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粉末罐和其制造方法

阅读：180发布：2020-10-29

专利汇可以提供粉末罐和其制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于制造容纳粉末的罐的方法，包括：(a)使用粉末分配器将粉末层沉积到操作表面上；(b)将能量束发射到所述层上以使所述层中的所述粉末熔融并且形成具有内部空腔的所述罐的部分成形的主体；(c)使用所述粉末分配器将粉末沉积到所述内部空腔中；(d)使用所述粉末分配器将另外的粉末层沉积到所述部分成形的主体上；以及(e)将能量束发射到所述另外的层上以使所述另外的层中的所述粉末熔融并且形成所述罐的完整主体，从而将所述粉末密封在所述内部空腔中。，下面是粉末罐和其制造方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于制造容纳粉末的罐的方法，所述方法包括以下步骤：
a.使用粉末分配器将粉末层沉积到操作表面上；
b.将能量束发射到所述层上以使所述层中的所述粉末熔融并且形成具有内部空腔的所述罐的部分成形的主体；
c.使用所述粉末分配器将粉末沉积到所述内部空腔中；
d.使用所述粉末分配器将另外的粉末层沉积到所述部分成形的主体上；以及e.将能量束发射到所述另外的层上以使所述另外的层中的所述粉末熔融并且形成所述罐的完整主体，从而将所述粉末密封在所述内部空腔中。
2.根据权利要求1所述的用于制造容纳粉末的罐的方法，其特征在于，在所述罐的主体的侧壁已经完全形成之后，将所述粉末沉积到所述内部空腔中。
3.根据权利要求1所述的用于制造容纳粉末的罐的方法，其特征在于，在形成所述主体的侧壁的同时将所述粉末沉积到所述内部空腔中。
4.根据权利要求3所述的用于制造容纳粉末的罐的方法，其特征在于，将所述粉末间歇地沉积到所述内部空腔中。
5.根据权利要求3所述的用于制造容纳粉末的罐的方法，其特征在于，将所述粉末连续地沉积到所述内部空腔中。
6.一种用于容纳粉末的罐，所述罐包括：
主体，所述主体具有用于容纳粉末的内部空腔和在所述主体中形成的至少一个孔；
连接装置，所述连接装置用于将所述罐与3D打印设备可释放地连接；以及膜，所述膜覆盖所述孔以用于将所述粉末密封在所述罐中，其中所述膜被配置为当所述罐与所述3D打印设备连接时被所述3D打印设备的一部分刺穿以允许粉末从所述罐供应到所述3D打印设备。
7.根据权利要求6所述的用于容纳粉末的罐，其特征在于，所述连接装置被配置为使得当所述罐与所述3D打印设备连接时所述罐的孔与所述3D打印设备中的互补孔对准。
8.根据权利要求6或7所述的用于容纳粉末的罐，其特征在于，所述连接装置包括一对带倒钩的夹子，所述夹子被配置为与所述3D打印设备上的互补凹口配合。
9.根据前述权利要求中任一项所述的用于容纳粉末的罐，其特征在于，所述主体包括射频识别(RFID)芯片，所述芯片用于存储与所述罐和其中容纳的所述粉末相关的数据。
10.根据权利要求9所述的用于容纳粉末的罐，其特征在于，所述3D打印设备包括RFID读取装置并且其中所述RFID芯片被定位在所述主体上以使得当所述罐与所述3D打印设备连接时所述RFID芯片与所述RFID读取装置基本对准。
11.根据前述权利要求中任一项所述的用于容纳粉末的罐，其特征在于，所述主体具有蚀刻到所述主体的外表面中的多个标记，其中所述标记提供与所述罐和其中容纳的粉末相关的数据。
12.根据权利要求11所述的用于容纳粉末的罐，其特征在于，所述3D打印设备包括被配置为读取所述标记的读取装置，并且其中所述读取装置被定位在所述主体上以使得当所述罐与所述3D打印设备连接时所述读取装置与所述标记基本对准。
13.根据前述权利要求中任一项所述的用于容纳粉末的罐，其特征在于，所述主体、所述膜和所述粉末是由金属制成的。
14.根据前述权利要求中任一项所述的用于容纳粉末的罐，其特征在于，所述3D打印设备包括细长的喷嘴，所述喷嘴被配置为当在连接时将所述罐向下压并且压到所述3D打印设备上时刺穿所述覆盖所述罐的孔的膜。

