Способ послойного синтеза изделий и устройство для его осуществления
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способу и устройству для послойного изготовления изделий, предметов и деталей из материалов, поддающихся плавлению. Изобретение обеспечивает создание способа непосредственного изготовления изделий, предметов, деталей из любых поддающихся плавлению материалов, используя CAD-данные проектирования, минуя стадии изготовления оснастки, изготовления деталей на разном оборудовании, а также их сборки в изделие или иной предмет, а также разработка устройства для реализации вышеизложенного способа. В способе послойного синтеза изделий с использованием компьютерного проектирования путем сканирования в плоскости Х-Y и нанесения на подложку частиц материала при одновременном нагревании и последующей деформации частиц, в качестве частиц используют материал в виде микрошариков, нанесение которых ведут сверху вниз путем вибрации и нагрева до температуры, близкой к плавлению микрошариков, и ориентации их на подложку с помощью оптической системы слежения. Пространство, не занятое деталями, заполняют послойно микрошариками из легкоплавкого материала, а на границе, разделяющей поверхность детали от удаляемого материала, создают "буферный слой" путем сублимации малых микрошариков из материала детали. Устройство для послойного синтеза изделий содержит стол с расположенной на нем подложкой и систему управления. Оно снабжено питателем для подачи микрошариков к подложке и матрицей, управляющей осаждением микрошариков на подложку. Питатель выполнен в виде решетки с каналами, к которым присоединен магазин с кассетами для подачи из них и обратного приема разных материалов в виде микрошариков с помощью насосов, установленных в начале и конце питателя. С нижней стороны питателя находится плата управления полетом микрошариков. Матрица выполнена из четырех плат, на 1-й установлены инжекционные лазеры в виде регулярно расположенных узлов, в центре узлов размещены фотодиодные матрицы. Для связи с питателем каждый узел содержит 4 лазерных диода, сверху над каждым узлом размещены фокусирующие линзы с отверстием в центре, в которых располагаются объективы. Снизу к 1-й плате крепится плата охлаждения, к которой снизу крепится плата юстировки, а к плате юстировки снизу крепится плата управления матрицей, к которой крепится система трубочек с радиатором и насосом. Матрица установлена на подвижном основании с помощью гибкой подвески, а основание имеет приводы с датчиками обратной связи для управления сканированием матрицы и подвижно связано с четырьмя опорами стола. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 49 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способу и устройству для послойного изготовления изделий, предметов и деталей из материалов, поддающихся плавлению.
Известен способ получения твердых полимерных моделей с помощью технологии стереолитографии, заключающийся в послойном отверждении жидкого фоточувствительного полимера с помощью ультрафиолетового лазера путем сканирования по CAD-данным компьютерного проектирования модели в виде набора тонких слоев. Данную технологию предлагает фирма 3D Systems (США). Данный способ позволяет получать только модели, используемые затем для создания литьевых и пресс-форм, по которым в дальнейшем получают металлические или пластмассовые детали. Известен также способ быстрого прототипирования, запатентованный в 1985 г. фирмой Helisys Inc. (США) под названием LOM-технология (Laminated Objekt Manufakturing - производство слоистых объектов), позволяющий создавать трехмерные твердотельные объекты непосредственно по CAD-данным из различных листовых материалов. Для создания отдельных слоев используются специально разработанные листовые и связующие материалы, а также технология скрепления слоев друг с другом, разграничения сечений деталей и излишков материала, поддерживающих частей и сечений деталей. Данная технология в основном используется во вспомогательном производстве и частично производстве некоторых (простых по применению) деталей. Близким по функциональной сущности к заявляемому является способ изготовления моделей (прототипов деталей), разработанный фирмой Sanders Prototype Inc. (Великобритания). В