CN106256464B - 用于大型构件的添加制造设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于大型构件的添加制造设备和方法。添加制造设备包括：第一和第二间隔开的侧壁，其沿预定路径延伸且在其间限定建造室；一个或更多个建造单元，其安装成用于沿该预定路径移动，该一个或更多个建造单元包括以下中的至少一者：粉末分配器，其定位在该建造室的上方；应用器，其构造成刮擦被分配到该建造室中的粉末；和定向能源，其构造成熔融该被刮擦的粉末。

Description

用于大型构件的添加制造设备和方法
技术领域
本发明大体上涉及添加制造设备，且更具体而言，涉及用于大型构件的设备。
背景技术
“添加制造”在本文中用于描述涉及逐层(layer-by-layer)结构或添加制作的过程(与常规加工过程的情况下的材料移除相反)的用语。这种过程还可称作“快速制造过程”。添加制造过程包括但不限于：直接金属激光熔化(DMLM)、激光净形制造(LNSM)、电子射束烧结、选择性激光烧结(SLS)、3D打印(诸如通过喷墨打印(inkjet)和激光打印(laserjet))、立体光固化成型法(SLA：Sterolithography)、电子射束熔化(EBM)、激光工程化净成形(LENS)和直接金属堆积(DMD)。
当前，粉末床技术已证明了现有技术金属添加制造技术的最佳分解能力(resolution capability)。然而，因为建造需要发生在粉末床中，故常规机器使用大量的粉末，例如，粉末装载量可超过130 kg(300 lbs)。考虑使用许多机器的工厂环境，这是昂贵的。不直接熔化到部件中而是储存在邻近的粉末床中的粉末是成问题的，因为它对升降机***增加重量，使密封件和室压力问题复杂化，对部件建造结束时的部件修补是有害的，且变得难以在当前认为用于大型构件的大型床***中处理。
因此，仍然需要可生产大型部件的添加制造设备和方法。
发明内容
通过本发明来解决此需求，本发明提供用于通过使用一个或更多个建造单元来制造部件的设备和方法，该一个或更多个建造单元能够沿路径在建造室的上方移动。
根据本发明的一个方面，添加制造设备包括第一和第二间隔开的侧壁，其沿预定路径延伸且在其间限定建造室；一个或更多个建造单元，其安装成用于沿该预定路径移动，该一个或更多个建造单元共同地包括：粉末分配器，其定位在该建造室的上方；应用器，构造成刮擦被分配到该建造室中的粉末；和定向能源，其构造成熔融该被刮擦的粉末。
根据本发明的另一方面，添加制造方法包括：将一个或更多个建造单元定位在建造室的上方，该建造室由第一和第二间隔开的侧壁限定，该第一和第二间隔开的侧壁沿预定路径延伸；使该一个或更多个建造单元相对于该建造室沿该预定路径移动；使用该一个或更多个建造单元将粉末堆积到容纳在该建造室中的建造平台上，且在其上形成粉末的层增量；使用该一个或更多个建造单元引导来自定向能源的射束，以熔融该粉末；按照该层增量移动该建造平台、第一和第二间隔开的壁、和一个或更多个建造单元中的至少一者；和以循环的形式重复堆积、引导、和移动的步骤，以用逐层的方式建造部件，直到该部件完成。
技术方案1：一种添加制造设备，包括：
第一和第二间隔开的侧壁，它们沿预定路径延伸且在其间限定建造室；
一个或更多个建造单元，其安装成用于沿所述预定路径移动，所述一个或更多个建造单元共同地包括：
粉末分配器，其定位在所述建造室的上方；
应用器，其构造成刮擦被分配到所述建造室中的粉末；和
定向能源，其构造成熔融被刮擦的粉末。
技术方案2：根据技术方案1所述的设备，其中，所述建造单元中的一个为熔融单元，所述熔融单元包括粉末分配器、应用器、和定向能源。
技术方案3：根据技术方案2所述的设备，其中，所述熔融单元包括成像装置。
技术方案4：根据技术方案2所述的设备，其中，所述熔融单元包括真空泵。
技术方案5：根据技术方案1所述的设备，其中：
所述建造单元中的至少一个为粉末单元，所述粉末单元包括粉末分配器和应用器；且
所述建造单元中的至少一个为熔融单元，所述熔融单元包括定向能源。
