Головка для нанесения при производстве по аддитивной технологии

Головка для нанесения при производстве по аддитивной технологии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее раскрытие в целом относится к производству по аддитивной технологии, в частности к головке для нанесения при производстве по аддитивной технологии, выполненной с возможностью нанесения исходных (feed) материалов, имеющих отличающуюся структуру и/или отличающийся состав.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Производство по аддитивной технологии, или "3D-печать", представляет собой производственный процесс, при котором система для производства по аддитивной технологии (например, 3D-принтер) автономно изготавливает объект на основе трехмерной модели или другого цифрового представления трехмерного объекта. Системы для производства по аддитивной технологии изготавливают, или печатают, объект посредством нанесения или иного формирования компонента в форме объекта до тех пор, пока он не будет сформирован. В одном общем примере осуществляют нанесение последовательных слоев материала, которые представляют сечения объекта, и нанесенные слои материала сплавляют или иным образом отверждают с получением конечного объекта. Конечный трехмерный объект полностью является плотным и может иметь сложные формы.

[0003] Известный процесс производства по аддитивной технологии включает в себя нанесение основного материала на поверхность роста (например, сначала на подложку, а затем на нанесенный ранее слой основного материала) и направление источника энергии на поверхность роста с формированием зоны расплава, или плавильного "болота" (melt pool), на поверхности роста. Основной материал вносится в участок расплава и включается в состав участка расплава для послойного нанесения дополнительного материала на объект.

[0004] Согласно одному типу процесса производства по аддитивной технологии осуществляют нанесение с формированием большой зоны расплава. Посредством такого процесса можно быстро создавать объект, имеющий почти окончательную форму; однако этот процесс требует последующей механической обработки для получения конечной трехмерной формы объекта, что приводит к увеличению времени и затрат на изготовление объекта. Согласно еще одному типу процесса производства по аддитивной технологии осуществляют нанесение с формированием небольшой зоны расплава. Посредством такого процесса можно обеспечивать точное нанесение для получения конечной трехмерной формы объекта (требующей, например, только финишной обработки); однако этот процесс является медленным и требует множества переходов для формирования конечного объекта, что приводит к увеличению времени и затрат на изготовление объекта.

[0005] Соответственно, специалисты в данной области техники продолжают научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области производства трехмерных объектов по аддитивной технологии.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] В одном варианте реализации раскрытая головка для нанесения при производстве по аддитивной технологии может включать в себя устройство подачи материала, включающее в себя первое устройство подачи для нанесения первого исходного материала на поверхность роста и второе устройство подачи для нанесения второго исходного материала на поверхность роста, и источник электромагнитной энергии для направления электромагнитной энергии на поверхность роста, причем электромагнитная энергия использована для формирования зоны расплава на поверхности роста, и зона расплава может включать в себя по меньшей мере один из таких материалов, как расплавленный первый исходный материал и расплавленный второй исходный материал.

[0007] Еще в одном варианте реализации раскрытое устройство для производства по аддитивной технологии может включать в себя монтажную платформу для создания опоры поверхности роста и головку для нанесения, выполненную с возможностью перемещения относительно монтажной платформы, при этом головка для нанесения может включать в себя первое устройство подачи для нанесения первого исходного материала на поверхность роста, второе устройство подачи для нанесения второго исходного материала на поверхность роста и источник электромагнитной энергии для направления электромагнитной энергии на поверхность роста, причем электромагнитная энергия использована для формирования зоны расплава на поверхности роста, а зона расплава может включать в себя по меньшей мере один из таких материалов, как расплавленный первый исходный материал и расплавленный второй исходный материал.

[0008] Еще в одном варианте реализации раскрытый способ производства трехмерного изделия по аддитивной технологии может включать в себя этапы: (1) нанесения исходных материалов через устройство подачи материала на поверхность роста, при этом исходные материалы включают в себя по меньшей мере один из таких материалов, как первый исходный материал, второй исходный материал и третий исходный материал, и по меньшей мере один из таких материалов, как первый исходный материал, второй исходный материал и третий исходный материал, отличается, (2) воздействия на исходные материалы электромагнитной энергией с формированием зоны расплава, включающей в себя по меньшей мере один из таких материалов, как расплавленный первый исходный материал, расплавленный второй исходный материал и расплавленный третий исходный материал, и (3) отверждения зоны расплава.