патенте США N 5506607, МПК В 41 I 2/01, 09.04.96 г. вышеуказанной фирмы 3-мерную модель прототипа, полученную с использованием CAD-проектирования изготовляют путем векторного вычерчивания послойно наносимых затвердевающих (застывающих) веществ. Слои формируются путем выталкивания капель вещества в жидкой или тягучей фазе на плоскость из одной или более форсунок. Форсунки и платформа подвижны относительно Х, У, Z системы координат. Капли осаждаются вдоль векторов во время соответствующего движения в плоскости X, Y. Платформа, двигаясь по оси Z вниз, позволяет послойно сформировать 3-мерную модель прототипа. В патенте США N 5740051, МПК G 06 F 19/00, 1998 г. 3-мерную модель получают аналогично капле образующим материалом путем формирования вектора из совпадающих капель. Требуемое направление, указываемому вектору, который определяет расположение наружной поверхности, определяется плоскостью слоя. Получение капель регулируется по времени, для того чтобы заранее перекрывать осаждаемые капли в желаемом направлении и размягчать с предварительно осажденными каплями для получения необходимой поверхности. Расстояние от места образования капли до места размещения капли последовательно образующихся слоев регулируется. Шаги повторяются до момента окончания изготовления изделия. Наиболее близким по функциональной сущности к заявляемому является способ ранее разработанный фирмой Sanders Prototype Inc. и опубликованный в рекламном проспекте (в Приложении указан адрес источника и копия проспекта). Для изготовления модели из термопластичного материала в данной технологии используются две струйные головки, наносящие поочередно в виде микрокапель материал модели (термопластик), и поддерживающий материал в виде легко растворимого воска, при этом каждый тонкий слой, получаемый по CAD-данным модели, прокатывается для выравнивания валиком. Недостатком способа-прототипа является ограничение на используемые материалы, невозможность изготовления изделий из разных тугоплавких материалов, низкая производительность. Известно устройство для послойного синтеза моделей с использованием системы проектирования (CAD), содержащей стол с расположенной на нем подложкой и систему управления (см. патент США N 5740051, МПК G 06 F 19/00, 1998 г.) Недостатком устройства прототипа является отсутствие обратных связей, визуального контроля каждого слоя, отсутствие модульности, масштабируемости и параллельности процесса изготовления. Задачей данного изобретения является создание способа непосредственного изготовления изделий, предметов, деталей из любых поддающихся плавлению материалов, используя СAD-данные проектирования, минуя стадии изготовления оснастки, изготовления деталей на разном оборудовании, а также их сборки в изделие или иной предмет, а также разработка устройства для реализации вышеизложенного способа. Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в п.1. формулы изобретения, а именно, способ послойного синтеза изделий с использованием компьютерного проектирования (СAD-данных) путем сканирования в плоскости X-Y и нанесения на подложку частиц материала при одновременном нагревании и последующей деформации частиц, отличающийся тем, что в качестве частиц используют материал в виде микрошариков, нанесение которых ведут сверху вниз путем вибрации и нагрева до температуры, близкой к плавлению микрошариков, и ориентации их на подложку с помощью оптической системы слежения, при этом пространство, незанятое деталями, заполняют послойно микрошариками из легкоплавкого материала, а на границе, разделяющей поверхность детали от удаляемого материала, создают "буферный слой" путем сублимации малых микрошариков из материала детали. Поставленная задача решается с помощью признаков, входящих в п.2. формулы изобретения, характеризующих устройство, а именно, устройство для послойного синтеза изделий с использованием системы проектирования (CAD), содержащее стол с расположенной на нем подложкой и систему управления, отличающееся тем, что оно снабжено питателем для подачи микрошариков к подложке и матрицей, управляющей осаждением микрошариков на подложку. Согласно п. 3. , формулы питатель выполнен в виде решетки с каналами, к которым присоединен магазин с кассетами для подачи