技术方案6：根据技术方案1所述的设备，其中，所述预定路径是环。
技术方案7：根据技术方案1所述的设备，还包括可移动的建造平台，所述可移动的建造平台配置在所述第一和第二间隔开的侧壁之间。
技术方案8：根据技术方案1所述的设备，其中，所述第一和第二间隔开的侧壁从转台向外延伸。
技术方案9：根据技术方案8所述的设备，其中，所述转台限定可移动的建造平台。
技术方案10：根据技术方案8所述的设备，其中，所述侧壁中的一者或二者相对于所述转台以非垂直的角度延伸。
技术方案11：根据技术方案6所述的设备，其中，所述转台包括较高和较低平台。
技术方案12：根据技术方案11所述的设备，其中，通过槽道将所述较高平台分成多个更小的平台，且其中，所述第一和第二间隔开的侧壁能够在那些槽道内向上和向下移动。
技术方案13：根据技术方案1所述的设备，其中，所述粉末分配器包括计量阀，所述计量阀构造成控制粉末的流动速率。
技术方案14：一种添加制造方法，包括：
将一个或更多个建造单元定位在建造室的上方，所述建造室由沿预定路径延伸的第一和第二间隔开的侧壁限定；
使所述一个或更多个建造单元相对于所述建造室沿所述预定路径移动：
使用所述一个或更多个建造单元将粉末堆积到容纳在所述建造室中的建造平台上，且在其上形成粉末的层增量；
使用所述一个或更多个建造单元引导来自定向能源的射束，以熔融粉末；
按照所述层增量来移动所述建造平台、第一和第二间隔开的壁、和一个或更多个建造单元中的至少一者；和
以循环的形式重复堆积、引导、和移动的步骤，以用逐层的方式建造部件，直到所述部件完成。
技术方案15：根据技术方案14所述的方法，其中，移动所述建造单元、堆积粉末、熔融粉末、和按照所述层增量来移动所述建造平台、第一和第二间隔开的壁、和一个或更多个建造单元中的至少一者的步骤连续地发生。
技术方案16：根据技术方案14所述的方法，其中，所述一个或更多个建造单元包括：
粉末单元，其包括粉末分配器和应用器；和
熔融单元，其包括定向能源。
技术方案17：根据技术方案14所述的方法，其中，所述建造单元中的一个为熔融单元，所述熔融单元包括粉末分配器、应用器、和定向能源。
技术方案18：根据技术方案14所述的方法，其中，所述预定路径是环。
技术方案19：根据技术方案14所述的方法，其中，将所述第一和第二间隔开的侧壁定位在转台上。
技术方案20：根据技术方案19所述的方法，其中，通过使所述转台旋转来执行使所述一个或更多个建造单元相对于所述建造室移动的步骤。
技术方案21：根据技术方案14所述的方法，而且其中，堆积粉末的步骤包括使所述粉末分配器和应用器移动到在所述第一和第二间隔开的侧壁之间的所述建造室中。
技术方案22：根据技术方案14所述的方法，还包括当所述部件完成时除清所述建造室中的松散粉末的步骤。
附图说明
可通过参考结合附图作出的下列描述来最好地理解本发明，在附图中：
图1是根据本发明的方面而构造的添加制造设备的截面图；
图2是图1的熔融单元的示意截面图；
图3是根据本发明的方面而构造的备选添加制造设备的截面图；
图4是图3的设备的顶部平面图；
图5是图1的设备的示意顶部平面图；
图6是图1的设备的备选布置的顶部平面图；
图7是图6的设备的操作的示意侧视图；
图8是根据本发明的方面而构造的另一备选添加制造设备的截面图；
图9是图8的设备的顶部平面图；
图10是图8的粉末单元的示意截面图；且
图11是图8的熔融单元的示意截面图；且
图12是添加制造设备的包括建造单元的一部分的截面图，该建造单元具有备选的驱动***。
具体实施方式
参考附图(其中贯穿各种视图，相同的参考标号表示相同的元件)，图1和2例示根据本文中描述的技术而构造的示范添加制造设备10。基础构件为转台12、围绕建造平台16的建造室14、壳体18、和配置在壳体18中的熔融单元20。将在下面更详细地描述这些构件中的各个。