[0009] Другие варианты реализации раскрытых систем и способа станут очевидными из нижеследующего раздела "Осуществление изобретения", сопроводительных чертежей и приложенной формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[00010] На ФИГ. 1 показана блок-схема одного варианта реализации раскрытой среды для производства по аддитивной технологии;

[00011] на ФИГ. 2 схематически показан перспективный вид одного варианта реализации раскрытого устройства для производства по аддитивной технологии по ФИГ. 1;

[00012] на ФИГ. 3 схематически показан вид сбоку в разрезе одного варианта реализации раскрытой головки для нанесения, используемой с устройством для производства по аддитивной технологии по ФИГ. 1;

[00013] на ФИГ. 4 схематически показан вид сбоку в разрезе еще одного варианта реализации раскрытой головки для нанесения;

[00014] на ФИГ. 5 схематически показан еще один вид сбоку в разрезе головки для нанесения по ФИГ. 4;

[00015] на ФИГ. 6 схематически показан вид сверху одного варианта реализации зоны расплава на поверхности роста изделия по ФИГ. 1;

[00016] на ФИГ. 7 показана структурная схема одного варианта реализации раскрытого способа производства трехмерного изделия по аддитивной технологии;

[00017] на ФИГ. 8 показана блок-схема методики изготовления и обслуживания воздушного летательного аппарата; и

[00018] на ФИГ. 9 схематически показан воздушный летательный аппарат.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[00019] Последующий раздел "Осуществление изобретения" относится к сопроводительным чертежам, которые иллюстрируют конкретные варианты реализации раскрытия. Другие варианты реализации, имеющие различные структуры и операции, не выходят за пределы объема настоящего раскрытия. Одинаковые ссылочные позиции могут относиться к одному и тому же элементу или компоненту на разных чертежах.

[00020] Со ссылкой на ФИГ. 1 раскрыт один вариант реализации среды для производства по аддитивной технологии, в целом обозначенной 100. Трехмерное изделие, в целом обозначенное "изделие" 102, может быть изготовлено посредством устройства для производства по аддитивной технологии, в целом обозначенного "устройство" 104.

[00021] При использовании в настоящем документе термин "изделие" относится к любому трехмерному объекту, заготовке, детали, продукту или т.п., имеющему практически любую форму или геометрию (например, сложные формы и/или геометрии) и полученному с помощью процесса производства по аддитивной технологии. Процесс производства по аддитивной технологии включает в себя любой процесс или операцию для изготовления трехмерного изделия, при котором осуществляют выкладку последовательных слоев основного материала, например, под управлением компьютера.

[00022] Со ссылкой на ФИГ. 1 и 2, один вариант реализации устройства 104 для производства по аддитивной технологии может включать в себя головку 106 для нанесения и монтажную платформу 108. Изделие 102 может поддерживаться на монтажной платформе 108 во время изготовления. Монтажная платформа 108 может включать в себя опорную плиту, подложку или любую другую монтажную поверхность, пригодную для создания опоры слоям исходных материалов 118 и изделию 102, выполняемых на ней по аддитивной технологии. Головка 106 для нанесения может включать в себя устройство 110 подачи материала. Устройство 110 подачи материала может быть выполнено с возможностью нанесения одного или более исходных материалов 118 (например, множества различных типов основных материалов) с формированием поверхности 120 роста. Головка 106 для нанесения может включать в себя источник 112 электромагнитной энергии. Источник 112 электромагнитной энергии может генерировать и/или испускать электромагнитную энергию 114, обладающую способностью облучения исходных материалов 118 с формированием локализованной зоны 124 расплава на поверхности 120 роста. Изделие 102 может быть изготовлено посредством последовательного добавления слоев 122 исходных материалов 118, имеющих заданные толщину t, площадь а и/или контур с (ФИГ. 1), которые сплавляют с помощью электромагнитной энергии 114, направляемой на поверхность 120 роста от источника 112 электромагнитной энергии.

