用于加性制造系統(tǒng)的活性金屬粉末的回收系統(tǒng)的制作方法

本公開一般涉及加性制造，以及更具體來說涉及用于加性制造系統(tǒng)的金屬粉末的回收系統(tǒng)，并且在應(yīng)用于活性金屬粉末時是特別有利的。

背景技術(shù)：

加性制造(am)包含經(jīng)過材料的連續(xù)分層而不是材料的去除來產(chǎn)生對象的各種各樣的過程。因此，加性制造能夠創(chuàng)建復雜幾何結(jié)構(gòu)，而無需使用任何種類的工具、模具或固定裝置，并且具有極少或沒有廢料。不是從材料的實心坯(其中許多被切掉并且丟棄)來加工組件，加性制造中使用的唯一材料是使對象成形所要求的材料。

加性制造技術(shù)通常包含獲取待形成對象的三維計算機輔助設(shè)計(cad)文件，以電子方式將對象切片為例如18-102微米厚的層，并且采用每層的二維圖像來創(chuàng)建文件。文件然后可加載到制備軟件系統(tǒng)中，其解釋文件，使得對象能夠通過不同類型的加性制造系統(tǒng)來構(gòu)建。在加性制造的3d打印、快速原型制作(rp)和直接數(shù)字制造(ddm)形式中，有選擇地分發(fā)材料層以創(chuàng)建對象。

在金屬粉末加性制造技術(shù)、例如選擇性激光熔融(slm)和直接金屬激光熔融(dmlm)中，金屬粉末層依次熔融在一起以形成對象。更具體來說，薄金屬粉末層在使用涂敷器均勻分布在金屬粉末床上之后依次熔融。金屬粉末床能夠在垂直軸線中移動。該過程在具有惰性氣體(例如氬或氮)的準確控制的氣氛的處理室中進行。一旦創(chuàng)建每層，對象幾何結(jié)構(gòu)的每個二維層面能夠通過有選擇地熔融金屬粉末來熔合。熔融可由高功率激光器、例如100瓦鐿激光器來執(zhí)行，以便完全焊接(熔融)金屬粉末以形成固體金屬。激光器使用掃描鏡在x-y方向上移動，并且具有足以完全焊接(熔融)金屬粉末以形成固體金屬的強度。金屬粉末床對于每個后續(xù)二維層降低，并且該過程重復進行，直到完全形成對象。

加性制造中使用的某些金屬粉末是活性的；也就是說，它們在氧環(huán)境、例如空氣中采取粉末形式是可燃的或易燃的。兩個示例活性金屬粉末是鋁和鈦?；钚越饘俜勰┫鄬τ诩有灾圃煸诩有灾圃鞕C器的清潔、金屬粉末屑的清潔等方面造成挑戰(zhàn)。當前，活性金屬粉末在濕式分離器、即濕真空中從它們所在的任何表面(例如am系統(tǒng)的處理室、其周圍的地面上等)來收集。常規(guī)濕式(又稱作浸入)分離器將活性金屬粉末真空到室(其中粉末浸入液體、例如水或油中)中，以創(chuàng)建液體-金屬粉泥供更安全操控。市場可得到的示例濕式或浸入分離器包含：從tiger-vacinternational,inc.(laval，quebec，ca)可得到的tiger-vacss-itex型號或者從ruwacusa(holyoke，ma，usa)可得到的ruwacna、na35或na250型號。在任何濕式分離器中，濕式分離器上的室(例如箱)進行填充，并且要求周期清空。當前濕式分離器沒有分離液體和金屬粉末，這要求使用昂貴的和復雜危險的廢物處置技術(shù)對泥漿的處置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的第一方面提供一種用于金屬粉末的回收系統(tǒng)，該回收系統(tǒng)包括：容器；壓力源，與容器進行流體連通用于在容器內(nèi)創(chuàng)建所選壓力，容器包含：配置成保持液體的箱的下部的入口以及出口；控制器，控制壓力源以在真空狀態(tài)與蒸發(fā)狀態(tài)之間控制在容器內(nèi)所施加的壓力，在該真空狀態(tài)中，壓力引起空氣帶走的金屬粉末流進入入口用于經(jīng)由通過將空氣帶走的金屬粉末浸入液體中而從空氣中去除金屬粉末來形成回收的金屬粉末，在蒸發(fā)狀態(tài)中，容器內(nèi)的壓力使液體蒸發(fā)成氣體，其經(jīng)過出口離開；以及冷凝器，與容器的出口進行流體連通用于接收來自容器的氣體并且將氣體冷凝成冷凝液體。

