[go: up one dir, main page]

RU2801360C1 - Installation for manufacturing parts by selective laser melting - Google Patents

Installation for manufacturing parts by selective laser melting Download PDF

Info

Publication number
RU2801360C1
RU2801360C1 RU2022119681A RU2022119681A RU2801360C1 RU 2801360 C1 RU2801360 C1 RU 2801360C1 RU 2022119681 A RU2022119681 A RU 2022119681A RU 2022119681 A RU2022119681 A RU 2022119681A RU 2801360 C1 RU2801360 C1 RU 2801360C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
construction
well
piston
platform
powder
Prior art date
Application number
RU2022119681A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Григорьевич Григорьянц
Дмитрий Сергеевич Колчанов
Алексей Анатольевич Дренин
Антон Олегович Денежкин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Московский центр лазерных технологий"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Московский центр лазерных технологий" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Московский центр лазерных технологий"
Application granted granted Critical
Publication of RU2801360C1 publication Critical patent/RU2801360C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: selective laser melting.
SUBSTANCE: invention relates to a plant for manufacturing parts by selective laser melting. The installation contains a housing and a laser radiation system located in it, including a scanning device (2), a laser emitter (3) and a laser emitter fiber (4), a cooling system (5), and a construction module. The construction module includes a working table, a sealed working chamber (9), a construction well (6) and a feed well (7) with powder, a layer application system (8), a hopper (21) for collecting excess powder and a control unit (12). The laser radiation system is equipped with a movable telescope, made with the possibility of changing the diameter of the laser beam on the construction platform (32) of the part. Two guide rails (24) are fixed on the rear walls (23), carriages (25) are installed on the rails, on which the construction piston (26) and the feeder piston (27) are fixed respectively. The construction platform with its protruding part is attached to the side end of the plate with countersunk screws. Double rubber seals are mounted between the ends of the building platform and the wall of the building well to prevent powder from getting into the gap between the piston and the walls of said well. The construction well has a built-in system for heating the construction platform to a predetermined temperature.
EFFECT: design makes it possible to grow metal products by selective laser melting on the entire area of the build platform due to the system of lateral fixation on the piston, with high productivity due to the control of the spot diameter by a movable telescope, and high reliability due to double seals on the build and feeder pistons.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области изготовления деталей селективным лазерным плавлением повышенной точности из порошковых материалов и может найти использование в различных отраслях машино- и авиастроения.The invention relates to the manufacture of parts by selective laser melting of high precision from powder materials and can be used in various branches of mechanical engineering and aircraft building.

Известна установка для получения изделий из порошковых материалов, содержащая сварной каркас коробчатой формы, механизм дозированной подачи порошкового материала, выполненный в виде вертикального цилиндра с поршнем, открытый конец которого установлен в плоскости рабочего стола, и разравнивающий нож, установленный консольно на задней стенке защитной камеры (RU 154761 U1, В05С 19/04, 18.1 1.2014).A known installation for the production of products from powder materials, containing a welded box-shaped frame, a mechanism for metering the supply of powder material, made in the form of a vertical cylinder with a piston, the open end of which is installed in the plane of the desktop, and a leveling knife mounted cantilever on the rear wall of the protective chamber ( RU 154761 U1, В05С 19/04, 18.1 1.2014).

Недостаток установки состоит в высокой трудоемкости наладки при выравнивании порошка, неравномерность полученного слоя за счет консольного крепления выравнивающего ножа.The disadvantage of the installation is the high complexity of adjustment when leveling the powder, the unevenness of the resulting layer due to the cantilever fastening of the leveling knife.

Известна установка для изготовления деталей селективным лазерным плавлением, которая содержит корпус и расположенные в нем систему лазерного излучения, включающую сканирующее устройство, лазерный излучатель и волокно лазерного излучателя, систему охлаждения, модуль построения, включающий рабочий стол, герметичную рабочую камеру, установленную сверху рабочего стола, колодец построения и колодец-питатель с порошком, систему нанесения слоя, бункер для сбора избыточного порошка и блок управления (RU 185513 U1, В23К 26/342, 07.12.2018).A known installation for the manufacture of parts by selective laser melting, which contains a housing and a laser radiation system located in it, including a scanning device, a laser emitter and a laser emitter fiber, a cooling system, a construction module, including a desktop, a sealed working chamber mounted on top of the desktop, construction well and feeder well with powder, layer application system, excess powder collection bin and control unit (RU 185513 U1, V23K 26/342, 12/07/2018).