[00023] Электромагнитная энергия 114 может включать в себя концентрированный луч направленного электромагнитного излучения или направленной электромагнитной энергии (например, луч энергии для облучения энергией или лазерный луч для облучения лазером). В качестве одного общего неограничивающего примера, источник 112 электромагнитной энергии может включать в себя лазер 126 (например, генератор лазерного луча). Лазер 126 может генерировать и/или испускать лазерный луч 128 (например, электромагнитную энергию 114), обладающий способностью селективного плавления исходных материалов 118. В качестве одного конкретного неограничивающего примера лазер 126 может включать в себя волоконный лазер, например волоконный лазер 5 кВт. В качестве еще одного общего неограничивающего примера источник 112 электромагнитной энергии может включать в себя генератор электронного луча (явно не показано), выполненный с возможностью генерирования и/или испускания электронного луча (например, электромагнитной энергии 114), обладающий способностью селективного плавления исходных материалов 118.

[00024] В качестве одного примера аддитивная технология производства, раскрытая в настоящем документе (например, устройство 104 и/или способ 300), может представлять собой селективное лазерное плавление ("SLM"). В качестве еще одного примера аддитивная технология производства, раскрытая в настоящем документе (например, устройство 104 и/или способ 300), может представлять собой селективное лазерное спекание ("SLS"). В качестве еще одного примера аддитивная технология производства, раскрытая в настоящем документе (например, устройство 104 и/или способ 300), может представлять собой электронно-лучевую плавку ("ЕВМ").

[00025] Со ссылкой на ФИГ. 2 и со ссылкой на ФИГ. 1, в качестве одного примера один или большее количество исходных материалов 118 сначала могут быть нанесены из устройства 110 подачи материала на поверхность монтажной платформы 108 с формированием поверхности 120 роста. Электромагнитная энергия 114 может быть направлена на исходные материалы 118, например, в выбранные места на монтажной платформе 108, с формированием зоны 124 расплава (например, жидкого наплыва исходных материалов 118) на поверхности 120 роста. Последующие слои одного или более исходных материалов 118 могут быть нанесены на выращенный ранее (например, изготовленный) слой материала и встроенный в зону 124 расплава (например, плавлением и формированием раствора внутри зоны 124 расплава) на поверхности 120 роста. Введение дополнительных исходных материалов 118 может вызывать отверждение части первоначальной зоны 124 расплава (например, охлаждение) в области сопряжения зоны расплава и поверхности роста, что приводит к образованию нового слоя материала и получению поверхности 120 роста.

[00026] Со ссылкой на ФИГ. 2, головка 106 для нанесения может быть выполнена с возможностью перемещения относительно поверхности 120 роста (например, изделия 102 или монтажной платформы 108), например, во время изготовления изделия 102. Перемещение головки 106 для нанесения относительно поверхности 120 роста может облегчать последовательное наслоение исходных материалов 118 и/или надлежащее нанесение исходного материала 118, расположение места, на которое воздействуют электромагнитной энергией 114, и/или перемещение места зоны 124 расплава на поверхности 120 роста.

[00027] В качестве одного примера головка 106 для нанесения может быть выполнена с возможностью линейного перемещения относительно поверхности 120 роста. Например, головка 106 для нанесения может быть линейно перемещена вдоль оси X, оси Y, оси Z или их комбинации. В качестве еще одного примера головка 106 для нанесения может быть выполнена с возможностью поворотного перемещения относительно поверхности 120 роста. Например, головка 106 для нанесения может быть перемещена поворотным движением вокруг оси X, оси Y, оси Z или их комбинации. В качестве еще одного примера головка 106 для нанесения может быть выполнена с возможностью нелинейного перемещения относительно поверхности 120 роста. Например, головка 106 для нанесения выполнена с возможностью свободного перемещения относительно поверхности 120 роста, например, для формирования изделия 102, имеющего сложные формы.

