Способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами



Способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами
Способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами
Способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами
B33Y10/00 -
B33Y10/00 -
B33Y10/00 -
B33Y10/00 -

Владельцы патента RU 2705821:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") (RU)

Изобретение относится к способу лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами и может быть использовано в авиационной и ракетной технике. Способ включает создание виртуальной модели объемного изделия с внутренними каналами с помощью системы трехмерного геометрического моделирования и лазерный послойный синтез объемного изделия спеканием или сплавлением поперечных слоев материала. Создают виртуальную модель объемного изделия с элементами внутренних каналов, которую разделяют на модель основы с каналами, получаемыми механической обработкой, и по меньшей мере одну модель фрагмента с каналами, получаемыми послойным лазерным синтезом. Затем по модели основы изготавливают механической обработкой монолитное основание с элементами внутренних каналов. На полученном монолитном основании достраивают по фрагменту модели с ответными элементами внутренних каналов лазерным послойным синтезом объемное изделие с внутренними каналами из поперечных слоев материала. Технический результат заключается в повышении производительности лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами. 5 ил.

 

Изобретение относится к технологии послойного формообразования, в частности к производству изделий спеканием или сплавлением различных материалов, а именно к технологии лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами, и может быть использовано в авиационной и ракетной технике.

Известен «Способ получения в деталях внутренних прямолинейных и криволинейных каналов» по патенту РФ на изобретение №2484935, с использованием инструмента для сварки трением с перемешиванием, при этом упомянутый инструмент размещают на поверхности детали, сообщают ему вращательное движение, наконечник инструмента погружают в материал детали в зоне расположения изготавливаемого внутреннего канала и перемещают вдоль его траектории, при этом в зоне обработки создают давление, обеспечивающее течение пластифицированного металла до разрыва его сплошности и получение сварного шва с внутренней полостью, образующей упомянутый канал.

Недостатком известного способа по патенту РФ на изобретение №2484935 является низкая производительность процесса сварки трением с перемешиванием, так как перемещение инструмента по поверхности детали вдоль траектории проходит с небольшой скоростью, и после обработки давлением, обеспечивающим течение пластифицированного металла до разрыва его сплошности и получение сварного шва с внутренней полостью, требуется длительная термическая обработка детали для снятия значительных остаточных напряжений.

Известен «Способ изготовления многослойной монококовой конструкции в виде единой непрерывной оболочки» по патенту РФ на изобретение №2563063, принятый в качестве ближайшего аналога. Единая непрерывная оболочка требуемой конфигурации и аэродинамической формы с внутренними силовыми элементами включает лазерную многослойную наплавку слоев на подложку, при этом предварительно выполняют послойную электронную 3D-модель изготавливаемой конструкции, а подложку располагают в вертикальной плоскости и осуществляют на нее последовательно слой за слоем наплавку оболочки с внутренними силовыми элементами согласно электронной 3D-модели по меньшей мере одной рабочей лазерной головкой, которую перемещают в вертикальной плоскости с автоматической подачей проволоки из материала слоев и поступательно перемещают относительно продольной оси изготавливаемой конструкции, которую в процессе наплавки фиксируют по мере ее изготовления механизированными опорами, при этом в процессе наплавки изменяют ширину наплавляемого участка путем поступательного и продольного движения лазерного луча с заданной амплитудой.

Недостатком известного способа по патенту РФ на изобретение №2563063 является низкая производительность процесса лазерной многослойной наплавки слоев, так как наплавку слоев проводят автоматической подачей проволоки, которая подается в зону наплавки с низкой скоростью, равной скорости плавления материала лазерным лучом.

Перед заявляемым изобретением поставлена задача повышения производительности лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами.

Поставленная задача в заявляемом изобретении решается за счет того, что способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами, включающий создание виртуальной модели объемного изделия с внутренними каналами с помощью системы трехмерного геометрического моделирования и лазерный послойный синтез объемного изделия спеканием или сплавлением поперечных слоев материала, при этом создают виртуальную модель объемного изделия с элементами внутренних каналов, которую разделяют на модель основы с каналами, получаемыми механической обработкой, и по меньшей мере одну модель фрагмента с каналами, получаемыми послойным лазерным синтезом, затем по модели основы изготавливают механической обработкой монолитное основание с элементами внутренних каналов и на полученном монолитном основании достраивают по фрагменту модели с ответными элементами внутренних каналов лазерным послойным синтезом объемное изделие с внутренними каналами из поперечных слоев материала.