Известна установка для изготовления деталей методом послойного синтеза (RU 2487779 С1, В23К 26/00Б 20.07.2013), использующая в качестве привода системы нанесения порошка пневмоцилиндр, требующий наличия компрессора, системы очистки сжатого воздуха. Система сбора излишек порошка в известной установке представляет собой сварную конструкцию. Извлечение порошка возможно только после завершения процесса и при открытой двери камеры через то же отверстие в рабочем столе, через которое избыточный порошок попадает в систему сбора. Это увеличивает время промежуточных операций и приводит к контакту порошкового материал с воздухом, что может негативно сказаться на его качестве и сделать его непригодным для последующего использования.A known installation for the manufacture of parts by layer-by-layer synthesis (RU 2487779 C1, V23K 26/00B 20.07.2013), which uses a pneumatic cylinder as a drive for powder application, requiring a compressor, a compressed air purification system. The system for collecting excess powder in a known installation is a welded structure. Extraction of the powder is possible only after the completion of the process and with the chamber door open through the same opening in the working table through which the excess powder enters the collection system. This increases the time of intermediate operations and leads to contact of the powder material with air, which can adversely affect its quality and make it unsuitable for subsequent use.

Точность позиционирования стола-платформы составляет ±0,005 мм, что является недостаточным для выращивания изделий высокой точности и слоем в 20 мкм.The positioning accuracy of the platform table is ±0.005 mm, which is insufficient for growing high-precision products with a layer of 20 microns.

Стол-платформа имеет возможность нагреваться до 100°С благодаря электронагревательному элементу, что является недостаточной температурой для снижения напряжений и деформаций в высоколегированных сталях, медных, алюминиевых и титановых сплавов.The platform table has the ability to heat up to 100°C due to the electric heating element, which is insufficient temperature to reduce stresses and deformations in high-alloy steels, copper, aluminum and titanium alloys.

Техническая задача изобретения состоит в устранении приведенных недостатков известной установки.The technical task of the invention is to eliminate the above disadvantages of the known installation.

Сущность изобретения заключается в следующем.The essence of the invention is as follows.

Установка для изготовления деталей селективным лазерным плавлением содержит корпус и расположенные в нем систему лазерного излучения, включающую сканирующее устройство, лазерный излучатель и волокно лазерного излучателя, систему охлаждения, модуль построения, включающий рабочий стол, герметичную рабочую камеру, установленную сверху рабочего стола, колодец построения и колодец-питатель с порошком, систему нанесения слоя, бункер для сбора избыточного порошка и блок управления. Кроме того, установка содержит связанные с герметичной рабочей камерой систему подачи защитного газа, систему фильтрации и вакуумный насос, а система лазерного излучения снабжена подвижным телескопом, выполненным с возможностью изменения диаметра лазерного луча на платформе построения детали, при этом колодец построения и колодец-питатель имеют задние стенки, на которых с закреплены по две направляющие рельсы, на рельсах установлены каретки, на которых закреплены соответственно поршень построения и поршень питателя, причем в каждом упомянутом поршне выполнено осевое несквозное отверстие, в котором размещена и закреплена гайка с винтом шариковинтовой передачи (ШВП), при этом на верхней части поршня построения смонтирована плита, на которой размещена платформа построения с выполненной со стороны ее бокового торца выступающей за плоскость контакта с плитой частью, причем платформа построения упомянутой выступающей частью прикреплена к боковому торцу плиты потайными винтами, при этом между торцами платформы построения и стенкой колодца построения смонтированы двойные резиновые уплотнения для предотвращения попадания порошка в зазор между поршнем и стенками упомянутого колодца, причем в колодец построения встроена система нагрева платформы построения до заданной температуры.SUBSTANCE: installation for production of parts by selective laser melting contains a housing and a laser radiation system located in it, including a scanning device, a laser emitter and a laser emitter fiber, a cooling system, a construction module, including a working table, a sealed working chamber mounted on top of the working table, a construction well and powder feed pit, layering system, excess powder collection bin and control unit. In addition, the installation contains a shielding gas supply system, a filtration system and a vacuum pump connected to the sealed working chamber, and the laser radiation system is equipped with a movable telescope configured to change the diameter of the laser beam on the part construction platform, while the construction well and the feed well have rear walls, on which two guide rails are fixed, carriages are installed on the rails, on which the construction piston and the feeder piston are fixed, respectively, and in each said piston an axial blind hole is made, in which a nut with a ball screw (ball screw) is placed and fixed , wherein a plate is mounted on the upper part of the construction piston, on which a construction platform is located with a part protruding beyond the plane of contact with the plate, made from the side of its side end, and the construction platform of the said protruding part is attached to the side end of the plate with countersunk screws, while between the ends of the platform double rubber seals are mounted on the wall of the construction well to prevent powder from getting into the gap between the piston and the walls of said well, and the system for heating the construction platform to a predetermined temperature is built into the construction well.