本公開的第二方面提供一種金屬粉末加性制造系統(tǒng)，包括：金屬粉末加性制造打印機，包含處理室和控制器；以及用于金屬粉末的回收系統(tǒng)，回收系統(tǒng)包含：容器；壓力源，與容器進行流體連通用于在容器內(nèi)創(chuàng)建可變壓力，容器包含：配置成保持液體的箱的下部的入口以及出口；控制器，控制壓力源以在真空狀態(tài)與蒸發(fā)狀態(tài)之間控制在容器內(nèi)所施加的可變壓力，在該真空狀態(tài)中，空氣帶走的金屬粉末流從處理室進入入口用于經(jīng)由通過將空氣帶走的金屬粉末浸入液體中而從空氣中去除金屬粉末來形成回收的金屬粉末，在該蒸發(fā)狀態(tài)中，容器內(nèi)的可變壓力使液體蒸發(fā)成氣體，其經(jīng)過出口離開；以及冷凝器，與容器的出口進行流體連通用于接收來自容器的氣體并且將氣體冷凝成冷凝液體。

本公開的第三方面提供一種回收金屬粉末的方法，該方法包括：帶走空氣流中的金屬粉末；通過使空氣流經(jīng)過容器中的液體來將金屬粉末與空氣流浸入分離；以及通過將液體從容器蒸發(fā)為氣體并且從容器中去除氣體來回收金屬粉末。

本公開的說明性方面設(shè)計成解決本文所述的問題和/或未論述的其他問題。

本發(fā)明提供一組技術(shù)方案,如下:

1.一種用于金屬粉末的回收系統(tǒng)，所述回收系統(tǒng)包括：

容器；

壓力源，與所述容器進行流體連通用于在所述容器內(nèi)創(chuàng)建所選壓力，所述容器包含：配置成保持液體的箱的下部的入口以及出口；

控制器，控制所述壓力源以便在真空狀態(tài)與蒸發(fā)狀態(tài)之間控制在所述容器內(nèi)施加的所述壓力，在所述真空狀態(tài)中，所述壓力引起空氣帶走的金屬粉末流進入所述入口用于經(jīng)由通過將所述空氣帶走的金屬粉末浸入所述液體中而從所述空氣中去除所述金屬粉末來形成回收的金屬粉末，在所述蒸發(fā)狀態(tài)中，所述容器內(nèi)的所述壓力使所述液體蒸發(fā)成氣體，其經(jīng)過所述出口離開；以及

冷凝器，與所述容器的所述出口進行流體連通用于接收來自所述容器的所述氣體并且將所述氣體冷凝成冷凝液體。

2.如技術(shù)方案1所述的回收系統(tǒng)，還包括用于收集來自所述冷凝器的所述冷凝液體的收集容器。

3.如技術(shù)方案1所述的回收系統(tǒng)，其中，所述金屬粉末包含從由鋁和鈦所組成的組中選取的活性金屬粉末。

4.如技術(shù)方案1所述的回收系統(tǒng)，其中，所述液體包含水。

5.如技術(shù)方案1所述的回收系統(tǒng)，還包括惰性氣體源，其在流體上耦合到所述容器用于將惰性氣體注入到所述容器中。

6.如技術(shù)方案1所述的回收系統(tǒng)，還包括加熱元件，其耦合到所述容器用于改變所述容器內(nèi)的溫度。

7.一種金屬粉末加性制造系統(tǒng)，包括：

金屬粉末加性制造打印機，包含處理室和控制器；以及

用于所述金屬粉末的回收系統(tǒng)，所述回收系統(tǒng)包含：

容器；

壓力源，與所述容器進行流體連通用于在所述容器內(nèi)創(chuàng)建可變壓力，所述容器包含：配置成保持液體的箱的下部的入口以及出口；

控制器，控制所述壓力源以便在真空狀態(tài)與蒸發(fā)狀態(tài)之間控制在所述容器內(nèi)施加的可變壓力，在所述真空狀態(tài)中，空氣帶走的金屬粉末流從所述處理室進入所述入口用于經(jīng)由通過將所述空氣帶走的金屬粉末浸入所述液體中而從所述空氣中去除所述金屬粉末來形成回收的金屬粉末，在所述蒸發(fā)狀態(tài)中，所述容器內(nèi)的所述可變壓力使所述液體蒸發(fā)成氣體，其經(jīng)過所述出口離開；以及