说明书全文

粉末罐和其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及容纳粉末的罐，并且更具体地而非排他地涉及用于与三维(3D)打印机一起使用的容纳粉末的罐。

背景技术

[0002] 粉末被用于各种各样的工业制造过程中。特别是金属粉末，被用于诸如3D打印的增材制造过程中。

[0003] 3D打印机通常通过在粉末床上投射能量束以使粉末床的顶层熔融以便将其焊接到基材或底层上而进行操作。重复该熔融过程以将额外的粉末层添加到底层上以逐步构建部件直到完全制成为止。

[0004] 与3D打印机一起使用的粉末通常在罐中提供，所述罐在使用时与打印机连接。所述粉末与所述罐分开制造并且在所述罐已经形成之后被插入到罐中。这是耗时的并且需要单独的机器来分别制造罐和粉末。

[0005] 此外，为了有效地操作3D打印机，需要使用具有高质量并且包含在组成、形式和性能上一致的粉末颗粒的粉末。被储存在已知的罐中的粉末通常会随着时间的流逝而降解，例如由于暴露于湿气和其他不利的环境条件。

[0006] 此外，在粉末罐已经被制造并且被放入供应链中之后，难以跟踪最终用户可能需要的有关罐和其中容纳的粉末的信息。这包括例如有关粉末的组成、粉末的制造日期和/或使用日期以及罐和粉末的制造商的身份的信息。

[0007] 本发明的目的在于提供一种至少部分地改良和克服这些问题的容纳粉末的罐和其制造方法。

发明内容

[0008] 根据本发明的一个方面，提供了一种用于制造容纳粉末的罐的方法，所述方法包括：

[0009] (a)使用粉末分配器将粉末层沉积到操作表面上；

[0010] (b)将能量束发射到所述层上以使所述层中的粉末熔融并且形成具有内部空腔的罐的部分成形的主体；

[0011] (c)使用粉末分配器将粉末沉积到所述内部空腔中；

[0012] (d)使用粉末分配器将另外的粉末层沉积到所述部分成形的主体上；以及[0013] (e)将能量束发射到所述另外的层上以使所述另外的层中的粉末熔融并且形成罐的完整主体，从而将所述粉末密封在所述内部空腔中。

[0014] 可以在罐的主体的侧壁已经完全形成之后将所述粉末沉积到内部空腔中。

[0015] 可以在形成所述主体的侧壁的同时将所述粉末沉积到内部空腔中。

[0016] 可以在形成所述主体的侧壁的同时将所述粉末间歇地沉积到内部空腔中。

[0017] 可以在形成所述主体的侧壁的同时将所述粉末连续地沉积到内部空腔中。

[0018] 根据本发明的另一个方面，提供了一种用于容纳粉末的罐，所述罐包括：

[0019] 主体，所述主体具有用于容纳粉末的内部空腔和在所述主体中形成的至少一个孔；

[0020] 连接装置，所述连接装置用于将所述罐与3D打印设备可释放地连接；和[0021] 膜，所述膜覆盖所述孔以用于将所述粉末密封在所述罐中，其中所述膜被配置为当所述罐与3D打印设备连接时被3D打印设备的一部分刺穿以允许粉末从所述罐供应到3D打印设备。