转台12是刚性结构，其构造成竖直地(即，平行于z轴)移动以及旋转360°。如所例示的，转台12被固连至马达22的端部安装件，马达22能够操作以选择性地使转台12旋转，且马达22固连至促动器24的端部安装件，促动器24能够操作以竖直向上或向下选择性地移动转台12。促动器24固连至静止支撑结构26。在图1中示意地描绘促动器24。无论何时，本文中的用语“促动器”，将理解的是，诸如气动或液压缸、滚珠丝杠或线性促动器等的装置可用于此目的。在图1中示意地描绘马达22，应该理解，将产生受控的旋转运动的任何装置可用于此目的。
建造室14包括内和外侧壁28和30，它们限定建造室开口32。如所例示的，内和外侧壁28和30从转台12向上垂直地延伸，以限定处于环31形式的路径，见图5，以允许连续的制造且可与转台12一体地形成。备选地，如在图3中示出的，该环可与转台分离。应当理解的是，内和外侧壁28和30可以以与90度不同的角度从转台向上延伸。如在图5和6中描绘的，内和外侧壁28和30限定处于环31的形式的路径；然而，应当理解的是，内和外侧壁28和30可限定处于其他形式(诸如直线、曲线和或多边形)的路径，以允许各种形状部件的制造。
建造平台16为板状结构，其能够在建造室开口32下方在建造室14中竖直地滑动。建造平台16延伸建造室14的整个长度，且固连至一个或更多个促动器34的端部安装件，该一个或更多个促动器34能够操作以在转台12旋转时而向上或向下选择性地移动建造平台16。在图1中示意地描绘促动器34。
壳体18包括开口36，该开口36构造成在其中接收建造室14的至少一部分且允许熔融单元20建造部件。密封件38围绕开口36配置，以提供开口36与建造室14的内和外侧壁28和30之间的密封接合。密封件38阻止污染物干扰建造过程、使壳体18与建造室14定心，且允许壳体18在转台12旋转时在最小干扰的情况下沿内和外侧壁28和30滑动。壳体18固连至促动器40的端部安装件，促动器40能够操作以在建造过程期间向上或向下选择性地移动壳体18，以在熔融单元20与正被建造的部件之间维持预定距离。促动器40还允许壳体被脱除与内和外侧壁28和30的接合。在图1中示意地描绘促动器40。
如在图2中所例示的，熔融单元20包括应用器42、粉末分配器44、定向能源46、射束操纵设备48、成像装置50、真空泵52、和控制器54。熔融单元20为“建造单元”的一个示例，其大体上指定位在建造室14上面且构造成执行添加建造过程的一个或更多个步骤的任何单元。在下面描述建造单元的其他类型。
应用器42为刚性、侧向地伸长的结构，当使用时，在建造平台16上方沿固定的距离处刮擦，以在其上提供内和外侧壁20和30之间的粉末层增量，见图7。
粉末分配器44包括处于漏斗形式的供应容器56，其具有管口58以用于使粉末P落到建造平台16上。计量阀60定位在管口58中。在使用时，计量阀60用于基于多个因素(诸如建造平台16的大小、期望的层增量厚度、和建造平台16和熔融单元20之间的相对速度)来控制粉末P的堆积速率。
定向能源46可包括任何已知的装置，该装置能够操作以生成具有合适功率和其他操作特性的射束，以在下面更详细地描述的建造过程期间熔化和熔融粉末。例如，定向能源46可为激光器。其他定向能源(诸如电子射束枪)是激光器的合适备选方案。
射束操纵设备48包括一个或更多个反射镜、棱镜、和/或透镜，且设有合适的促动器，且布置成以便来自定向能源46的射束“B”可被聚焦至期望的点大小，且***纵至与建造平台16一致的X-Y平面中的期望位置。
真空泵52包括喷嘴62，该喷嘴62构造成延伸到建造室14中。真空泵52可用于在应用器42已使粉末水平之后且在熔融发生之前移除过多的粉末。
成像装置50可为提供指示建造室14内的表面状态的信号或数据的任何设备，诸如照相机或在可视、IR和/或UV光谱中操作的其他传感器。成像装置50允许使用者监视建造过程，且当使用者在建造过程中检测到缺陷或故障时，更改熔融单元20的操作参数并且/或者停止该建造过程。成像装置50还可连接至控制器54，以提供自动品质控制过程。控制器54控制熔融单元20的定向能源46、射束操纵设备48、粉末分配器44、和真空泵52。成像装置40对控制器54提供表示建造过程的状态的信号。例如，控制器54可使用来自成像装置50的数据，以控制粉末流动速率并且/或者在检测到缺陷时停止建造过程。