冷凝器，與所述容器的所述出口進行流體連通用于接收來自所述容器的所述氣體并且將所述氣體冷凝成冷凝液體。

8.如技術(shù)方案7所述的金屬粉末加性制造系統(tǒng)，其中，所述金屬粉末包含從由鋁和鈦所組成的組中選取的活性金屬粉末。

9.如技術(shù)方案8所述的金屬粉末加性制造系統(tǒng)，還包括惰性氣體源，其在流體上耦合到所述容器用于將惰性氣體注入到所述容器中。

10.如技術(shù)方案9所述的金屬粉末加性制造系統(tǒng)，其中，所述惰性氣體源在流體上耦合到所述處理室。

11.如技術(shù)方案7所述的金屬粉末加性制造系統(tǒng)，其中，所述液體包含水。

12.如技術(shù)方案7所述的金屬粉末加性制造系統(tǒng)，其中，所述容器包含可拆卸金屬粉末保持器，在其上收集所述回收的金屬粉末。

13.如技術(shù)方案7所述的金屬粉末加性制造系統(tǒng)，還包括加熱元件，其耦合到所述容器用于改變所述容器內(nèi)的溫度。

14.一種回收金屬粉末的方法，所述方法包括：

帶走在空氣流中的金屬粉末；

通過使所述空氣流經(jīng)過容器中的液體將所述金屬粉末與所述空氣流浸入分離；以及

通過把來自所述容器的所述液體蒸發(fā)為氣體并且從所述容器中去除所述氣體來回收所述金屬粉末。

15.如技術(shù)方案14所述的方法，其中，回收包含從所述浸入分離期間存在的那個特性改變所述容器內(nèi)的至少一個環(huán)境特性。

16.如技術(shù)方案15所述的方法，其中，所述至少一個環(huán)境特性包含所述容器內(nèi)的壓力。

17.如技術(shù)方案16所述的方法，其中，所述至少一個環(huán)境特性還包含所述容器內(nèi)的溫度。

18.如技術(shù)方案14所述的方法，還包括冷凝所述氣體以形成回收液體，并且收集所述回收液體。

19.如技術(shù)方案14所述的方法，其中，所述金屬粉末包含活性金屬粉末，并且其中所述液體包含水。

20.如技術(shù)方案19所述的方法，還包括在所述回收之后將惰性氣體引入到所述容器。

本發(fā)明提供另一組技術(shù)方案,如下:

1.一種用于金屬粉末的回收系統(tǒng)(100)，所述回收系統(tǒng)(100)包括：

容器(162)；

壓力源(164)，與所述容器(162)進行流體連通用于在所述容器(162)內(nèi)創(chuàng)建所選壓力，所述容器(162)包含：配置成保持液體(180)的箱(170)的下部(178)的入口(176)以及出口(182)；

控制器(190)，控制所述壓力源(164)以便在真空狀態(tài)與蒸發(fā)狀態(tài)之間控制在所述容器(162)內(nèi)施加的所述壓力，在所述真空狀態(tài)中，所述壓力引起空氣帶走的金屬粉末流進入所述入口(176)用于經(jīng)由通過將所述空氣帶走的金屬粉末浸入所述液體(180)中而從所述空氣中去除所述金屬粉末來形成回收的金屬粉末，在所述蒸發(fā)狀態(tài)中，所述容器(162)內(nèi)的所述壓力使所述液體(180)蒸發(fā)成氣體(194)，其經(jīng)過所述出口(182)離開；以及

冷凝器(200)，與所述容器(162)的所述出口(182)進行流體連通用于接收來自所述容器(162)的所述氣體(194)并且將所述氣體(194)冷凝成冷凝液體(202)。

2.如技術(shù)方案1所述的回收系統(tǒng)(158)，還包括用于收集來自所述冷凝器(200)的所述冷凝液體(202)的收集容器(162)。

3.如技術(shù)方案1所述的回收系統(tǒng)(158)，其中，所述金屬粉末包含從由鋁和鈦所組成的組中選取的活性金屬粉末。

4.如技術(shù)方案1所述的回收系統(tǒng)(158)，其中，所述液體(180)包含水。

5.如技術(shù)方案1所述的回收系統(tǒng)(158)，還包括惰性氣體源(194)，其在流體上耦合到所述容器(162)用于將惰性氣體(194)注入到所述容器(162)中。

6.如技術(shù)方案1所述的回收系統(tǒng)(158)，還包括加熱元件，其耦合到所述容器(162)_用于改變所述容器(162)內(nèi)的溫度。

7.一種金屬粉末加性制造系統(tǒng)(100)，包括：

金屬粉末加性制造打印機，包含處理室(130)和控制器(190)；以及

用于所述金屬粉末的回收系統(tǒng)(158)，所述回收系統(tǒng)(158)包含：

容器(162)；

壓力源(164)，與所述容器(162)進行流體連通用于在所述容器(162)內(nèi)創(chuàng)建可變壓力，所述容器(162)包含：配置成保持液體(180)的箱(170)的下部(178)的入口(176)以及出口(182)；

控制器(180)，控制所述壓力源(164)以便在真空狀態(tài)與蒸發(fā)狀態(tài)之間控制在所述容器(162)內(nèi)施加的可變壓力，在所述真空狀態(tài)中，空氣帶走的金屬粉末流從所述處理室(130)進入所述入口(176)用于經(jīng)由通過將所述空氣帶走的金屬粉末浸入所述液體(180)中而從所述空氣中去除所述金屬粉末來形成回收的金屬粉末，在所述蒸發(fā)狀態(tài)中，所述容器(162)內(nèi)的所述可變壓力使所述液體(180)蒸發(fā)成氣體(194)，其經(jīng)過所述出口(182)離開；以及

冷凝器(200)，與所述容器(162)的所述出口(182)進行流體連通用于接收來自所述容器(162)的所述氣體(194)并且將所述氣體(194)冷凝成冷凝液體(180)(202)(180)(202)。