[0022] 所述连接装置可以被配置为使得当所述罐与3D打印设备连接时所述罐的孔与3D打印设备中的互补孔对准。

[0023] 所述罐主体可以具有射频识别(RFID)芯片，所述芯片与所述主体连接以用于存储与所述罐和其中容纳的粉末有关的数据。

[0024] 所述罐主体可以具有蚀刻到所述主体的外表面中的多个标记，其中所述标记编码与所述罐和其中容纳的粉末有关的数据。

[0025] 所述罐的罐主体和膜以及所述罐中容纳的粉末可以由金属制成。附图说明

[0026] 现在将参考附图通过举例的方式描述本发明，在所述附图中：

[0027] 图1至图3示出了根据本发明的一个实施方案的用于制造容纳粉末的罐的方法中包括的步骤；

[0028] 图4示出了采用图1至图3中所示的方法制造的容纳粉末的罐的局部放大图；并且[0029] 图5示出了采用图1至图3中所示的方法制造的容纳粉末的罐，其中所述罐被示为与3D打印设备连接。

具体实施方式

[0030] 参考图1至图3，示出了一种用于制造容纳粉末的罐10的方法，所述方法包括：

[0031] (a)使用粉末分配器12将粉末层14沉积到操作表面16上；

[0032] (b)将能量束18发射到所述层14上以使所述层14中的粉末熔融并且形成具有内部空腔22的罐10的部分成形的主体20；

[0033] (c)使用粉末分配器12将粉末24沉积到内部空腔22中；

[0034] (d)使用粉末分配器12将另外的粉末层26沉积到所述部分成形的主体20上；以及[0035] (e)将能量束18发射到所述另外的层26上以使所述另外的层26中的粉末熔融并且形成罐10的完整主体28，从而将粉末24密封在所述内部空腔22中。

[0036] 更特别地，参考图1，最初使用粉末分配器12将第一层粉末14沉积到操作表面16上。然后，使用能量源30将能量束18发射到层14上以使层14中的粉末熔融，所述粉末一旦固化，就形成罐10的主体20的一部分。

[0037] 如图2中所示，然后沉积额外的粉末层并且使其熔融，以逐步构建主体20的另外的部分。

[0038] 所述能量束18可以是激光束、准直光束、微等离子体焊接电弧、电子束和粒子加速器中的任何一种。优选地，所述能量束18具有聚焦装置(未示出)，所述聚焦装置适于适当地聚焦能量束18以产生至少10瓦/mm3的能量密度。在所述能量束18是激光束的情况下，可以将所述激光束聚焦到操作表面16上以使光斑尺寸小于0.5mm2。类似地，在所述能量束18是准直光束的情况下，可以将所述光束聚焦到操作表面16上以使光斑尺寸小于1mm2。此外，在所述能量束18是微等离子体焊接电弧的情况下，可以将所述微等离子体焊接电弧聚焦到操作表面16上以使光斑尺寸小于1mm2。这样的微等离子体焊接电弧通常能够在约20,000℃的温度下以约0.2mm2的光斑尺寸产生等离子气体的聚焦光束。

[0039] 如图2中所示，所形成的罐10的部分成形的主体20具有内部空腔22。然后，使用粉末分配器12将粉末24沉积到所述内部空腔22中。在一个实施方案中，可以在主体20的侧壁32已经完全形成之后将粉末24沉积到内部空腔22中。

[0040] 或者，可以在形成主体20的侧壁32的同时将粉末24沉积到内部空腔22中。在这些实施方案中，可以在形成主体20的侧壁32的同时将粉末24连续地或间歇地沉积到内部空腔22中。

[0041] 沉积到内部空腔22中的粉末24没有被能量源30熔融，从而构成了罐10一旦被完全制造就用来容纳的粉末。

[0042] 如图3中所示，在沉积粉末24之后，然后使用粉末分配器12将另外的粉末层26沉积到主体20上并且使用能量源30将能量束18发射到另外的层26上以使层26中的粉末熔融并且形成罐10的完整主体28。当主体28完成时，粉末24由此被气密地密封在罐10内。