[00028] Устройство 104 может включать в себя приводной механизм 130 головки для нанесения. Приводной механизм 130 головки для нанесения может быть функционально соединен с головкой 106 для нанесения. В качестве общих неограничивающих примеров приводной механизм 130 головки для нанесения может включать в себя любой подходящий механический, электромеханический, гидравлический или пневматический механизм, выполненный с возможностью приведения в движение (например, линейного, поворотного и/или нелинейного) головки 106 для нанесения относительно изделия 102 (например, относительно поверхности 120 роста). В качестве еще одних общих неограничивающих примеров приводной механизм 130 головки для нанесения может включать в себя роботизированные механизмы, исполнительные органы, автономные транспортные средства и/или другие соответствующие технические средства, выполненные с возможностью приведения в движение источника 112 электромагнитного излучения относительно изделия 102.

[00029] В дополнение или в качестве альтернативы монтажная платформа 108 может быть выполнена с возможностью перемещения относительно головки 106 для нанесения, например, во время изготовления изделия 102. Перемещение монтажной платформы 108 относительно головки 106 для нанесения может облегчать последовательное наслоение исходных материалов 118 и/или надлежащее размещение поверхности 120 роста, например, для нанесения исходных материалов 118, для размещения направленной электромагнитной энергии 114 и/или перемещения места расположения зоны 124 расплава.

[00030] В качестве одного примера, монтажная платформа 108 может быть выполнена с возможностью линейного перемещения, например, относительно головки 106 для нанесения. Например, монтажная платформа 108 может быть линейно перемещена вдоль оси X, оси Y, оси Z или их комбинации. В качестве еще одного примера монтажная платформа 108 может быть выполнена с возможностью поворотного перемещения, например, относительно головки 106 для нанесения. Например, монтажная платформа 108 может быть перемещена поворотным движением вокруг оси X, оси Y, оси Z или их комбинации. В качестве еще одного примера монтажная платформа 108 может быть выполнена с возможностью нелинейного перемещения, например, относительно головки 106 для нанесения. Например, монтажная платформа 108 выполнена с возможностью свободного перемещения относительно головки 106 для нанесения.

[00031] Устройство 104 может включать в себя приводной механизм 132 монтажной платформы. Приводной механизм 132 монтажной платформы может быть функционально соединен с монтажной платформой 108. В качестве общих неограничивающих примеров приводной механизм 132 монтажной платформы может включать в себя любой подходящий механический, электромеханический, гидравлический или пневматический механизм, выполненный с возможностью приведения в движение (например, линейного, поворотного и/или нелинейного) монтажной платформы 108 относительно головки 106 для нанесения. В качестве еще одних общих неограничивающих примеров приводной механизм 132 монтажной платформы может включать в себя роботизированные механизмы, исполнительные органы, автономные транспортные средства и/или другие соответствующие технические средства, выполненные с возможностью приведения в движение монтажной платформы 108.

[00032] Со ссылкой на ФИГ. 3 и со ссылкой на ФИГ. 1, в одном варианте реализации головки 106 для нанесения устройство 110 подачи материала может включать в себя первое устройство 134 подачи и второе устройство 136 подачи. Первое устройство 134 подачи может быть выполнено с возможностью селективного нанесения первого исходного материала 140 на поверхность 120 роста (например, ввода первого исходного материала 140 в зону 124 расплава). Второе устройство 136 подачи может быть выполнено с возможностью селективного нанесения второго исходного материала 142 на поверхность 120 роста (например, ввода второго исходного материала 142 в зону 124 расплава).

[00033] Если не указано иное, термины "первый", "второй", "третий" и т.д. используются в настоящем документе лишь в качестве меток и не предназначены для определения порядковых, позиционных или иерархических требований к элементам, к которым эти термины относятся. Кроме того, ссылка на "второй" элемент не требует или не исключает существования элемента, имеющего меньший порядковый номер (например, "первого" элемента) и/или элемента, имеющего больший порядковый номер (например, "третьего" элемента).