8.如技術(shù)方案7所述的金屬粉末加性制造系統(tǒng)(100)，其中，所述金屬粉末包含從由鋁和鈦所組成的組中選取的活性金屬粉末。

9.如技術(shù)方案8所述的金屬粉末加性制造系統(tǒng)(100)，還包括惰性氣體源(194)，其在流體上耦合到所述容器(162)用于將惰性氣體(194)注入到所述容器(162)中。

10.如技術(shù)方案9所述的金屬粉末加性制造系統(tǒng)(100)，其中，所述惰性氣體源(194)在流體上耦合到所述處理室(130)。

11.如技術(shù)方案7所述的金屬粉末加性制造系統(tǒng)(100)，其中，所述液體(180)包含水。

12.如技術(shù)方案7所述的金屬粉末加性制造系統(tǒng)(100)，其中，所述容器(162)包含可拆卸金屬粉末保持器，在其上收集所述回收的金屬粉末。

13.如技術(shù)方案7所述的金屬粉末加性制造系統(tǒng)(100)，還包括加熱元件，其耦合到所述容器(162)用于改變所述容器(162)內(nèi)的溫度。

14.一種回收金屬粉末的方法，所述方法包括：

帶走在空氣流中的金屬粉末；

通過使所述空氣流經(jīng)過容器(162)中的液體(180)將所述金屬粉末與所述空氣流浸入分離；以及

通過把來自所述容器(162)的所述液體(180)蒸發(fā)為氣體并且從所述容器(162)中去除所述氣體(194)來回收所述金屬粉末。

15.如技術(shù)方案14所述的方法，其中，回收包含從所述浸入分離期間存在的那個特性改變所述容器(162)內(nèi)的至少一個環(huán)境特性。

16.如技術(shù)方案15所述的方法，其中，所述至少一個環(huán)境特性包含所述容器(162)內(nèi)的壓力。

17.如技術(shù)方案16所述的方法，其中，所述至少一個環(huán)境特性還包含所述容器(162)內(nèi)的溫度。

18.如技術(shù)方案14所述的方法，還包括冷凝所述氣體(194)以形成回收液體(180)，并且收集所述回收液體(180)。

19.如技術(shù)方案14所述的方法，其中，所述金屬粉末包含活性金屬粉末，并且其中所述液體(180)包含水。

20.如技術(shù)方案19所述的方法，還包括在所述回收之后將惰性氣體(194)引入到所述容器(162)。

附圖說明

從結(jié)合附圖進行的本公開的各個方面的下面的詳細描述，將更易于理解本公開的這些及其他特征，附圖描繪本公開的各個實施例，其中：

圖1示出按照本公開的實施例、包含回收系統(tǒng)的加性制造系統(tǒng)的示意框圖。

圖2示出按照本公開的實施例的回收系統(tǒng)的示意圖。

圖3示出按照本公開的實施例、供與回收系統(tǒng)配合使用的容器的示意圖。

注意的是，本公開的附圖是不按照比例的。附圖意圖描繪僅本公開明的典型方面，并且因此不應(yīng)當被認為是限制本公開的范圍。附圖中，相似編號在附圖之間表示相似元件。

具體實施方式

在下面的說明書和權(quán)利要求書中，將參照將定義成具有下面的含意的多個術(shù)語：

單數(shù)形式“一”、“一個”、“該”包含復數(shù)參考，除非上下文另加明確指示。

“可選的”或“可選地”表示隨后描述的事件或情況可能發(fā)生或者可能不發(fā)生，以及本描述包含其中發(fā)生事件的實例以及其中沒有發(fā)生事件的實例。

如本文所使用的近似語言在本說明書和權(quán)利要求書中通篇可應(yīng)用于修改能夠準許變化的任何定量表示，而沒有導致與其相關(guān)的基本功能中的變化。相應(yīng)地，通過諸如“大約”、“近似”和“基本上”的一個或多個術(shù)語所修改的值并不局限于所指定的精確值，并且可以是例如所規(guī)定值的+/-10%。在至少一些實例中，近似語言可對應(yīng)于用于測量該值的儀器的精確度。在這里并且在說明書和權(quán)利要求書通篇中，范圍限制可被組合和/或互換，這類范圍被標識，并且包含在其中包含的所有子范圍，除非上下文或語言另加指示。

如上所指示，本公開提供一種用于金屬粉末的回收系統(tǒng)，其能夠作為金屬粉末加性制造系統(tǒng)的部分來結(jié)合。該回收系統(tǒng)結(jié)合濕式或浸入分離器的屬性，但是與常規(guī)分離器相比之下，還起作用以便將所使用的浸入液體與金屬粉末分離，以改進各自的安全處置，特別是在金屬粉末包含活性金屬粉末的情況下。也就是說，回收系統(tǒng)允許金屬粉末與浸入液體(其包含水)的分離以及材料分階段(inphase)而不是共同作為泥漿的處置。