из них и обратного приема разных материалов в виде микрошариков с помощью насосов, установленных в начале и конце питателя, при этом с нижней стороны питателя находится плата управления полетом микрошариков. Согласно п. 4. формулы матрица выполнена из четырех плат. На 1-й установлены инжекционные лазеры в виде регулярно расположенных узлов, в центре узлов размещены фотодиодные матрицы, при этом для связи с питателем каждый узел содержит 4 лазерных диода, сверху над каждым узлом размещены фокусирующие линзы с отверстием в центре. в которых располагаются объективы, снизу к 1-ой плате крепится плата охлаждения, к которой снизу крепится плата юстировки, а к плате юстировки снизу крепится плата управления матрицей, к которой крепится система трубочек с радиатором и насосом. Согласно п.5. формулы матрица установлена на подвижном основании с помощью гибкой подвески, а основание имеет приводы с датчиками обратной связи для управления сканированием матрицы и подвижно связано с четырьмя опорами стола. Изобретение иллюстрируется следующими чертежами: на фиг.1 представлена общая схема устройства, на фиг.2 представлена одна из четырех опор стола, на фиг.3 представлено устройство магазина, на фиг.4 представлено устройство питателя, на фиг.5 представлен поперечный разрез питателя, на фиг.6 представлен продольный разрез питателя, на фиг.7 показано движение микрошарика от кварцевой пластины к подложке или "наращиваемому" слою, на фиг. 8 показано движение микрошарика от подложки или "наращиваемого" слоя к кварцевой пластине,на фиг.9 представлено устройство узла питателя платы управления питателем (вид сверху),
на фиг.10 представлено устройство узла питателя платы управления питателя (вид снизу),
на фиг.11 представлен разрез конструкции от подложки до подвижного основания со взаимным расположением его основных частей,
на фиг.12 представлено устройство узлового модуля излучения (УМИ),
на фиг.13 представлено устройство фотодиодной матрицы (ФМ),
на фиг.14 представлена группа УМИ ввиде матрицы 8х8,
на фиг.15 представлена фокусирующая линза и ее геометрия (вид сверху), а также ее поперечный разрез с объективом,
на фиг.16 представлена группа узловых модулей охлаждения (УМО) ввиде матрицы 8х8,
на фиг.17 представлено устройство УМО (вид сверху),
на фиг.18 представлена группа узловых модулей юстировки (УМЮ) ввиде матрицы 8х8,
на фиг.19 представлено устройство УМЮ (вид сверху),
на фиг.20 представлена группа узловых модулей управления (УМУ) ввиде матрицы 8х8,
на фиг.21 представлено устройство УМУ (вид снизу),
на фиг.22 представлено устройство системы охлаждения, связанное с платой охлаждения,
на фиг.23 представлен вид элементов датчиков обратной связи, прикрепленных снизу матрицы,
на фиг. 24 представлено устройство управления сканированием матрицы, расположенное на подвижном основании,
на фиг.25 представлен геометрический вид блока с "выращенным изделием", находящимся внутри блока,
на фиг.26 показано геометрическое сечение блока,
на фиг. 27 показана картина слоя с нанесенными микрошариками из разных материалов (вид снизу),
на фиг. 28 показана таблица с координатами начала изготовления каждого нового слоя,
на фиг.29 показана траектория движения матрицы от слоя к слою,
на фиг.30 показано положение кварцевой пластины узла питателя при наблюдении с разных позиций при коррекции полета микрошариков,
на фиг. 31 показаны корректирующие воздействия, прилагаемые к летящему микрошарику,
на фиг. 32 показана картина лучей фокусирующей линзы и принимающего объектива,
на фиг. 33 показано положение большого микрошарика в фокусе линзы перед нанесением на подложку,
на фиг.34 показано положение малого микрошарика перед сублимацией на подложку,
на фиг.35 показана картина распределения материала большого микрошарика при деформации его на подложке,
на фиг. 36 показана картина распределения материала малого микрошарика при сублимации его на подложку,
на фиг. 37 показана первая фаза процесса нанесения большого микрошарика на подложку (нагрев),
на фиг. 38 показана вторая фаза процесса нанесения большого микрошарика на подложку (деформация),
на фиг. 39 показана третья фаза процесса нанесения большого микрошарика на подложку (диффузионное приваривание),