Заявленное изобретение отличается от известного «Способа изготовления многослойной монококовой конструкции в виде единой непрерывной оболочки» по патенту РФ на изобретение №2563063 тем, что создают виртуальную модель объемного изделия с элементами внутренних каналов, которую разделяют на модель основы с каналами, получаемыми механической обработкой, и по меньшей мере одну модель фрагмента с каналами, получаемыми послойным лазерным синтезом, затем по модели основы изготавливают механической обработкой монолитное основание с элементами внутренних каналов и на полученном монолитном основании достраивают по фрагменту модели с ответными элементами внутренних каналов лазерным послойным синтезом объемное изделие с внутренними каналами из поперечных слоев материала.

Указанное отличие позволило получить технический результат, а именно, обеспечило повышение производительности лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами.

На фиг. 1 представлен вид спереди на объемное изделие с двумя внутренними каналами.

На фиг. 2 представлен вид сверху по стрелке А (фиг. 1) на объемное изделие с двумя внутренними каналами.

На фиг. 3 представлен разрез Б-Б (фиг. 1) объемного изделия с двумя внутренними каналами.

На фиг. 4 представлен разрез В-В (фиг. 1) объемного изделия с двумя внутренними каналами.

На фиг. 5 представлен разрез Г-Г (фиг. 2) объемного изделия с двумя внутренними каналами.

Способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами (фиг. 1-5), включающий создание виртуальной модели 1 объемного изделия 2 с внутренними каналами 3 с помощью системы трехмерного геометрического моделирования и лазерный послойный синтез объемного изделия 2 спеканием или сплавлением поперечных слоев 4 материала, при этом создают виртуальную модель 1 объемного изделия 2 с элементами 5 внутренних каналов 3, которую разделяют на модель 6 основы с каналами 7, получаемыми механической обработкой, и по меньшей мере одну модель 8 фрагмента с каналами 9, получаемыми послойным лазерным синтезом, затем по модели 6 основы изготавливают механической обработкой монолитное основание 10 с элементами 5 внутренних каналов 3 и на полученном монолитном основании 10 достраивают по фрагменту модели 8 с ответными элементами 5 внутренних каналов 3 лазерным послойным синтезом объемное изделие 2 с внутренними каналами 3 из поперечных слоев 4 материала.

Работу по предлагаемому способу осуществляют следующим образом (фиг. 1-5). С помощью системы трехмерного геометрического моделирования создают виртуальную модель 1 объемного изделия 2 с элементами 5 двух внутренних каналов 3. Разделяют виртуальную модель 1 на модель 6 основы с каналами 7, получаемыми механической обработкой, и на две модели 8 фрагментов с каналами 9, получаемыми послойным лазерным синтезом. Таким образом, из виртуальной модели 1 объемного изделия 2 с двумя внутренними каналами 3 получают модель 6 основы для механической обработки и две модели 8 фрагментов для лазерного послойного синтеза.

По модели 6 основы механической обработкой на станке с числовым программным управлением (ЧПУ) изготавливают монолитное основание 10 с каналами 7, которое служит подложкой для последующего лазерного послойного синтеза. Производительность станков с ЧПУ очень высокая и значительно превосходит производительность машин для лазерного послойного синтеза. Технологические возможности станков с ЧПУ по механической обработке наружных поверхностей практически не ограничены, ограничения имеются на механическую обработку внутренних каналов 3, в частности криволинейных каналов. Поэтому для повышения производительности при изготовлении объемного изделия 2 с двумя внутренними каналами 3 рационально изготовить монолитное основание 10 с каналами 7, получаемыми механической обработкой, представляющее собой большую долю объемного изделия 2. Далее на монолитном основании 10 достраивают лазерным послойным синтезом по двум фрагментам модели 8 ответные элементы 5 двух внутренних каналов 3, которые получить механической обработкой невозможно.