如本文所使用的,“活性金屬粉末”可包含在含氧氣氛(例如空氣)中造成反應(yīng)風險、例如燃燒能力或可燃性的采取粉末形式的任何金屬粉末，最顯著的是鋁和鈦，但是還有其他金屬粉末，例如但不限于鎂、鉭和鋯。雖然本公開的實施例具體相對于活性金屬粉末來描述，但是將領(lǐng)會，教導也可應(yīng)用于其他非活性金屬粉末。

圖1示出用于生成對象102的說明性計算機化激光的金屬粉末加性制造系統(tǒng)100的示意圖/框圖，示出僅其上表面。在這個示例中，系統(tǒng)100布置用于直接金屬激光熔融(dmlm)。理解，本公開的一般教導同樣可應(yīng)用于其他形式的金屬粉末激光加性制造、例如選擇性激光熔融(slm)。對象102圖示為圓形元件；但是理解，加性制造過程能夠易于適合制造大量部件。

系統(tǒng)100通常包含激光的金屬粉末加性制造控制系統(tǒng)104(“控制系統(tǒng)”)和am打印機106。如將會描述，控制系統(tǒng)104運行代碼108，以便使用多個激光器134、136來生成對象102。示出在計算機110上實現(xiàn)為計算機程序代碼的控制系統(tǒng)104。為此,示出計算機110，其包含存儲器112、處理器114、輸入/輸出(i/o)接口116和總線118。此外，計算機110示為與外部i/o裝置/資源120和存儲系統(tǒng)122進行通信。通常，處理器114運行計算機程序代碼108，其存儲在存儲器112和/或存儲系統(tǒng)122中。在運行計算機程序代碼108時，處理器114能夠來往于存儲器112、存儲系統(tǒng)122、i/o裝置120和/或am打印機106讀取/寫入數(shù)據(jù)?？偩€118提供計算機110中的組件的每個之間的通信鏈路，以及i/o裝置120能夠包括使用戶能夠與計算機110進行交互的任何裝置(例如鍵盤、指示裝置、顯示器等)。計算機110僅表示硬件和軟件的各種可能組合。例如，處理器114可包括單個處理單元，或者跨例如客戶端和服務(wù)器上的一個或多個位置中的一個或多個處理單元分布。類似地，存儲器112和/或存儲系統(tǒng)122可駐留在一個或多個物理位置處。存儲器112和/或存儲系統(tǒng)122能夠包括各種類型的非暫時計算機可讀存儲媒介的任何組合，非暫時計算機可讀存儲媒介包含磁媒體、光媒體、隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)等。計算機110能夠包括任何類型的計算裝置，例如工業(yè)控制器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、臺式計算機、膝上型電腦、手持裝置等。

如所述，系統(tǒng)100以及具體來說是控制系統(tǒng)104運行代碼108以生成對象102。代碼108能夠除了別的以外包含用于操作am打印機106的計算機可運行指令集108s以及定義將要由am打印機106在物理上生成的對象102的計算機可運行指令集108o。如本文所述，加性制造過程開始于存儲代碼108的非暫時計算機可讀存儲媒介(例如，存儲器112、存儲系統(tǒng)122等)。用于操作am打印機106的計算機可運行指令集108s可包含能夠操作am打印機106的任何現(xiàn)在已知或者以后開發(fā)的軟件代碼。

定義對象102的計算機可運行指令集108o可包含對象的精確定義的3d模型，并且能夠從大量眾所周知計算機輔助設(shè)計(cad)軟件系統(tǒng)(例如autocad?、turbocad?、designcad3dmax等)的任何來生成。在這點上，代碼108o能夠包含任何現(xiàn)在已知或者以后開發(fā)的文件格式。此外，表示對象102的代碼108o可在不同格式之間轉(zhuǎn)換。例如，代碼108o可包含：標準鑲嵌語言(stl)文件，其為3d系統(tǒng)的光固化cad程序而創(chuàng)建；或者加性制造文件(amf)，其是美國機械工程師協(xié)會(asme)標準，其是一種基于擴展標示語言(xml)的格式，其設(shè)計成允許cad軟件描述將要在任何am打印機上制作的任何三維對象的形狀和組成。表示對象102的代碼108o還可轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號集，并且作為數(shù)據(jù)信號集來傳送、接收并且根據(jù)需要轉(zhuǎn)換成代碼、存儲等。在任何情況下，代碼108o可以是對系統(tǒng)100的輸入，并且可來自部件設(shè)計人員、知識產(chǎn)權(quán)(ip)提供商、設(shè)計公司、系統(tǒng)100的操作員或擁有者或者來自其他源。在任何情況下，控制系統(tǒng)104運行代碼108s和108o，從而將對象102劃分為它使用am打印機106在連續(xù)材料層中組裝的一系列薄層面。

am打印機106可包含處理室130，其被密封以便為對象102打印提供可控氣氛。在其上構(gòu)建對象102的金屬粉末床或平臺132定位在處理室130內(nèi)。多個激光器134、136配置成熔融金屬粉末床132上的金屬粉末層，以生成對象102。雖然本文將描述一對激光器134、136，但是強調(diào)的是，本公開的教導可應(yīng)用于采用單個激光器134或者多于一對激光器134、136的系統(tǒng)。如相對圖1所述，每個激光器134、136具有其中它能夠單獨熔融金屬粉末的場以及其中兩種激光器134、136能夠熔融金屬粉末的重疊區(qū)域。在這點上，每個激光器134、136可分別生成激光束138、138’，其熔合每個層面的微粒，如代碼108所定義。激光器134示為使用激光束138來創(chuàng)建對象102的層，而激光器136示為休眠但是具有幻影(phantom)激光束138’。每個激光器134、136按照任何現(xiàn)在已知或者以后開發(fā)的方式來校準。也就是說，每個激光器134、136使其激光束相對于平臺132的預計位置與其實際位置相互關(guān)連，以便提供個別位置校正(未示出)，以確保其個別精度。