图3和4例示添加制造设备10的另一构造，且在参考标号10'处示出。类似于设备10、设备10'使用在上面描述的壳体18和熔融单元20。还应当理解的是，设备10'可使用分离的激光器和粉末单元，类似于参考添加制造设备100在下面描述的。类似于设备10、设备10'包括转台12'和围绕建造平台16'的建造室14'。将在下面更详细地描述这些构件中的各个。
转台12'为刚性结构，其构造成旋转360°。如所例示的，转台12'固连至马达22'的端部安装件，马达22'能够操作以选择性地使转台12'旋转。在图3中示意地描绘马达22'。
转台12'包括间隔开的较低和较高平台72和74。较高平台74由支柱76支撑且由延伸穿过其的槽道78分成板状区段74A、74B和建造平台16'，支柱76在较低和较高平台72和74之间延伸。应当理解的是，较高平台74可仅由建造平台16'形成。如所例示的，各板状区段74A、74B和建造平台16'由支柱76单独地支撑。应当理解的是，尽管支柱76例示为固定长度支柱，但可代替该固定长度支柱而使用促动器，以允许较高平台区段的竖直移动。
建造室14'包括内和外侧壁28'和30'，它们限定建造室开口32'。如所例示的，内和外侧壁28'和30'相对于转台12'向上延伸且平行于彼此，以形成环31'，以允许连续的制造。如所例示的，内和外侧壁28'和30'垂直于转台12'地延伸，应当理解的是，内和外侧壁28'和30'可以以与九十度不同的角度向上延伸。如在图4中所描绘的，内和外侧壁28'和30'限定处于环31'的形式的路径；然而，应当理解的是，内和外侧壁28'和30'可限定处于其他形式(诸如直线、曲线、或多边形)的路径，以允许各种形状部件的制造。
环31'连接于促动器34'的端部安装件，以用于相对于转台12'的较低平台72向上或向下竖直地移动。环31'的内和外壁28'和30'定位在相应的槽道78中，以允许环31'在较高平台区段74A、74B与建造平台16'之间竖直地移动。如所例示的，环31'环绕建造平台16'以形成建造室14'。在图1中示意地描绘促动器34'。
如上所述，通过槽道78来界定建造平台16'，槽道78延伸穿过较高平台74。建造平台16'为板状结构，其可由支柱76固定地固连于较低平台72。建造平台16'延伸到建造室开口32'下方的建造室14'中，且延伸建造室14'的整个长度。除了建造平台16'之外，在转台12'旋转且向上或向下移动时，较高平台区段74A和74B对环31'提供额外的定心支撑。
出于清晰性的目的，将使用添加制造设备10来描述主要的建造过程。贯穿建造过程的描述，在适当的地方，将叙述添加制造设备10和10'之间的差别。
使用在上面描述的添加制造设备10的部件的建造过程如下。通过用粉末P填充粉末供应源44来准备熔融单元20。熔融单元20定位成使得壳体18的密封件38接合内和外侧壁28和30。应当理解的是，可通过使用促动器40降低熔融单元20并且/或者通过使用促动器24升高转台12来实现熔融单元20的定位。关于添加制造单元10'，作为升高转台12'的代替，可使用促动器34'升高环31'。
一旦定位了熔融单元20，则通过促动器34将建造平台16移动至初始的高位置。对于添加制造设备10'，降低环31'，直到建造平台16'处于初始的高位置。还将降低壳体18和熔融单元20，以维持密封件38与内和外侧壁28'和30'之间的接合。初始的高位置设置为分别按照选定的层增量低于内和外侧壁28和30的较高表面80和82(且其限定建造室开口32)。该层增量影响添加制造过程的速度和部件的分解度(resolution)。作为示例，层增量可为大约10至50微米(0.0004至0.002英寸)。然后通过马达22使转台12在预定旋转速度下旋转，该预定旋转速度被选择为允许熔融单元20熔化或熔融落到建造平台16上的粉末，以形成部件，见图5。应当理解的是，可使用多于一个的壳体18和熔融单元20。如在图6中所例示的，熔融单元20可围绕环31分配，以加快且提供更有效率的建造过程。还应当理解的是，作为使转台12旋转的代替，可沿内和外侧壁28和30移动熔融单元。