[00034] В одном примере реализации, первый исходный материал 140 и второй исходный материал 142 могут отличаться. В качестве одного общего неограничивающего примера первый исходный материал 140 и второй исходный материал 142 могут иметь отличающуюся структуру. В качестве одного конкретного неограничивающего примера первый исходный материал 140 может включать в себя порошок 164 (например, металлический порошок), а второй исходный материал 142 может включать в себя проволоку 166 (например, цельнометаллическую проволоку). В качестве одного примера металлический порошок 164 и/или металлическая проволока 166 может/могут представлять собой чистый металлический материал, не имеющий дополнительных наполнителей. В качестве еще одного примера металлический порошок 164 и/или металлическая проволока 166 может включать в себя дополнительные материалы.

[00035] В качестве еще одного общего неограничивающего примера первый исходный материал 140 и второй исходный материал 142 могут иметь отличающийся состав. В качестве еще одного конкретного неограничивающего примера первый исходный материал 140 может включать в себя первый составляющий материал 168, а второй исходный материал 142 может включать в себя второй составляющий материал 170 (ФИГ. 1). Первый составляющий материал 168 и второй составляющий материал 170 могут отличаться. В качестве общих неограничивающих примеров первый составляющий материал 168 и/или второй составляющий материал 170 может представлять собой металл или металлический сплав. В качестве конкретных неограничивающих примеров первый составляющий материал 168 может включать в себя сталь, алюминий, титан, никель или любой подходящий тугоплавкий металл и/или любые сплавы на основе стали, алюминия, титана, никеля или любого подходящего тугоплавкого металла. В качестве конкретных неограничивающих примеров второй составляющий материал 170 может включать в себя сталь, алюминий, титан, никель или любой подходящий тугоплавкий металл и/или любые сплавы на основе стали, алюминия, титана, никеля или любого подходящего тугоплавкого металла.

[00036] Еще в одном общем неограничивающем примере первый исходный материал 140 и второй исходный материал 142 могут иметь отличающуюся структуру и отличающийся состав. В качестве еще одного конкретного неограничивающего примера первый исходный материал 140 может включать в себя порошок 164, включающий в себя первый составляющий материал 168 (например, стальной порошок), а второй исходный материал 142 может включать в себя проволоку 166, включающую в себя второй составляющий материал 170 (например, никелевую проволоку).

[00037] Со ссылкой на ФИГ. 4 и со ссылкой на ФИГ. 1, в одном варианте реализации головки 106 для нанесения устройство 110 подачи материала дополнительно может включать в себя третье устройство 138 подачи (например, устройство 110 подачи материала может включать в себя первое устройство 134 подачи, второе устройство 136 подачи и третье устройство 138 подачи). Третье устройство 138 подачи может быть выполнено с возможностью селективного нанесения третьего исходного материала 144 на поверхность 120 роста (например, ввода третьего исходного материала 144 в зону 124 расплава).

[00038] В одном примере реализации по меньшей мере один из таких материалов, как первый исходный материал 140, второй исходный материал 142 и/или третий исходный материал 144, могут отличаться. В качестве одного общего неограничивающего примера первый исходный материал 140, второй исходный материал 142 и/или третий исходный материал 144 могут конструктивно отличаться. В качестве одного конкретного неограничивающего примера первый исходный материал 140 может включать в себя порошок 164 (например, металлический порошок), второй исходный материал 142 может включать в себя проволоку 166 (например, цельнометаллическую проволоку), а третий исходный материал 144 может включать в себя проволоку 166 (например, цельнометаллическую проволоку). В качестве еще одного конкретного неограничивающего примера второй исходный материал 142 может включать в себя проволоку 166 (например, первую проволоку 166а) (ФИГ. 4), имеющую первый диаметр d1, а третий исходный материал 144 может включать в себя проволоку 166 (например, вторую проволоку 166b) (ФИГ. 4), имеющую второй диаметр d2. Первый диаметр d1 и второй диаметр d2 могут отличаться. Например, первый диаметр d1 первой проволоки 166а (например, второй исходный материал 142) может быть большим диаметром, а второй диаметр d2 второй проволоки 166b (например, третий исходный материал 144) может быть небольшим диаметром (например, первый диаметр d1 может быть больше, чем второй диаметр d2). В качестве одного неограничивающего примера большой диаметр может составлять приблизительно 0,375 дюйма (9,525 мм). В качестве одного неограничивающего примера небольшой диаметр может составлять приблизительно 0,100 дюйма (2,54 мм). Другие диаметры металлической проволоки 166 также предполагаются.