Процесс СЛП заключается в последовательном послойном расплавлении порошкового материала посредством мощного лазерного излучения. Применяется для единичного и мелкосерийного производства сложных изделий из специальных металлических порошков: нержавеющих, инструментальных, конструкционных сталей, никелевых и кобальтовых сплавов, алюминиевых и титановых сплавов.The SLM process consists in the sequential layer-by-layer melting of powder material by means of high-power laser radiation. It is used for single and small-scale production of complex products from special metal powders: stainless, tool, structural steels, nickel and cobalt alloys, aluminum and titanium alloys.

Установка СЛП является полностью автономным и функционально независимым комплексом, способным самостоятельно работать при соблюдении требований к помещению и системам жизнеобеспечения.The SLS plant is a completely autonomous and functionally independent complex capable of operating independently, subject to the requirements for the premises and life support systems.

На фиг. 1 представлен общий вид установки СЛП спереди в разрезе; на фиг. 2 - общий вид установки СЛП слева в разрезе; на фиг. 3 - вид А фиг. 1.In FIG. 1 shows a general view of the SLP installation from the front in section; in fig. 2 - general view of the SLP installation on the left in the section; in fig. 3 - view A of Fig. 1.

В состав установки СЛП входят следующие основные элементы:The SLP installation includes the following main elements:

- корпус (1);- building 1);

- сканирующее устройство (2)- scanning device (2)

- лазерный излучатель (3) с волокном (4);- laser emitter (3) with fiber (4);

- система охлаждения (5);- cooling system (5);

Модуль построения в составе:Building module consisting of:

- колодец построения (6);- construction well (6);

- колодец-питатель (7);- well-feeder (7);

- система нанесения слоя;- layering system;

- герметичная камера (9);- sealed chamber (9);

- система подачи защитных газов (10);- shielding gas supply system (10);

- система фильтрации защитного газа (11);- shielding gas filtration system (11);

- блок управления (12);- control unit (12);

- вакуумный насос (13).- vacuum pump (13).

Конструкция установки СЛП дает возможность использовать ее для технологических операций (с использованием лазерного излучения), таких как: селективное лазерное плавление.The design of the SLM facility makes it possible to use it for technological operations (using laser radiation), such as: selective laser melting.

Корпус (1) предназначен для защиты персонала и окружающих работников от вредных факторов технологических процессов, а также защиты элементов конструкции от воздействия окружающей среды. Внутри кабины расположены сканирующее устройство (2), лазерный излучатель (3), волокно лазерного излучателя (4), система охлаждения (5), колодец построения (6) и колодец-питатель (7) с порошком (8), система нанесения слоя, герметичная камера (9), система подачи защитных газов (10) и система фильтрации защитного газа (11), блок управления (12), вакуумный насос (13).The housing (1) is designed to protect personnel and surrounding workers from harmful factors of technological processes, as well as to protect structural elements from environmental influences. Inside the cab are a scanning device (2), a laser emitter (3), a laser emitter fiber (4), a cooling system (5), a build well (6) and a feed well (7) with powder (8), a layer application system, sealed chamber (9), shielding gas supply system (10) and shielding gas filtration system (11), control unit (12), vacuum pump (13).

Сканирующее устройство (2) представляет собой стандартную систему из двух вращающихся зеркал, вращение которых обеспечивает развертку лазерного луча по двум взаимно перпендикулярным осям рабочей зоны построения. Излучение из излучателя (3) по волокну (4) транспортируется к подвижному телескопу (14). В отличие от стандартной схемы сканирующей системы, использующую неподвижный f-theta объектив для фокусирования лазерного излучения на рабочей плоскости, предложенная система с подвижным телескопом способна изменять диаметр лазерного луча на рабочей плоскости. Это позволяет обрабатывать тонкие участки и поверхность детали с высокой точностью малым диаметром, а массивные участки внутреннего объема детали пятном большего диаметра при большей мощности. Такое решение позволяет увеличить производительность процесса построения без снижения точности.The scanning device (2) is a standard system of two rotating mirrors, the rotation of which ensures the scanning of the laser beam along two mutually perpendicular axes of the construction working area. The radiation from the emitter (3) is transported along the fiber (4) to the movable telescope (14). Unlike the standard scheme of the scanning system, which uses a fixed f-theta lens to focus laser radiation on the working plane, the proposed system with a movable telescope is able to change the diameter of the laser beam on the working plane. This allows processing thin sections and the surface of the part with high accuracy with a small diameter, and massive sections of the internal volume of the part with a spot of a larger diameter at higher power. This solution allows you to increase the performance of the construction process without reducing accuracy.