在转台12旋转的情况下，然后将粉末“P”堆积在建造平台16上方。应用器42被移动跨过建造平台16以在构建平台16的上方水平地铺展***的粉末P。在转台12旋转时，沿建造平台16推任何过量的粉末P，以提供连续的粉末堆积和铺展。
在粉末堆积且铺展到旋转的建造平台16上时，定向能源46用于熔化正被建造的部件的二维截面或层。定向能源46发射射束“B”，且射束操纵设备48用于以适当的样式在暴露的粉末表面上方操纵射束B的焦点。通过射束B将粉末P的暴露层加热至允许其熔化、流动和固结的温度。该步骤可称为使粉末P熔融。
一旦粉末P的第一层增量被熔融，则建造平台16向下竖直地移动该层增量，且以类似的厚度应用另一层粉末P，见图7。在添加制造设备10'的情况下，升高环31'，以允许应用另一层粉末P。定向能源46继续发射射束B，且射束操纵设备48用于以合适的样式在暴露的粉末表面上方操纵射束B的焦点。通过射束B将粉末P的暴露层加热至允许其熔化、流动和在顶层内且与较低的、之前凝固的层固结的温度。应当理解的是，在正形成部件时，堆积粉末P和使用定向能源46使粉末熔融的过程可为连续的，仅当该部件完成或当检测到缺陷或故障时停止该过程。还应当理解的是，当使用多个熔融单元20时，各单元可用于形成单个增量层或形成多个增量层。
重复移动建造平台16、应用粉末P、且然后定向能量熔化粉末P的该循环，直到整个部件完成。还要注意的是，建造平台16或环31'的竖直移动在建造过程中可为连续的，以便部件以螺旋构造连续地建造。
一旦该部件完成，则真空泵52可用于从建造室14移除未使用的粉末。然后可降低转台12，且升高壳体18和熔融单元20以使内和外侧壁28和30与密封件38解除接合。然后通过促动器34升高建造平台16，以使部件暴露在内和外侧壁28和30的上方。在添加制造设备10'的情况下，升高壳体18和熔融单元20且降低环31'以使部件暴露在内和外侧壁28'和30'的上方。
在图8-11中例示备选的添加制造设备，且其在参考标号100处大体地示出。基础构件为转台112、建造室114、壳体118、容纳在壳体118中的熔融单元120、和粉末单元184。将在下面更详细地描述这些构件中的各个。
转台112是板状刚性结构，其构造成沿z轴竖直地移动以及旋转三百六十度。与添加制造设备10不同，转台112作用为建造平台。如所例示的，转台112固连于马达122的端部安装件，马达122能够选择性地使转台112旋转，且马达122固连于促动器124的端部安装件，促动器124能够操作以选择性地向上或向下竖直地移动转台112。促动器124固连于支撑结构126。在图8中示意地描绘促动器124，同样示出马达122。
建造室114包括内和外侧壁128和130，它们限定建造室开口132。如所例示的，内和外侧壁128和130平行于彼此，且以预定角度从转台112向上延伸，以形成环131，见图9，以允许连续的制造。侧壁128和130中的一者或二者相对于转台112以非垂直的角度延伸且被称为“成角度的”。侧壁128和130中的一者或二者可为非平面的，且可选地，它们可不平行于彼此。内侧壁128可释放地固连于转台112，以允许从转台112移除内侧壁128。该布置允许当建造过程已结束时从建造室114容易地移除部件186。如所例示的，通过紧固件188将内侧壁128固连于转台112；然而，应当理解的是，可使用其他合适的连接类型。如在图9中所描绘的，内和外侧壁128和130限定处于环131的形式的路径；然而，应当理解的是，内和外侧壁128和130可限定处于其他形式(诸如直线、曲线、或多边形)的路径，以允许各种形状部件的制造。
建造室114的成角度的侧壁128和130允许具有锥形截面的部件186的构造，同时减少生产部件186所需的粉末P的量。