На монолитном основании 10 лазерным послойный синтез по двум моделям 8 фрагментов с каналами 9 достраивают объемное изделие 2. Лазерный послойный синтез заключается в Последовательном спекании или сплавлении поперечных слоев 4 материала, например порошка, лучом лазера, который обводит в соответствии с конфигурацией и размерами двух моделей 8 фрагментов с каналами 9 контур по поперечному слою 4, а затем сканирует поперечный слой 4 внутри этого контура. В результате теплового воздействия лазерного излучения из частиц порошка сплавлением или спеканием формируют поперечный слой 4 материала, монолитно связанный с нижележащим слоем 4 материала. Необходимо отметить, что первый слой 4 материала монолитно связан с монолитным основанием 10. Таким образом, из поперечных слоев 4 материала достраивают послойно объемное изделие 2 с двумя внутренними каналами 3 в соответствии с конфигурацией и размерами виртуальной модели 1.

Изобретение позволило получить технический результат, а именно обеспечило повышение производительности лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами.

Способ лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами, включающий создание виртуальной модели объемного изделия с внутренними каналами с помощью системы трехмерного геометрического моделирования и лазерный послойный синтез объемного изделия спеканием или сплавлением поперечных слоев материала, отличающийся тем, что создают виртуальную модель объемного изделия с элементами внутренних каналов, которую разделяют на модель основы с каналами, получаемыми механической обработкой, и по меньшей мере одну модель фрагмента с каналами, получаемыми послойным лазерным синтезом, затем по модели основы изготавливают механической обработкой монолитное основание с элементами внутренних каналов и на полученном монолитном основании достраивают по фрагменту модели с ответными элементами внутренних каналов лазерным послойным синтезом объемное изделие с внутренними каналами из поперечных слоев материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к фильтрующему устройству с барабанным ситом для средневязких и высоковязких текучих сред. У фильтрующего устройства (100) с барабанным ситом для средневязких и высоковязких текучих сред, которое включает в себя установленное в корпусе (10) с возможностью вращения барабанное сито (20) по меньшей мере с одним проницаемым для потока просевным элементом (21), барабанное сито (20) в области своих уплотнительных поверхностей (22) и промежуточные пластины (15) изготавливаются или обрабатываются совместно, так что они имеют идентичную высоту.

Изобретение относится к новым материалам для трехмерной печати на основе сополимеров, содержащих экологичные материалы. Описан способ 3D печати, включающий: обеспечение сополимера для применения в 3D печати, содержащего полимер из трех звеньев, характеризующийся мономерными звеньями: от 10 молярных процентов до 30 молярных процентов дикислотного мономерного звена; от 10 молярных процентов до 40 молярных процентов диолового мономерного звена; и от 45 молярных процентов до 55 молярных процентов терефталатного мономерного звена; экструзию сополимера с получением волокна; и подачу волокна в разогретое сопло для нанесения сополимера на подложку для формирования на подложке 3D объекта.

Изобретение относится к экструзионной системе. Техническим результатом является сокращение вывода частиц продукта через уплотнительный червяк.

Изобретение относится к технологиям пластиковых труб, в частности к устройству и способу непрерывного производства полиэтиленовых комбинированных труб, армированных лентой из стекловолокна.

Изобретение относится к устройствам для производства многослойных изделий плоской и других форм в химической и других отраслях промышленности методом соэкструзии.

Изобретение относится к композиционным материалам, предназначенным для аддитивных технологий производства изделий. Композиционный материал включает следующие компоненты при их соотношении, масс.

Изобретение относится к области строительства, в частности к возведению зданий и сооружений строительным 3d-принтером. Техническим результатом является набор необходимой прочности печатаемого слоя перед укладыванием последующего во время печати конструкций, достижение максимально ровной поверхности печатаемой конструкции с использованием малогабаритного, легкого в транспортировке и установке строительного 3d-принтера.

Изобретение относится к технологии получения высоконаполненных огнестойких древесно-полимерных композиционных (ДПК) материалов, используемых в строительстве, мебельной промышленности, машиностроении и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к полимерной промышленности и может использоваться для изготовления трехмерных изделий путем 3D-печати. Фотоотверждаемая композиция в виде пасты содержит жидкую фотополимеризующуюся композицию (10-45 об.%), отверждаемую ультрафиолетовым излучением, и наполнитель из твердого материала, пропускающего ультрафиолетовое излучение (55-90 об.%).