Корпус (1) представляет собой закрытый каркас из набора корпусов, обшитыми панелями для защиты рабочей зоны от внешних воздействий рабочего помещения: пыли, вероятного падения посторонних предметов (в условиях промышленного цеха) и т.п. Через отверстия в стенках кабины предусматривается ввод оптического волокна (4) от лазерного излучателя (3) к телескопу (14) сканирующего устройства (2), подвод системы вакуумирования через отверстие с клапаном (15) (шланги на схеме не показаны) и подачи защитных газов через прорезь (16) в задней стенке герметичной камеры (9) (шланги системы фильтрации на схеме не показаны), подвод охлаждения от системы охлаждения (5) к лазерному излучателю (3). Дверь герметичной камеры (9) снабжена смотровым окном (17) для контроля над выполнением процесса обработки.The case (1) is a closed frame made up of a set of cases, sheathed with panels to protect the working area from external influences of the working room: dust, possible falling of foreign objects (in industrial workshop conditions), etc. An optical fiber (4) from the laser emitter (3) to the telescope (14) of the scanning device (2) is provided through the holes in the cabin walls, the vacuum system is supplied through the hole with a valve (15) (hoses are not shown in the diagram) and protective gases are supplied through a slot (16) in the rear wall of the sealed chamber (9) (filtering system hoses are not shown in the diagram), cooling supply from the cooling system (5) to the laser emitter (3). The door of the hermetic chamber (9) is equipped with a viewing window (17) to control the progress of the processing.

Для доступа обслуживающего персонала к рабочей зоне и к технологическим элементам в корпусе предусмотрены двери и съемные панели.Doors and removable panels are provided in the case for access of service personnel to the working area and technological elements.

В герметичной камере (9) производится выращивание детали. Для того чтобы в процессе построения избежать окисления порошкового материала, процесс происходит в инертной атмосфере (инертизация) за счет система подачи защитных газов (10) через прорезь (16). Перед началом процесса из герметичной камеры откачивается атмосфера до значений низкого вакуума насосом (13), затем, камера заполняется инертным газом. Инертный газ циркулирует по замкнутому контуру через заборное отверстие (18) и проходит через фильтры система фильтрации защитного газа (11), а затем возвращается обратно к процессу построения в камеру (9) через прорезь (16).In a sealed chamber (9) the part is grown. In order to avoid oxidation of the powder material during the construction process, the process takes place in an inert atmosphere (inertization) due to the protective gas supply system (10) through the slot (16). Before the start of the process, the atmosphere is pumped out of the sealed chamber to low vacuum values by the pump (13), then the chamber is filled with an inert gas. The inert gas circulates in a closed circuit through the intake port (18) and passes through the shielding gas filters (11) and then returns back to the building process in the chamber (9) through the slot (16).

Модуль построения является фактической рабочей областью установки СЛП. Содержит рабочий стол (19) в виде плиты с квадратными отверстиями, под которыми закреплены колодец построения изделия (6) и колодец-питатель (7) и одним прямоугольным отверстием (20) для сбора избыточного порошка в бункер (21). Шланг бункера (21) перекрывается клапаном (22), таким образом можно направить неиспользованный порошок на просев и последующее использование без разгерметизации камеры (9). Колодец построения (6) и колодец-питатель (7) имеют задние стенки (23), на которых закреплены по две направляющие рельсы (24), на рельсах установлены каретки (25), на которых закреплены поршень построения (26) и поршень питателя (27), причем в каждом поршне выполнено осевое несквозное отверстие, в котором размещена и закреплена гайка (28) с винтом (29) шариковинтовой передачи (ШВП), при этом двигатели винтов ШВП (30) закреплены на неподвижной опоре (31) корпуса (1). Винт ШВП (29) приводится в движение двигателем (30). При вращении винта происходит перемещение соответствующего поршня в вертикальном направлении.The build module is the actual workspace of the PLS installation. It contains a working table (19) in the form of a plate with square holes, under which the product construction well (6) and the feeder well (7) are fixed and one rectangular hole (20) for collecting excess powder into the hopper (21). The hopper hose (21) is blocked by a valve (22), thus it is possible to direct the unused powder for screening and subsequent use without depressurization of the chamber (9). The construction well (6) and the feed well (7) have rear walls (23), on which two guide rails (24) are fixed, carriages (25) are installed on the rails, on which the construction piston (26) and the feed piston ( 27), and in each piston an axial non-through hole is made, in which a nut (28) with a screw (29) of a ball screw (ball screw) is placed and fixed, while the motors of the screws of the ball screw (30) are fixed on a fixed support (31) of the housing (1 ). The ball screw (29) is driven by the motor (30). When the screw is rotated, the corresponding piston moves in the vertical direction.