[00039] При использовании в настоящем документе выражение "по меньшей мере один из" означает любую комбинацию отдельных элементов или любую комбинацию нескольких элементов. Например, по меньшей мере одно из X, Y и/или Z может означать X, Y, Z, X и Y, X, и Z, Y, и Z или X и Y, и Z.

[00040] В качестве еще одного общего неограничивающего примера по меньшей мере один из таких материалов, как первый исходный материал 140, второй исходный материал 142 и/или третий исходный материал 144, может иметь отличающийся состав. В качестве еще одного конкретного неограничивающего примера первый исходный материал 140 может включать в себя первый составляющий материал 168, второй исходный материал 142 может включать в себя второй составляющий материал 170, а третий исходный материал 144 может включать в себя третий составляющий материал 172 (ФИГ. 1). По меньшей мере один из таких материалов, как первый составляющий материал 168, второй составляющий материал 170 и/или третий составляющий материал 172, может отличаться. В качестве общих неограничивающих примеров первый составляющий материал 168, второй составляющий материал 170 и/или третий составляющий материал 172 может представлять собой металл или металлический сплав. В качестве конкретных неограничивающих примеров третий составляющий материал 172 может включать в себя сталь, алюминий, титан, никель или любой подходящий тугоплавкий металл и/или любые сплавы на основе стали, алюминия, титана, никеля или любого подходящего тугоплавкого металла.

[00041] Еще в одном общем неограничивающем примере по меньшей мере один из таких материалов, как первый исходный материал 140, второй исходный материал 142 и/или третий исходный материал 144, может иметь отличающуюся структуру и отличающийся состав. В качестве еще одного конкретного неограничивающего примера первый исходный материал 140 может включать в себя, например, металл, порошок 164 (например, металлический порошок), включающий в себя первый составляющий материал 168, второй исходный материал 142 может включать в себя, например, металл, проволоку 166 (например, первую проволоку 166а), имеющую первый диаметр d1 и включающую в себя второй составляющий материал 170, а третий исходный материал 144 может включать в себя, например, металл, проволоку 166 (например, вторую проволоку 166b), имеющую второй диаметр d2 и включающую в себя третий составляющий материал 172. В качестве одного примера по меньшей мере один из таких материалов, как первый составляющий материал 168, второй составляющий материал 170 и/или третий составляющий материал 172, может отличаться. В качестве еще одного примера первый диаметр d1 и второй диаметр d2 могут отличаться. В качестве еще одного примера по меньшей мере один из таких материалов, как первый составляющий материал 168, второй составляющий материал 170 и/или третий составляющий материал 172, может отличаться, и первый диаметр din второй диаметр d2 могут отличаться.

[00042] Одним преимуществом введения различных исходных материалов 118 (например, первого исходного материала 140, второго исходного материала 142 и/или третьего исходного материала 144), имеющих различные характеристики состава, является, например, обеспечение возможности увеличения гибкости модификации формируемого конструктивного компонента 174. В качестве примера проволока 166 (например, второй исходный материал 142), имеющая большой диаметр d1, может быть нанесена на поверхность 120 роста с формированием крупного конструктивного компонента 174 (например, объемной конструкции). В качестве еще одного примера проволока 166 (например, третий исходный материал 144), имеющая небольшой диаметр d2, может быть нанесена на поверхность 120 роста с формированием небольшого конструктивного компонента 174 (например, конструкции, имеющей много элементов). В качестве еще одного примера порошок 164 (например, первый исходный материал 140) может быть нанесен на поверхность 120 роста с формированием высококачественного или миниатюрного конструктивного компонента 174 (например, высококачественной или миниатюрной конструктивной детали).