建造单元的另一示例，粉末单元184固连于促动器190的端部安装件，促动器190能够操作以选择性地向上和向下移动粉末单元184。如所例示的，该粉末单元构造成在建造室114内向上和向下移动，以堆积且刮擦堆积在建造室114中的粉末P。如在图10中详细描绘的，粉末单元184包括应用器142和粉末分配器144。应用器142为刚性、侧向地伸长的结构，其当使用时沿建造平台刮擦，以在其上在内和外侧壁128和130之间提供粉末的层增量。粉末分配器144包括处于漏斗形式的供应容器156，其具有管口158，以用于使粉末P落到建造平台上。计量阀160定位在管口158中。
壳体118包括开口136，该开口36构造成在其中接收建造室114的至少一部分，且允许熔融单元20建造部件。密封件138围绕开口36配置，以提供开口136与建造室114的内和外侧壁128和130之间的密封接合。密封件138阻止污染物干扰建造过程，使壳体118与建造室114定心，且允许壳体118在转台112旋转时在最小的干扰的情况下沿内和外侧壁128和130滑动。壳体118固连于促动器140的端部安装件，促动器140能够操作以在建造过程期间向上或向下选择性地移动该壳体，以在熔融单元20与正被建造的部件之间维持预定距离。促动器140还允许壳体被脱除与内和外侧壁128和130的接合。在图8中示意地描绘促动器140。
如在图11中所例示的，建造单元的另一示例，熔融单元120包括定向能源146、射束操纵设备148、成像装置150、真空泵152、和控制器154。
定向能源146可包括任何已知的装置，该装置能够操作以生成具有合适的功率和其他操作特性的射束，以在建造过程期间熔化且熔融粉末，在下面更详细地描述。例如，定向能源146可为激光器。其他定向能源(诸如电子射束枪)是激光器的合适备选方案。
射束操纵设备148包括一个或更多个反射镜、棱镜和/或透镜，且设有合适的促动器，且布置成以便来自定向能源146的射束“B”可聚焦至期望的点大小且***纵至与该建造平台一致的X-Y平面中的期望位置。
真空泵152包括喷嘴162，该喷嘴162构造成延伸到建造室114中。真空泵152可用于在应用器142已使粉末水平之后且在熔融发生之前移除过量的粉末。
成像装置150可如上所述地用于品质控制。成像装置150控制器154控制熔融单元120的定向能源146、射束操纵设备148、和真空泵152。成像装置150还可连接于控制器154，以如上所述地提供用于过程控制和/或自动品质控制的手段。
通过用粉末P填充粉末分配器144来开始部件186的建造过程。定位熔融单元120，使得壳体118的密封件138接合内和外侧壁128和130。应当理解的是，可通过使用促动器140降低熔融单元120并且/或者通过使用促动器124升高转台112来实现定位熔融单元120。
一旦熔融单元120被定位，则通过促动器190使粉末单元184降低至初始的低位置。该初始的低位置按照选定的层增量位于转台112(建造平台)的上方。该层增量影响添加制造过程的速度和部件的分解度。如示例，层增量可为大约10至50微米(0.0004至0.002英寸)。然后通过马达122使转台112在预定旋转速度下旋转，该预定旋转速度被选择成允许熔融单元120熔化或熔融落到建造平台上的粉末，以形成部件186。应当理解的是，可使用多于一个的壳体18和熔融单元20。如在图9中例示的，熔融单元120和粉末单元184沿环131定位，使得粉末单元处于第一位置，且熔融单元120处于第二位置。
在转台112旋转的情况下，然后将粉末“P”堆积在建造平台的上方。使应用器142移动跨过建造平台，以在该建造平台的上方水平地铺展***的粉末P。在转台112旋转时，沿该建造平台推任何过量的粉末P，以提供连续的粉末堆积和铺展。
在粉末堆积且铺展到旋转的建造平台上时，定向能源146用于熔化正被建造的部件的二维截面或层。定向能源146发射射束“B”，且射束操纵设备148用于以适当的样式在暴露的粉末表面的上方操纵射束B的焦点。通过射束B将粉末P的暴露层加热至允许其熔化、流动和固结的温度。该步骤可称为熔融粉末P。