На верхней части поршня построения смонтирована плита, на которой размещена платформа построения с выполненной со стороны ее бокового торца выступающей за плоскость контакта с плитой частью, причем платформа построения упомянутой выступающей частью прикреплена к боковому торцу плиты потайными винтами (34) (Фиг. 3), с торцов для предотвращения попадания порошка в зазор между поршнем и стенками колодца. Обычно используется одна прокладка. Процесс СЛП может длится несколько десятков часов. В условиях абразивного износа в силу наличия мелкодисперсного металлического порошка, а также в условиях нагрева до температур до 300 градусов, один ряд уплотнения может прейти в негодность, нарушив процесс построения. Второй ряд уплотнения гарантирует успешное завершение процесса выращивания. На известных установках для селективного лазерного плавления крепление платформы построения осуществляется винтами, которые прижимают платформу сверху к подвижному поршню. Головки винтов перекрывают часть зоны построения, что делает невозможным использовать всю площадь платформы. Предлагаемая конструкция позволяет закреплять платформу построения (32) сбоку, потайными винтами (34). Это позволяет использовать всю площадь подложки для выращивания. Для крепления поршень подается выше стола (19) так, чтобы отверстия под крепежные винты (34) было доступно. На поршень устанавливается платформа построения и крепится четырьмя винами (34).A plate is mounted on the upper part of the building piston, on which a building platform is located with a part protruding beyond the plane of contact with the plate, made from the side of its side end, and the building platform by said protruding part is attached to the side end of the plate with countersunk screws (34) (Fig. 3), from the ends to prevent powder from getting into the gap between the piston and the walls of the well. Usually one gasket is used. The SLP process can take several tens of hours. Under conditions of abrasive wear due to the presence of finely dispersed metal powder, as well as under conditions of heating to temperatures up to 300 degrees, one row of seals can become unusable, violating the construction process. The second row of compaction guarantees the successful completion of the growing process. On known installations for selective laser melting, the construction platform is fixed with screws that press the platform from above to the movable piston. The screw heads cover part of the build area, making it impossible to use the entire area of the platform. The proposed design allows you to fix the build platform (32) from the side with countersunk screws (34). This allows the entire area of the growing substrate to be used. For mounting, the piston is moved above the table (19) so that the holes for the mounting screws (34) are accessible. The build platform is mounted on the piston and secured with four screws (34).

Колодец-питатель (7) наполняется металлическим порошком (8) до начала процесса выращивания и предназначен для непрерывной подачи металлического порошка в процессе выращивания. Высоту поршня с порошком (27) и, следовательно, емкость колодца с порошком, можно регулировать с помощью системы управления (12).The feed well (7) is filled with metal powder (8) before the start of the growing process and is designed for continuous supply of metal powder during the growing process. The height of the powder piston (27), and therefore the capacity of the powder well, can be adjusted using the control system (12).

В герметичной камере (9) происходит выращивание деталей. Для этого в колодце построения (6), платформа построения (32) помещается на основание поршня построения (26). Платформа построения фиксируется на месте указанным выше способом. Также, в колодце построения встроена система нагрева (35) платформы построения (32) до необходимой температуры системой управления (12).Parts are grown in a sealed chamber (9). To do this, in the construction well (6), the construction platform (32) is placed on the base of the construction piston (26). The build platform is fixed in place in the manner described above. Also, a heating system (35) of the building platform (32) to the required temperature by the control system (12) is built into the construction well.