[00043] Одним преимуществом введения различных исходных материалов 118 (например, первого исходного материала 140, второго исходного материала 142 и/или третьего исходного материала 144), имеющих различные характеристики состава, является, например, обеспечение возможности создавать один или более конкретных сплавов (например, материалов, состоящих из двух или более металлов или металла и неметалла) или специальных сплавов (например, сплава с улучшенными рабочими характеристиками). В качестве одного примера введение первого исходного материала 140 (например, порошок 164) из первого составляющего материала 168 (например, титана) и второго исходного материала 142 (например, проволоки 166) из второго составляющего материала 170 (например, алюминия) в зону 124 расплава может приводить к смешиванию расплавленного первого исходного материала 146 и расплавленного второго исходного материала 148 с формированием конкретного сплава (например, алюминида титана (TiAl)).

[00044] В качестве еще одного примера введение первого исходного материала 140 (например, порошка 164) из первого составляющего материала 168 (например, технически чистого титана), второго исходного материала 142 (проволоки 166) из второго составляющего материала 170 (например, алюминия) и третьего исходного материала 144 (проволоки 166) из третьего составляющего материала 172 (например, ванадия) в зону 124 расплава может приводить к смешиванию расплавленного первого исходного материала 146, расплавленного второго исходного материала 148 и расплавленного третьего исходного материала 150 с формированием конкретного сплава (например, Ti6Al-4V).

[00045] Еще одним преимуществом введения различных исходных материалов 118 (например, первого исходного материала 140, второго исходного материала 142 и/или третьего исходного материала 144), имеющих различные характеристики состава, является, например, обеспечение возможности создавать изделие 102, включающее в себя множество различных металлов и/или различных сплавов. Например, один или большее количество изготовленных слоев 122 изделия 102 или некоторые части изделия 102 могут включать в себя различные металлы, различные сплавы или их комбинации.

[00046] Один или большее количество исходных материалов 118 (например, по меньшей мере один из таких материалов, как первый исходный материал 140, второй исходный материал 142 и/или третий исходный материал 144) могут быть нанесены на поверхность 120 роста (например, введены в зону 124 расплава) при различных скоростях подачи. При использовании в настоящем документе термин "скорость подачи" в целом относится к количеству исходного материала, наносимого на поверхность роста, например, на основе объема исходного материала и скорости ввода исходного материала (например, объема в зависимости от времени). Кроме того, скорости подачи исходных материалов 118 могут быть изменены или отрегулированы во время изготовления изделия 102. Скорость подачи различных исходных материалов 118 может быть обусловлена, например, размером пятна электромагнитной энергии 114 (например, размером пятна лазерного луча 128) на поверхности 120 роста, размером D зоны 124 расплава, конкретными формируемыми конструктивными признаками 174, уровнем мощности источника 112 электромагнитной энергии (например, мощностью лазера 126), составляющими материалами исходных материалов 118 (например, первым составляющим материалом 168 168, вторым составляющим материалом 170 и/или третьим составляющим материалом 172) и т.п.

[00047] Одним преимуществом изменения скорости подачи исходных материалов 118 во время изготовления изделия 102 является, например, обеспечение возможности изготовления различных конструктивных признаков 174 изделия 102, одного или более конструктивных признаков 174, имеющих различный уровень сложности (например, размер, форму, часть и т.п.), для того, чтобы максимизировать производительную скорость различных исходных материалов 118 и минимизировать продолжительность изготовления изделия 102.

