    1、本文描述了本公开的几个方面。

    2、根据本公开的一个方面的方法可以包括:将材料收集在容器中,所述材料包括氧化的铝(oxidized aluminum)粉末,处理所述材料,包括加热所述材料以熔化至少一部分氧化的铝粉末,以及将处理过的材料成形为至少一个部件。

    3、这样的方法进一步任选地包括其他特征,例如:至少部分地基于处理过的材料的化学成分来确定所述至少一个部件,处理所述材料至少包括热等静压、烧结、压铸、热压加冷拉、热压、放电等离子烧结加挤压、模锻(mold forging)或感应熔炼,在80mpa至500mpa之间进行处理,在170℃至640℃之间进行处理,所述材料进一步包括打印的支撑结构,在处理所述材料之前处理所述打印的支撑结构,处理所述打印的支撑结构至少包括球磨或研磨,所述部件是三维打印机的构建板,所述材料进一步包括至少一个板件,处理所述材料进一步包括将氧化的铝粉末粘合到至少一个板件上,所述至少一个板件包括不锈钢和抗氧化腐蚀合金中的至少一种,将处理过的材料成形为至少一个部件包括机械加工所述处理过的材料,将处理过的材料成形为至少一个部件进一步包括机械加工所述容器,所述材料进一步包括由三维打印过程产生的杂质,所述材料是来自先前三维打印操作的废料,并且所述材料不能用作三维打印操作中的进料。

    4、根据本公开的一个方面的方法可以包括:将来自三维打印过程的废料收集在容器中,所述废料至少包括氧化的铝粉末,热等静压所述废料以形成锭料,以及将所述锭料成形为至少一个部件。

    5、这样的方法进一步任选地包括其他特征,例如:热等静压所述废料包括在100mpa至250mpa之间和340℃至620℃之间进行热等静压,所述废料进一步包括打印的支撑结构,在热等静压所述废料之前处理所述打印的支撑结构,处理所述打印的支撑结构至少包括球磨或研磨,所述至少一个部件包括构建板,所述废料进一步包括至少一个板件,并且热等静压所述废料进一步包括将氧化的铝粉末粘合到至少一个板件上。

    6、应当理解,根据以下具体实施方式,对增材制造期间产生的废物进行再利用的其他方面对本领域技术人员来说将变得显而易见,其中仅通过说明的方式示出和描述了几个实施方案。本领域技术人员将意识到,所制造的结构和用于制造这些结构的方法能够有其他不同的实施方案,并且其若干细节能够在各种其他方面进行修改,所有这些都不背离本公开。因此,附图和具体实施方式应被视为本质上是说明性的而不是限制性的。



    技术特征:

    1.一种方法,其包括:

    2.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括至少部分地基于处理过的材料的化学成分来确定所述至少一个部件。

    3.根据权利要求1所述的方法,其中处理所述材料至少包括热等静压、烧结、压铸、热压加冷拉、热压、放电等离子烧结加挤压、模锻或感应熔炼。

    4.根据权利要求3所述的方法,其中处理所述材料包括在80mpa至500mpa之间进行处理。

    5.根据权利要求3所述的方法,其中处理所述材料包括在170℃至640℃之间进行处理。

    6.根据权利要求1所述的方法,其中所述材料进一步包括打印的支撑结构。

    7.根据权利要求6所述的方法,其进一步包括在处理所述材料之前处理所述打印的支撑结构。

    8.根据权利要求7所述的方法,其中处理所述打印的支撑结构至少包括球磨或研磨。

    9.根据权利要求1所述的方法,其中所述部件为三维打印机的构建板。

    10.根据权利要求1所述的方法,其中所述材料进一步包括至少一个板件。

    11.根据权利要求10所述的方法,其中处理所述材料进一步包括将氧化的铝粉末粘合到至少一个板件上。

    12.根据权利要求11所述的方法,其中所述至少一个板件包括不锈钢和抗氧化腐蚀合金中的至少一种。

    13.根据权利要求1所述的方法,其中将处理过的材料成形为至少一个部件包括机械加工所述处理过的材料。

    14.根据权利要求13所述的方法,其中将处理过的材料成形为至少一个部件进一步包括机械加工所述容器。

    15.根据权利要求1所述的方法,其中所述材料进一步包括由三维打印过程产生的杂质。

    16.根据权利要求15所述的方法,其中所述材料是来自先前三维打印操作的废料。

    17.根据权利要求1所述的方法,其中所述材料不能用作三维打印操作中的进料。

    18.一种方法,其包括:

    19.根据权利要求18所述的方法,其中热等静压所述废料包括在100mpa至250mpa之间和340℃至620℃之间进行热等静压。

    20.根据权利要求19所述的方法,其中所述废料进一步包括打印的支撑结构。

    21.根据权利要求20所述的方法,其进一步包括在热等静压所述废料之前处理所述打印的支撑结构。

    22.根据权利要求21所述的方法,其中处理所述打印的支撑结构至少包括球磨或研磨。

    23.根据权利要求18所述的方法,其中所述至少一个部件包括构建板。

    24.根据权利要求18所述的方法,其中所述废料进一步包括至少一个板件。

    25.根据权利要求24所述的方法,其中热等静压所述废料进一步包括将氧化的铝粉末粘合到至少一个板件上。


    技术总结
    公开了再利用废料例如铝粉末的方法。根据本公开的一个方面的方法可以包括:将材料收集在容器中,所述材料包括氧化的铝粉末,处理所述材料,包括加热所述材料以熔化氧化的铝粉末的至少一部分,以及将处理过的材料成形为至少一个部件。

    技术研发人员:潘振祥,迈克尔·托马斯·肯沃西
    受保护的技术使用者:戴弗根特技术有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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