Система нанесения обеспечивает перенос порошка из колодца-питателя (7), после его перемещения на заданный шаг вверх, на платформу построения (32), равномерно нанося порошок по ее поверхности, с помощью лезвия ракеля (36). Ракель закреплен на пластине (37), которая перемещается по рельсовым направляющим (38) на каретках (39). Ракель имеет ременной привод (не показан на схеме), который обеспечивает плавное и равномерное нанесение порошкового материала.The application system ensures the transfer of powder from the feed well (7), after moving it a predetermined step up, to the build platform (32), evenly applying the powder over its surface, using a squeegee blade (36). The squeegee is fixed on a plate (37) which moves along rail guides (38) on carriages (39). The squeegee has a belt drive (not shown in the diagram), which provides a smooth and uniform application of the powder material.

Блок управления (12) осуществляет управление всеми механизмами и системами установки. В соответствии с рабочей программой система управления (12) направляет команды на перемещение поршней (26) и (27), систему формирования слоя (8), зеркал сканирующей системы (2), подвижным телескопом (14), включение/выключение лазера (3), а также откачку камеры (9) насосом (13) и подачу инертного газа (10) и его фильтрацию (11), на систему нагрева (35).The control unit (12) controls all mechanisms and systems of the plant. In accordance with the work program, the control system (12) sends commands to move the pistons (26) and (27), the layer formation system (8), the scanning system mirrors (2), the movable telescope (14), the laser on/off (3) , as well as pumping out the chamber (9) with a pump (13) and supplying inert gas (10) and filtering it (11) to the heating system (35).

Установка работает следующим образом.The installation works as follows.

В блок управления (12) загружается управляющая программа (разбитая на слои объемная компьютерная модель изделия с параметрами выращивания, такими как мощность лазерного излучения, скорость перемещения лазерного излучения, высота слоя и траектория движения лазерного излучения). В колодце построения (6), платформа построения (32) помещается на основание поршня построения (26) и закрепляется потайными винтами (34) с торцов. Также, в колодце построения встроена система нагрева (35) платформы построения (32) до необходимой температуры. Выращивание происходит в герметичной камере (9) в среде инертных или малоактивных газов. Для того чтобы в процессе построения избежать окисления порошкового материала и детали перед началом процесса из герметичной камеры (9) откачивается атмосфера до значений низкого вакуума насосом (13), затем, камера заполняется инертным газом системой подачи инертных газов (10). Инертный газ циркулирует по замкнутому контуру за счет воздуходувки системы фильтрации (11) через заборное отверстие (18) и проходит через фильтры системы фильтрации (11), а затем возвращается обратно к процессу построения в камеру (9) через прорезь (16).A control program is loaded into the control unit (12) (a three-dimensional computer model of the product divided into layers with growth parameters, such as laser radiation power, laser radiation movement speed, layer height and laser radiation movement trajectory). In the build well (6), the build platform (32) is placed on the base of the build piston (26) and fixed with countersunk screws (34) at the ends. Also, a heating system (35) of the build platform (32) to the required temperature is built into the construction well. The cultivation takes place in a sealed chamber (9) in an environment of inert or low-active gases. In order to avoid oxidation of the powder material and the part during the construction process, before the start of the process, the atmosphere is pumped out of the sealed chamber (9) to low vacuum values by the pump (13), then the chamber is filled with inert gas by the inert gas supply system (10). The inert gas is circulated in a closed circuit by the filtration system blower (11) through the intake port (18) and passes through the filters of the filtration system (11) and then returns to the building process in the chamber (9) through the slot (16).

Во время процесса СЛП металлический порошок наносится из колодца-питателя (7) на платформу построения (32) с помощью лезвия ракеля (36) системы формирования слоя (8). Ракель закреплен на пластине (37), которая перемещается по рельсовым направляющим (38) на каретках (39). Ракель имеет ременной привод (не показан на схеме), который обеспечивает плавное и равномерное нанесение порошкового материала. Поршень (27) поднимается на величину слоя, за счет ШВП (29), выталкивая порцию порошка из колодца (7), поршень (26) с закрепленной платформой (32) опускается на величину слоя за счет ШВП с точностью ±0,001 мм, ракель (36) переносит порцию порошка и разравнивает по платформе выращивания (32). Слой металлического порошка, нанесенный таким образом, затем сплавляется лазерным лучом, выходящим из системы сканирования (2) в областях, которые определяются с помощью системы управления (12). Данный процесс повторяется до полного выращивания изделия.During the SLM process, metal powder is deposited from the feed well (7) onto the build platform (32) using a squeegee blade (36) of the layer forming system (8). The squeegee is fixed on a plate (37) which moves along rail guides (38) on carriages (39). The squeegee has a belt drive (not shown in the diagram), which provides a smooth and uniform application of the powder material. Piston (27) rises by the amount of layer due to the screw (29), pushing out a portion of the powder from the well (7), piston (26) with a fixed platform (32) is lowered by the amount of layer due to the screw with an accuracy of ±0.001 mm, squeegee ( 36) transfers a portion of the powder and spreads it on the growing platform (32). The layer of metal powder deposited in this way is then fused by the laser beam emitted from the scanning system (2) in areas that are determined by the control system (12). This process is repeated until the product is completely grown.