[0043] 所公开的方法可以被用于“打印”由多种不同材料制成的容纳粉末的罐。将理解的是，用于制造罐10的粉末中所包含的一种或多种材料将决定主体28和其中储存的粉末24中所包含的一种或多种材料。例如，在所述方法中采用金属基粉末将会引起含有金属粉末24的金属主体28的产生。或者，塑料基粉末将会引起含有塑料粉末24的塑料主体28的产生。

[0044] 成品罐10适于与增材制造过程一起使用，所述增材制造过程尤其包括3D打印。

[0045] 所述方法有利地使得能够使用单个3D打印设备来制造容纳粉末的罐。因此，制造罐10不需要单独的粉末来源和粉末供应。

[0046] 所述方法还有利地允许将粉末24气密地密封在容器10内部作为制造过程的一部分。因此，使对湿气和其他不利的环境条件的暴露减到最低限度。

[0047] 参考图3，根据本发明的另一个方面，提供了一种用于容纳粉末的罐10，所述罐10包括主体28，所述主体28具有用于容纳粉末的内部空腔和在主体28中形成的至少一个孔34。所述罐10还包括用于将罐10与3D打印设备37可释放地连接的连接装置36和覆盖孔34以用于将粉末密封在罐10中的膜38。所述膜38被配置为当罐10与3D打印设备37连接时被3D打印设备37的一部分刺穿或开封，以允许粉末从罐10供应到3D打印设备。

[0048] 更特别地，如图4中所示，所述连接装置36包括从罐10延伸的一对带倒钩的夹子。所述夹子是柔性的并且被配置为与3D打印设备37上的一对互补凹口配合以用于将罐10与
3D打印设备37可释放地连接。

[0049] 可以使用替代的连接装置，如法兰、倒钩、凸耳、夹具或本领域技术人员显而易见的其他装置。

[0050] 参考图5，示出了与3D打印设备37可释放地连接的罐10。连接装置36优选地被配置为使得当罐10与3D打印设备37连接时罐10的孔34与3D打印设备37中的互补孔对准。

[0051] 所述3D打印设备37包括细长的喷嘴42，所述喷嘴42被配置为当在连接时将罐10向下压并且压到3D打印设备37上时刺穿覆盖罐10的孔34的膜38。

[0052] 可以使用替代的装置来开封所述膜38。

[0053] 所述膜38有利地使得罐10中容纳的粉末被密封在其中并且仅在罐10与3D打印设备37连接时才能从罐中提取。

[0054] 如图4中所示，罐10的主体28还可以具有与主体28连接的射频识别(RFID)芯片44。所述RFID芯片44存储与罐10和其中容纳的粉末有关的各种数据。这些数据可以包括例如有关罐10中粉末的组成、罐10和粉末的制造日期和/或使用日期或罐10和粉末的制造商的身份的信息。

[0055] 所述RFID芯片44优选地定位在主体28上以使得当罐10与3D打印设备37连接时所述RFID芯片44与3D打印设备37上的互补RFID读取装置(未示出)基本对准。这允许所述读取装置检索RFID芯片44中所编码的数据。这些数据然后可以由嵌入3D打印设备37中的控制逻辑使用，以控制使用罐10中的粉末制成的产品的制造。

[0056] 除了RFID芯片44之外或作为RFID芯片44的替代，罐10的主体28可以具有蚀刻到主体28的外表面中的多个标记48。所述标记48类似地被用于编码与罐10和其中容纳的粉末有关的数据。可以使用任何合适的编码方案来创建标记48。例如，可以将一系列点和划蚀刻到主体28中而以二进制形式编码数据。

[0057] 所述标记48优选地定位在主体28上以使得当罐10与3D打印设备37连接时所述标记48与3D打印设备37上的互补读取装置(未示出)基本对准。

[0058] 对于本领域技术人员来说将显而易见的修改和变化被认为落入本发明的范围内。

[0059] 在本发明的前述描述中，除非上下文由于表达语言或必要的暗示而另有要求，否则词语“包含(comprise)”或诸如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”的变体以包括性意义使用，即指定在本发明的各种实施方案中存在所描述的特征，但不排除另外的特征的存在或添加。

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