[00048] Одним преимуществом введения различных исходных материалов 118 (например, первого исходного материала 140, второго исходного материала 142 и/или третьего исходного материала 144), имеющих различные характеристики состава, (например, различные составляющие материалы), и при различных скоростях подачи является, например, обеспечение возможности перехода от одного составляющего материала к отличающемуся составляющему материалу внутри изделия 102 (например, от одного слоя 122 в другой слой 122) во время изготовления изделия 102. Например, один материал или их большее количество из первого исходного материала 140, второго исходного материала 142 и/или третьего исходного материала 144 может/могут быть использованы для формирования конкретного (например, необходимого) металла или металлического сплава на поверхности 120 роста (например, зона (124) расплава может включать в себя один материал или их большее количество из расплавленного первого исходного материала 146, расплавленного второго исходного материала 148 и/или расплавленного третьего исходного материала 150). Во время изготовления изделия 102 (например, во время формирования последующего слоя 122) количество (например, скорость подачи) по меньшей мере одного материала из исходных материалов 118 (например, второго исходного материала 142) может быть изменено (например, увеличено или уменьшено) для создания перехода материалов (например, функционально-градиентных переходов) в изделии 102 во время изготовления изделия 102. В качестве одного неограничивающего примера в изделии 102 может быть выполнен переход (например, через последовательные слои 122) от нержавеющей стали к инконелю (например, семейству аустенитных никель-хромовых специальных сплавов) посредством изменения скорости подачи различных исходных материалов 118 с формированием функционально-градиентного изделия.

[00049] Еще одним преимуществом введения различных исходных материалов 118 (например, первого исходного материала 140, второго исходного материала 142 и/или третьего исходного материала 144), имеющих различные характеристики состава (например, различные составляющие материалы), и при различных скоростях подачи является, например, значительное снижение потерь исходных материалов 118, являющихся результатом смешивания составляющих материалов с формированием необходимого сплава. Например, избыток порошка 164 может не загрязняться смешиванием различных составляющих материалов, чтобы создать необходимый сплав, поскольку смешивание сплава выполняют на поверхности 120 роста (например, внутри зоны 124 расплава).

[00050] Со ссылкой на ФИГ. 3 и 4 и со ссылкой на ФИГ. 1, головка 106 для нанесения может включать в себя оптический элемент 160. Оптический элемент 160 может быть расположен между источником 112 электромагнитной энергии и изделием 102 (например, поверхностью 120 роста изделия 102). Оптический элемент 160 может включать в себя любые оптические элементы, подходящие для формирования луча. В качестве одного неограничивающего примера оптический элемент 160 может включать в себя оптическое стекло с прецизионной шлифовкой. В качестве еще одного неограничивающего примера оптический элемент 160 может включать в себя любую термостойкую (refractory) оптическую систему.

[00051] Оптический элемент 160 может быть выполнен с возможностью формирования размера и/или формы электромагнитной энергии 114 (например, лазерного луча 128), например, на поверхности 120 роста. Например, оптический элемент 160 может по меньшей мере частично обусловливать размер и/или форму электромагнитной энергии 114 возле поверхности 120 роста. В качестве одного примера оптический элемент 160 может управлять формой пятна (например, геометрией) электромагнитной энергии 114 (например, формой пятна лазерного луча 128) на поверхности роста. В качестве неограничивающих примеров форма пятна электромагнитной энергии 114 (например, лазерного луча 128) на поверхности роста может включать в себя круглую, яйцевидную, квадратную или прямоугольную. Другие геометрические формы также предполагаются. В качестве еще одного примера оптический элемент 160 может управлять размером пятна (например, диаметром круглого пятна, внутренним линейным размером квадратного пятна и т.п.) электромагнитной энергии 114 (например, размером пятна лазерного луча 128) на поверхности 120 роста.

[00052] Специалистам в данной области техники будет понятно, что уровень мощности источника 112 электромагнитной энергии (например, мощность лазера 126) также может по меньшей мере частично обусловливать размер и/или форму электромагнитной энергии 114 возле поверхности 120 роста.

[00053] Соответственно, оптический элемент 160 может по меньшей мере частично обусловливать размер и/или форму зоны 124 расплава. Специалистам в данной области техники будет понятно, что уровень мощности источника 112 электромагнитной энергии (например, мощность лазера 126) также может, по меньшей мере частично, обусловливать размер и/или форму зоны 124 расплава.

[00054] Со ссылкой на ФИГ. 6 и со ссылкой на ФИГ. 1, зона 124 расплава может задавать участок поверхности 120 роста, к которой добавляют исходные материалы 118 для изготовления изделия 102 (например, формирования слоя 122). Зона 124 расплава может включать в себя по меньшей мере один из таких материалов, как расплавленный первый исходный материал 146 (например, первый исходный материал 140,