Данная конструкция позволяет выращивать металлические изделия методом селективного лазерного плавления на всей зоне платформы построения (32) за счет предложенной системы бокового закрепления на поршне (26), с высокой производительностью за счет управления диаметром пятна подвижным телескопом (14), и высокой надежностью, за счет двойных уплотнителей (33) на поршнях построения (26) и питателя (27).This design allows you to grow metal products by selective laser melting on the entire area of the construction platform (32) due to the proposed system of lateral fixation on the piston (26), with high productivity due to the control of the spot diameter by a movable telescope (14), and high reliability, due to double seals (33) on the build (26) and feeder (27) pistons.

Claims (1)

Установка для изготовления деталей селективным лазерным плавлением, содержащая корпус и расположенные в нем систему лазерного излучения, включающую сканирующее устройство (2), лазерный излучатель (3) и волокно лазерного излучателя (4), систему охлаждения (5), модуль построения, включающий рабочий стол, герметичную рабочую камеру (9), установленную сверху рабочего стола (19), колодец построения (6) и колодец-питатель (7) с порошком, систему нанесения слоя (8), бункер (21) для сбора избыточного порошка и блок управления (12), отличающаяся тем, что она содержит связанные с герметичной рабочей камерой систему подачи защитного газа (10), систему фильтрации (11) и вакуумный насос (13), а система лазерного излучения снабжена подвижным телескопом, выполненным с возможностью изменения диаметра лазерного луча на платформе построения (32) детали, при этом колодец построения (6) и колодец-питатель (7) имеют задние стенки (23), на которых закреплены по две направляющие рельсы (24), на рельсах установлены каретки (25), на которых закреплены соответственно поршень построения (26) и поршень питателя (27), причем в каждом упомянутом поршне выполнено осевое несквозное отверстие, в котором размещена и закреплена гайка (28) с винтом (29) шариковинтовой передачи (ШВП), при этом на верхней части поршня построения смонтирована плита, на которой размещена платформа построения с выполненной со стороны ее бокового торца выступающей за плоскость контакта с плитой частью, причем платформа построения упомянутой выступающей частью прикреплена к боковому торцу плиты потайными винтами (34), при этом между торцами платформы построения и стенкой колодца построения смонтированы двойные резиновые уплотнения (33) для предотвращения попадания порошка в зазор между поршнем и стенками упомянутого колодца, причем в колодец построения встроена система нагрева (35) платформы построения (32) до заданной температуры.Installation for the manufacture of parts by selective laser melting, containing a housing and a laser radiation system located in it, including a scanning device (2), a laser emitter (3) and a laser emitter fiber (4), a cooling system (5), a construction module, including a desktop , a sealed working chamber (9) installed on top of the working table (19), a construction well (6) and a feed well (7) with powder, a layer application system (8), a hopper (21) for collecting excess powder and a control unit ( 12), characterized in that it contains a protective gas supply system (10), a filtration system (11) and a vacuum pump (13) connected to the sealed working chamber, and the laser radiation system is equipped with a movable telescope, configured to change the diameter of the laser beam by construction platform (32) of the part, while the construction well (6) and the feed well (7) have rear walls (23), on which two guide rails (24) are fixed, carriages (25) are installed on the rails, on which construction piston (26) and feeder piston (27), respectively, and in each said piston there is an axial non-through hole, in which a nut (28) with a ball screw (29) screw (29) is placed and fixed, while on the upper part of the construction piston a plate is mounted on which a construction platform is placed with a part protruding beyond the plane of contact with the plate, made from the side of its side end, and the construction platform of the said protruding part is attached to the side end of the plate with countersunk screws (34), while between the ends of the construction platform and the wall of the construction well double rubber seals (33) are mounted to prevent powder from getting into the gap between the piston and the walls of said well, and the building well has a built-in heating system (35) of the build platform (32) to a predetermined temperature.
RU2022119681A 2022-07-19 Installation for manufacturing parts by selective laser melting RU2801360C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2801360C1 true RU2801360C1 (en) 2023-08-08