Группа изобретений относится к пресс-форме для прямого прессования порций пластмассы при изготовлении крышек, закрывающих емкости, к установке для прямого прессования порций пластмассы и закрывающему элементу для емкости.

Изобретение относится к лазерному устройству для очистки площадей (1) пода, выполненных рельефной формы, и дополнительно для очистки испарительных и/или уплотняющих полос (2) подовых плит (3) машины для выпекания (4).

Изобретение относится к производству труб большого диаметра, в частности сварке сформованных цилиндрических заготовок. Техническим результатом является упрощение системы наведения лазерного луча на стык кромок.

Изобретение относится к лазерной или лазерно-дуговой сварке труб большого диаметра. Техническим результатом заявляемого изобретения является уменьшения брака при сварке с использованием лазерного излучения.

Изобретение относится к области сварочного производства, и может быть использовано в гибридной лазерной сварке c ультразвуковым воздействием на сварочную ванну. Способ включает осуществление синхронного перемещения инструмента ультразвукового воздействия совместно с источником лазерного излучения и сварочной дуговой горелкой на всем протяжении процесса сварки.

Изобретение относится к способам лазерной сварки полых изделий и может быть использовано в технологических процессах изготовления пустотелых дисков турбин, компрессоров и вентиляторов газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к формированию сварного соединения ударным воздействием в аддитивном технологическом процессе, в частности, при ремонте компонента турбины.

Изобретение относится к станку для трехмерной обработки объемных металлических предметов в собранном состоянии, в частности для тепловой и/или лазерной резки. Станок состоит из рамы (1).

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения металлических изделий. Получают фасонную металлическую заготовку с неровностями на поверхности путем использования аддитивного производства.

Изобретение относится к получению детали из металлического порошкового материала. Установка содержит камеру, в верхней части которой установлен механизм лазерной обработки с оптической системой, а в нижней части - станина с расположенной на ней строительной платформой, выполненной с возможностью поступательного перемещения в вертикальном направлении.

Настоящее изобретение относится к способу соединения труб (221) кожухотрубного теплообменника (200) с трубной решеткой (230) кожухотрубного теплообменника (200), при этом трубы (221) и трубная решетка (230) изготовлены из алюминия или алюминиевого сплава, и при этом трубы (221) соединяют с трубной решеткой (230) посредством лазерной сварки с обеспечением соединения материалов.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано пари получении металлических изделий с использованием аддитивного производства (АП). Из исходного сырья для АП получают фасонную заготовку. При этом осуществляют планирование траектории наращивания непрерывно наносимых слоев расплавленного металла с обеспечением перекрытия между смежными непрерывно наносимыми слоями в вертикальном направлении, перпендикулярном плоскости нанесения. Каждый нанесенный АП-слой получают из непрерывно наносимых слоев, а между первым нанесенным АП-слоем и последующим нанесенным АП-слоем непрерывно наносимые слои последующего АП-слоя не полностью перекрываются с непрерывно наносимыми слоями первого АП-слоя. В результате получают фасонную металлическую заготовку со сглаженной внешней поверхностью, имеющей неступенчатые стенки. Затем осуществляют по меньшей мере одну операцию последующей обработки заготовки с получением готового формованного металлического изделия. В результате обеспечивается получение заготовки с уменьшенными зонами дефектов, возникающих в ходе последующей обработки, и, следовательно повышается качество полученных изделий. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 15 ил., 1 пр.

Изобретение относится к способу лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами и может быть использовано в авиационной и ракетной технике. Способ включает создание виртуальной модели объемного изделия с внутренними каналами с помощью системы трехмерного геометрического моделирования и лазерный послойный синтез объемного изделия спеканием или сплавлением поперечных слоев материала. Создают виртуальную модель объемного изделия с элементами внутренних каналов, которую разделяют на модель основы с каналами, получаемыми механической обработкой, и по меньшей мере одну модель фрагмента с каналами, получаемыми послойным лазерным синтезом. Затем по модели основы изготавливают механической обработкой монолитное основание с элементами внутренних каналов. На полученном монолитном основании достраивают по фрагменту модели с ответными элементами внутренних каналов лазерным послойным синтезом объемное изделие с внутренними каналами из поперечных слоев материала. Технический результат заключается в повышении производительности лазерного послойного синтеза объемного изделия с внутренними каналами. 5 ил.

Наверх