涂敷器140可創(chuàng)建作為空白畫布所展開的原始材料142的薄層，從其中將創(chuàng)建最終對象的每個連續(xù)層面。am打印機106的各種部件可移動以適應(yīng)每個新層的添加，例如，在每層之后，金屬粉末床132可降低，和/或室130和/或涂敷器140可上升。該過程可使用采取細顆粒金屬粉末或活性金屬粉末的形式的不同原始材料，其的庫存(stock)可保持在由涂敷器140可訪問的室144中。在本情況中，對象102可由“金屬”(其可包含純金屬或合金)來制成。金屬可包含例如上述活性金屬或其他金屬的任何。系統(tǒng)100還能夠與實際上任何非活性金屬粉末、即非爆炸或者非傳導粉末例如但不限于：鈷鉻鉬(cocrmo)合金、不銹鋼、奧氏體鉻鎳基合金、例如鎳鉻鉬鈮合金(nicrmonb)(例如inconel625或inconel718)、鎳鉻鐵鉬合金(nicrfemo)(例如從haynesinternational,inc.可得到的hastelloy?x)或者鎳鉻鈷鉬合金(nicrcomo)(例如從haynesinternational,inc.可得到的haynes282)等一起使用。

處理室130填充有惰性氣體、例如氬或氮，并且控制成最小化或消除氧，以尤其防止與活性金屬的反應(yīng)。控制系統(tǒng)104配置成控制來自惰性氣體源154的在處理室130內(nèi)的氣體混合物160的流。在這種情況下，控制系統(tǒng)104可控制泵150和/或用于惰性氣體的流量閥系統(tǒng)152，以控制氣體混合物160的含量。流量閥系統(tǒng)152可包含能夠精確控制特定氣體的流的一個或多個計算機可控閥、流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等。泵150可提供有或者沒有閥系統(tǒng)152。在省略泵150的情況下，惰性氣體可在引入到處理室130之前簡單地進入導管或歧管。惰性氣體源154可采取用于在其中包含的材料的任何常規(guī)源的形式，例如箱、儲存器或其他源?？商峁┯脕頊y量氣體混合物160所要求的任何傳感器(未示出)。氣體混合物160可按常規(guī)方式使用過濾器170來過濾。

在操作中，金屬粉末床132提供在處理室130內(nèi)，以及控制系統(tǒng)104控制來自惰性氣體源154的在處理室130內(nèi)的氣體混合物160的流?？刂葡到y(tǒng)104還控制am打印機106以及具體來說是涂敷器140和激光器134、136，以便依次熔融金屬粉末床132上的金屬粉末層，以生成對象102。

在系統(tǒng)100的操作之后，殘余金屬粉末可保持在處理室130中，從而需要使用按照本公開的實施例的回收系統(tǒng)158對其清潔。而且，金屬粉末可在系統(tǒng)100周圍、例如在地面上、處理室130外部等散開，從而需要使用回收系統(tǒng)158，特別是對于活性金屬粉末?；厥障到y(tǒng)158可作為系統(tǒng)100的部分來結(jié)合，或者可作為與系統(tǒng)100一起使用的單獨系統(tǒng)來提供。

參照圖2和圖3，按照本公開的實施例的用于金屬粉末的回收系統(tǒng)158可包含容器162，其在流體上耦合到壓力源164。容器162可包含能夠密封地包含液體材料并且能夠控制其中壓力的任何對象。在一個實施例中，容器162包含箱170，其也許具有可拆卸但可密封的蓋172以及可選地具有腳輪174。容器162還可包含配置成保持液體180的容器的下部178的入口176。容器162還包含出口182。入口176在流體上耦合到導管184、例如管道，其具有充當金屬粉末的輸入的外端(未標記)，與常規(guī)真空系統(tǒng)的一端類似。管道182的外端可包含任何現(xiàn)在已知或者以后開發(fā)的真空配件，例如一個或多個棒、電動或者非電動刷、縫隙工具、有剛毛的除塵刷、室內(nèi)裝飾工具、地板刷(具有或沒有扭曲桿)等。入口176還可包含任何必要的管道系統(tǒng)和裝設(shè)閥門，以允許空氣流到下部178的液體180中，但是防止液體180經(jīng)過管道182、例如滴管從容器162逸出到容器162底部或止回閥。液體180可包含水，但是還可包含按常規(guī)用于浸入分離器液體的其他物質(zhì)，其可幫助捕獲進入在其中的液體180(例如油、清潔劑等)的金屬粉末。