一旦粉末P的第一层增量被熔融，则使粉末单元184向上移动该层增量，且如在图7中论述的那样以类似的厚度应用另一层粉末P。定向能源146继续发射射束B，且射束操纵设备148用于以合适的样式在暴露的粉末表面上方操纵射束B的焦点。通过射束B将粉末P的暴露层加热至允许其熔化、流动和在顶层内且与较低的、之前凝固的层固结的温度。应当理解的是，在正形成部件时，堆积粉末P和使用定向能源146熔融粉末的过程是连续的。仅当该部件完成或当检测到缺陷或故障时，停止该过程。
重复移动粉末单元184、应用粉末P、且然后定向能量熔化粉末P的该循环，直到整个部件完成。还要注意的是，粉末单元184的竖直移动在建造过程期间可为连续的，以便部件以螺旋构造连续地建造。
一旦部件完成，则真空152从建造室114移除任何未使用的粉末。然后可降低转台112，且升高壳体118和熔融单元120以使内和外侧壁128和130与密封件138解除接合。还使粉末单元184升高到建造室114外。然后可移除内侧壁128，以暴露部件186以用于移除。
上述建造单元已描述为由促动器支撑，促动器用于相对于相应的建造室定位和移动建造单元。作为备选，上述建造单元中的任一个可设有驱动器件，该驱动器件用于在不使用外部促动器的情况下实现相对于建造室的移动。例如，图12例示图1的熔融单元20，其被使用促动器220支撑在壳体218中，该壳体218类似于图1中的壳体18，该促动器220能够操作以向上或向下选择性地移动熔融单元20。壳体218示为安装在图1的建造室14的一部分的上方。壳体218包括一个或更多个滚子222，滚子222支承在建造室14的内和外侧壁28和30上。滚子222中的至少一个联接于马达224。马达224的操作导致滚子222沿建造室14的周边驱动壳体218(例如，到如图12中示出的页面中或外)。实现建造单元与建造室之间的相对运动的任何机构可置换所例示的滚子222和224，诸如带、齿轮齿条、链条、线性促动器等。
前面已描述了用于大型部件的添加制造的设备和方法。在本说明书(包括任何附随的权利要求、说明书摘要和附图)中公开的所有特征，和/或因而公开的任何方法或过程的所有步骤可以任何组合方式组合，除了此种特征和/或步骤中的至少一些互斥的组合。
在本说明书(包括任何附随的权利要求、说明书摘要和附图)中公开的各特征可由用于相同、等同或类似目的的备选特征替换，除非另行清楚地声明。因此，除非另行清楚地声明，否则公开的各特征仅是等同或类似特征的一般系列的一个示例。
本发明不受前述实施例的细节约束。本发明扩展在本说明书(包括任何附随的权利要求、说明书摘要和附图)中公开的特征中的任何新颖的一个或任何新颖的组合，或扩展至因此公开的任何方法或过程的步骤中的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

Claims (20)

1.一种添加制造设备，包括：
第一侧壁和与所述第一侧壁间隔开的第二侧壁，它们沿预定路径延伸且在其间限定建造室；
壳体，所述壳体包括开口，所述开口构造成在其中接收所述建造室的至少一部分；
密封件，所述密封件围绕所述开口配置，以提供所述开口与所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的密封接合；
配置在所述壳体中的一个或更多个建造单元，其安装成用于沿所述预定路径移动，所述一个或更多个建造单元共同地包括：
粉末分配器，其定位在所述建造室的上方；
应用器，其构造成刮擦被分配到所述建造室中的粉末；和
定向能源，其构造成熔融被刮擦的粉末；
其中，所述预定路径是环;
其中，所述第一侧壁和所述第二侧壁从转台向上延伸。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述建造单元中的一个为熔融单元，所述熔融单元包括粉末分配器、应用器、和定向能源。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述熔融单元包括成像装置。
4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述熔融单元包括真空泵。
5.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述建造单元中的至少一个为粉末单元，所述粉末单元包括粉末分配器和应用器；且