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2835266C1 (en) * 2024-08-21 2025-02-24 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Объединение "3Д-Интеграция" Apparatus for layer-by-layer synthesis of three-dimensional articles from powder materials and overflow well for this apparatus

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001081031A1 (en) * 2000-04-27 2001-11-01 Arcam Ab Device and arrangement for producing a three-dimensional object
RU2487779C1 (en) * 2012-05-11 2013-07-20 Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) Plant for making parts by layer-by-layer synthesis
RU152433U1 (en) * 2014-09-19 2015-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") DEVICE FOR PRODUCING PRODUCTS FROM POWDERED MATERIALS
US20150273582A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-01 Stratasys, Inc. System and Method for Printing Three-Dimensional Parts with Magnetic Support Media
CN204724851U (en) * 2015-06-11 2015-10-28 广东奥基德信机电有限公司 A kind of double excitation constituency sinters and melts 3D printing device that is nonmetal, metal
RU159233U1 (en) * 2015-09-29 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") DEVICE FOR LASER PROCESSING OF MATERIALS
RU2733520C1 (en) * 2020-02-28 2020-10-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Method and device for making articles from powders by layer-by-layer selective growing

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001081031A1 (en) * 2000-04-27 2001-11-01 Arcam Ab Device and arrangement for producing a three-dimensional object
RU2487779C1 (en) * 2012-05-11 2013-07-20 Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) Plant for making parts by layer-by-layer synthesis
US20150273582A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-01 Stratasys, Inc. System and Method for Printing Three-Dimensional Parts with Magnetic Support Media
RU152433U1 (en) * 2014-09-19 2015-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") DEVICE FOR PRODUCING PRODUCTS FROM POWDERED MATERIALS
CN204724851U (en) * 2015-06-11 2015-10-28 广东奥基德信机电有限公司 A kind of double excitation constituency sinters and melts 3D printing device that is nonmetal, metal
RU159233U1 (en) * 2015-09-29 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") DEVICE FOR LASER PROCESSING OF MATERIALS
RU2733520C1 (en) * 2020-02-28 2020-10-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Method and device for making articles from powders by layer-by-layer selective growing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2835266C1 (en) * 2024-08-21 2025-02-24 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Объединение "3Д-Интеграция" Apparatus for layer-by-layer synthesis of three-dimensional articles from powder materials and overflow well for this apparatus
RU2850236C1 (en) * 2025-02-24 2025-11-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГАОУ ВО "МГТУ СТАНКИН") Device for producing articles from powder materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106735216B (en) A kind of the increase and decrease material composite manufacturing equipment and method of metal parts
CN114653970B (en) Large-scale material adding machine
CN102266942B (en) Selective laser melting rapid forming device for directly manufacturing large-size parts
CN110191792B (en) Additive manufacturing using a moving scan area
CN110337359B (en) Additive manufacturing using a mobile build space
CN202291409U (en) Selective laser melting rapid molding equipment for directly fabricating large-sized parts
CN113172242B (en) A kind of real-time monitoring device and realization method of selective laser melting forming
US20050116391A1 (en) Apparatus and process for producing a three-dimensional shaped body
CN107614246B (en) Device for additive manufacturing of three-dimensional objects
JP2017171976A (en) Laminate molding device
RU2801360C1 (en) Installation for manufacturing parts by selective laser melting
CN112705956A (en) Movable material increasing and decreasing composite manufacturing system
CN109747150B (en) SLA photocuring 3D printing apparatus
EP3632589B1 (en) Additive manufacturing system
CN109604596B (en) Additive manufacturing dynamic powder laying system
TWI712459B (en) Lamination molding apparatus
RU152433U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING PRODUCTS FROM POWDERED MATERIALS
CN110549609B (en) Laser sintering printer
CN114433879A (en) Ultra-large 3D metal printing equipment with flight module
CN206509517U (en) A kind of increase and decrease material composite manufacturing device of metal parts
CN220196335U (en) Additive manufacturing device based on powder bed
CN215546622U (en) Laser swinging head surfacing equipment
RU154761U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING PRODUCTS FROM POWDERED MATERIALS
CN214977758U (en) Laser forming technique template equipment
CN114453901A (en) Multi-station synchronous rapid forming method and device for space asymmetric parts