壓力源164可包含任何形式的真空泵(與泵150類似)，其能夠在容器162內(nèi)創(chuàng)建所選(空氣)壓力，如本文將進一步描述。壓力源164例如經(jīng)由本文所述的導管或管道184(其可進一步延伸到冷凝器200)與出口182處的容器162進行流體連通。

回收系統(tǒng)158還可包含用于控制壓力源164的控制器190。控制器190能夠包含任何形式的機器控制器。在一個實施例中，控制器190能夠包含簡單電子壓力調(diào)節(jié)器，但是在其他實施例中可包含計算機可控壓力調(diào)節(jié)器。備選地，在回收系統(tǒng)158作為加性制造系統(tǒng)100的部分來結(jié)合的情況下，控制器190可作為控制系統(tǒng)104的部分、例如計算機110的部分來結(jié)合。在操作中，控制器190控制壓力源164，以尤其控制在容器162內(nèi)施加的壓力?？刂破?90可控制壓力源164以創(chuàng)建真空狀態(tài)，其中壓力引起空氣帶走的金屬粉末流進入入口176(經(jīng)由管道182)，用于經(jīng)由通過將空氣帶走的金屬粉末浸入液體180中而從空氣中去除金屬粉末來形成回收的金屬粉末192(即，液體-金屬粉泥)。也就是說，控制器190創(chuàng)建真空負壓力，其足以引起經(jīng)過液體180從金屬粉末可處于的任何位置、例如處理室130(圖1)內(nèi)、車間地面上等而將金屬粉末真空到容器162中。在這種狀態(tài)中，在空氣流中帶走的金屬粉末進入入口176，并且引入到液體180中，其中金屬粉末沉淀出來，從而創(chuàng)建采取液體-金屬粉泥形式的回收的金屬粉末192。在真空狀態(tài)中，回收系統(tǒng)158與常規(guī)濕式或浸入分離器基本上類似地操作。

但是，如圖3所示，與常規(guī)濕式或浸入分離器相比之下，控制器190還能夠控制壓力源164以創(chuàng)建蒸發(fā)狀態(tài)(參見向上箭頭)，其中容器164內(nèi)的壓力使液體180蒸發(fā)成氣體194，其經(jīng)過出口182離開?？刂破?90通過改變?nèi)萜?62內(nèi)的至少一個環(huán)境特性來創(chuàng)建蒸發(fā)狀態(tài)。在這個實施例中，導管184將會從其中任何另外的金屬粉末能夠進入管道的位置被去除，以及控制器190尤其可修改壓力源164，以改變?nèi)萜?62中足以使液體180蒸發(fā)的壓力。當液體180蒸發(fā)時，液體水平在容器162中降低，并且回收的金屬干燥。在一個示例中，控制器190可降低負壓力量，使得它不足以進一步將金屬粉末真空到容器162中，但是足以使(或增加)液體180的蒸發(fā)。按照這種方式，使回收的金屬粉末192中的液體180從泥漿中去除，從而在容器162中僅留下干燥金屬粉末。

在圖3所示的一個實施例中，回收系統(tǒng)158還可包含加熱元件196，其耦合到容器162用于改變?nèi)萜鲀?nèi)的溫度。加熱元件196可包含任何現(xiàn)在已知或者以后開發(fā)形式的加熱器，例如但不限于電加熱元件、燃氣加熱器、燃油加熱器等?？刂破?90可控制加熱元件196的操作，以改變?nèi)萜?62內(nèi)的環(huán)境特性，以便例如通過升高液體180的溫度來蒸發(fā)液體180。所提供的溫度增加能夠根據(jù)應(yīng)用、所使用的金屬粉末、容器162中的回收的金屬粉末量、容器162中的液體180的數(shù)量和成分以及多種其他因素而變化。雖然在容器162底部中示出加熱元件196，但是它能夠定位在能夠加熱容器162和/或進入容器162的空氣的任何位置中。

參照圖2，回收系統(tǒng)158還可包含冷凝器200，其與容器162的出口182進行流體連通，用于接收來自容器162的氣體194(經(jīng)由壓力源164和導管184)，并且將氣體194冷凝成冷凝液體202、例如水。冷凝器200可由控制器190來控制，并且可包含任何現(xiàn)在已知或者以后開發(fā)的商業(yè)冷凝器?？商峁┦占萜?10，其用于例如經(jīng)過管道212從冷凝器200來收集冷凝液體202。容器210可包含腳輪174,如果需要的話。冷凝液體202可按照常規(guī)技術(shù)來清潔，并且隨后再使用或處置。