所述建造单元中的至少一个为熔融单元，所述熔融单元包括定向能源。
6.根据权利要求1所述的设备，还包括可移动的建造平台，所述可移动的建造平台配置在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述转台限定可移动的建造平台。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一侧壁和所述第二侧壁中的一者或二者相对于所述转台以非垂直的角度延伸。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述转台包括较高和较低平台。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，通过槽道将所述较高平台分成多个更小的平台，且其中，所述第一侧壁和所述第二侧壁能够在那些槽道内向上和向下移动。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述粉末分配器包括计量阀，所述计量阀构造成控制粉末的流动速率。
12.一种添加制造方法，包括：
将配置在壳体中的一个或更多个建造单元定位在建造室的上方，所述建造室由沿预定路径延伸的第一侧壁和与所述第一侧壁间隔开的第二侧壁限定，
将所述建造室的至少一部分接收于所述壳体的开口中，
围绕所述开口配置密封件，以提供所述开口与所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的密封接合；
使所述一个或更多个建造单元相对于所述建造室沿所述预定路径移动：
使用所述一个或更多个建造单元将粉末堆积到容纳在所述建造室中的建造平台上，且在其上形成粉末的层增量；
使用所述一个或更多个建造单元引导来自定向能源的射束，以熔融粉末；
按照所述层增量来移动所述建造平台、第一和第二间隔开的壁、和一个或更多个建造单元中的至少一者；和
以循环的形式重复堆积、引导、和移动的步骤，以用逐层的方式建造部件，直到所述部件完成；
其中，所述预定路径是环;
其中，所述第一侧壁和所述第二侧壁定位在转台上。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，移动所述建造单元、堆积粉末、熔融粉末、和按照所述层增量来移动所述建造平台、第一和第二间隔开的壁、和一个或更多个建造单元中的至少一者的步骤连续地发生。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述一个或更多个建造单元包括：
粉末单元，其包括粉末分配器和应用器；和
熔融单元，其包括定向能源。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述建造单元中的一个为熔融单元，所述熔融单元包括粉末分配器、应用器、和定向能源。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，通过使所述转台旋转来执行使所述一个或更多个建造单元相对于所述建造室移动的步骤。
17.根据权利要求12所述的方法，而且其中，堆积粉末的步骤包括使粉末分配器和应用器移动到在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的所述建造室中。
18.根据权利要求12所述的方法，还包括当所述部件完成时除清所述建造室中的松散粉末的步骤。
19.根据权利要求1所述的添加制造设备，其中，所述壳体包括一个或更多个滚子，所述一个或更多个滚子与所述第一侧壁和/或所述第二侧壁接触。
20.根据权利要求2所述的添加制造设备，其中，所述壳体固连至促动器，所述促动器能够操作以在建造过程期间向上或向下选择性地移动所述壳体，以在所述熔融单元与正被建造的部件之间维持预定距离。
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