當回收的金屬192干燥時，其至少一些轉(zhuǎn)換回成粉末形式，從而造成點燃或燃燒的潛在風險如果暴露于含氧氣氛的話。為了解決這種狀況，在一個實施例中，回收系統(tǒng)158還可包含惰性氣體源254，其在流體上耦合到容器162，用于將惰性氣體注入到容器中。惰性氣體可包含供與am打印機130一起使用的本文所列惰性氣體的任一種、例如氮或氬。在這里，容器162能夠例如使用入口176和出口182上的閥來保持在密封狀態(tài)中，以及惰性氣體能夠例如經(jīng)由裝設(shè)閥門252并且也許在控制器190的控制下提供給容器，以去除點燃/燃燒風險。容器162能夠保持與在其中的惰性氣體密封，直到回收的金屬粉末能夠使用例如常規(guī)回收技術(shù)安全地處置或者再使用。在備選實施例中，惰性氣體源254和閥252可與耦合到處理室130的惰性氣體源154和閥152是相同的。

在操作中，回收系統(tǒng)158在真空狀態(tài)中帶走空氣流(其從由壓力源164所創(chuàng)建的真空進入入口176)中的金屬粉末。然后通過使空氣流經(jīng)過容器162中的液體180而將金屬粉末與空氣流浸入分離，從而創(chuàng)建回收的金屬粉末192。然后可通過把來自容器162的液體180蒸發(fā)為氣體194并且從容器中去除氣體來回收金屬粉末。如上所述，回收可包含從浸入分離(真空狀態(tài))期間存在的那個特性改變?nèi)萜?62內(nèi)的至少一個環(huán)境特性、例如壓力和/或溫度。從容器162中去除的氣體194可由冷凝器200來冷凝以形成回收液體202，以及回收液體能夠在收集容器210中收集。惰性氣體然后可在回收之后在容器162中引入(并且密封)，用于回收的金屬粉末的更安全操控。

回收系統(tǒng)158還可包含有時提供有濕式或浸入分離器的多個備選結(jié)構(gòu)，但是為了簡潔而沒有在本文中描述。例如，如圖3所示，容器162還可包含時常發(fā)現(xiàn)于濕式或浸入分離器的多個其他結(jié)構(gòu)，例如：分發(fā)板260，用于在容器162內(nèi)分發(fā)具有液體180的空氣流；氣體過濾器或除霧屏262(例如具有護圈的鋼棉屏)，經(jīng)過其，氣體194通過離開出口182；有閥排液裝置264；閉合閥，用來有選擇地閉合/打開入口176和出口182；經(jīng)過容器162的壁的液體高度窗口；手柄；以及容器162中的接受器266，用于保持由回收系統(tǒng)158所創(chuàng)建的干燥金屬粉末，并且允許從容器162中將其去除?；厥障到y(tǒng)158還可包含用于液體180的泵浦過濾器系統(tǒng)(未示出)以及用于液體180的水平控制等。

回收系統(tǒng)158的各種部件可由提供充分強度和環(huán)境抗性的任何材料(例如金屬、硬塑料等)來制成。雖然附圖示出回收系統(tǒng)158的部件的特定布局，但是強調(diào)的是，各種備選布局在本公開的范圍之內(nèi)是可能的。

回收系統(tǒng)158提供一種機制，其減輕相對于金屬粉末以及特別是如加性制造中可使用的活性金屬粉末的危險廢物處置?；厥障到y(tǒng)158允許金屬粉末和液體180的分離，使得兩者可再使用或者更易于處置并且最低限度更易于操控。

本文所使用的術(shù)語僅用于便于描述具體實施例的目的，而不意圖限制本公開。如本文所使用的,術(shù)語“包括”和/或“包含”在本說明書中使用時指定存在所規(guī)定的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其編組。

以下權(quán)利要求書中的所有部件或步驟加上功能元件的對應(yīng)結(jié)構(gòu)、材料、動作和等效體意圖包含如具體要求保護的用于與其他要求保護的元件結(jié)合執(zhí)行功能的任何結(jié)構(gòu)、材料或動作。本公開的描述為了說明和描述的目的而已提出，而并不意圖是詳盡的或者局限于以所公開形式的公開。許多修改和變更將是本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的，而沒有背離本公開的范圍和精神。選擇和描述了實施例，以便最好地說明本公開的原理和實際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠以如適合所考慮的具體使用的各種修改來理解本公開的各個實施例。

配件表

100系統(tǒng)

102對象

104控制系統(tǒng)

106am打印機

108計算機程序代碼

110計算機

112存儲器

114處理器

116輸入/輸出i/o接口

118總線

120外部i/o裝置/資源

122存儲系統(tǒng)

130處理室

132金屬粉末床

134激光器

136激光器

138激光束

140涂敷器

142原始材料

144室

150泵

152流量閥系統(tǒng)

154惰性氣體

158回收系統(tǒng)

160氣體混合物

162容器

164壓力源

170箱

172可密封蓋

174腳輪

176入口

178下部

180液體

182出口

184導管

190控制器

194氣體

200冷凝器

202冷凝液體

210收集容器

212管道

260分發(fā)板

262屏

264排液裝置

266接受器

108o計算機可運行行指令

108s計算機可運行指令

138’幻影激光束