на фиг.40 показана первая фаза процесса сублимации малого микрошарика на подложку (нагрев),
на фиг.41 показана вторая фаза процесса сублимации малого микрошарика на подложку (сублимация),
на фиг.42 показана третья фаза процесса сублимации малого микрошарика на подложку (напыление),
на фиг. 43 показана диаграмма условий сублимации малых микрошариков на подложку,
на фиг.44-49 показана траектория движения матрицы при нанесении микрошариков. Устройство для послойного синтеза изделий с использованием системы проектирования (CAD 1) фиг.1 содержит стол 2 с расположенной на нем подложкой 3 и систему управления 4, отличающееся тем, что оно снабжено питателем 5 фиг.4 для подачи микрошариков 6 фиг.6 к подложке 3 и матрицей 7 фиг.11, управляющей осаждением микрошариков 6 на подложку 3. Питатель 5 фиг.4 выполнен в виде решетки 8 с каналами 9 фиг.5, к которым присоединен магазин 10 с кассетами 11 фиг.3 для подачи из них и обратного приема разных материалов в виде микрошариков 6 с помощью насосов 12, установленных в начале и конце питателя 5 фиг.4, при этом с нижней стороны питателя находится плата управления 13 полетом микрошариков 6, части которой показаны на фиг.4, 5, 6, 9, 10. Матрица 7 фиг. 11 выполнена из четырех плат 14, на 1-й плате 15 фиг.14 установлены инжекционные лазеры 16 в виде регулярно расположенных узлов 17 фиг. 12, в центре узлов 17 размещены фотодиодные матрицы 18 фиг.13, при этом для связи с питателем 5 каждый узел 17 содержит 4 лазерных диода 19 фиг.12, сверху над каждым узлом 17 размещены фокусирующие линзы 20 с отверстием в центре 21, в которых располагаются объективы 22 фиг.15. снизу к 1-й плате 15 крепится плата охлаждения 23, положение которой в устройстве показано на фиг.11, отдельный вид фиг.16, устройство узла платы охлаждения фиг.17, к которой снизу крепится плата юстировки 24, положение которой в устройстве показано на фиг.11, отдельный вид фиг.18, устройство узла платы юстировки фиг. 19, снизу крепится плата управления 25 матрицей 7, положение которой в устройстве показано на фиг.11, отдельный вид фиг.20, устройство узла платы управления фиг.21, к которой крепится система трубочек 26 с радиатором 27 и насосом 28 фиг.22. Матрица 7 установлена на подвижном основании 29 с помощью гибкой подвески 56 фиг.11, а основание имеет приводы 58 и 59 с датчиками обратной связи 62 и 63 для управления сканированием матрицы 7 фиг.24 и подвижно связано с четырьмя опорами 33 фиг.2 стола. Стол 2 выполняет базовую или статическую функцию конструкции для поддержания ее прочности и устойчивости от вибрации внутренних частей конструкции. Стол стоит на 4 опорах - винтах 33 с достаточным диаметром, как для устойчивости, так и для высокоточного движения подвижного основания 29 по оси Z за счет использования очень малого шага винта фиг.2 и лазерных датчиков 34. Подложка 3 представляет собой плоскую кварцевую плиту, с двух сторон имеющую скошенные края, которые служат направляющими при движении относительно стола, при этом внутри скосов стола могут быть встроены ролики в качестве опоры качения, а с торцов стола фиксаторы для жесткого прижима подложки к столу. С нижней стороны подложки 3 по четырем углам на небольших участках нанесены дифракционные решетки, служащие для измерения вертикальных перемещений подвижного основания 29 относительно неподвижной подложки 3. На нижней поверхности подложки с высокой точностью нанесены маркерный знаки, располагаемые в плоскости X-Y с шагом, например, 32 мм и служащие для высокоточной привязки геометрических фокусов линз матрицы ИЛ 7 перед началом послойного синтеза каждого нового блока. Блок синтезируемого изделия (детали) 35 создается путем послойного и точного нанесения с деформированием и диффузионным привариванием микрошариков 6 из разных материалов к нижней стороне подложки 3 в направлении роста слоев сверху вниз, т.е. матрица ИЛ 7 обращена рабочей поверхностью к блоку 35 снизу вверх и всегда к "растущей" нижней стороне блока 35. После окончания синтеза подложка 3 вместе с блоком 35 выкатывается с помощью опоры качения питателя 5 в направлении Y для последующего освобождения изделия (детали) от легко удаляемого ненужного материала блока (нагревом, растворением или другим способом), при этом освобожденная и чистая подложка 3 возвращается в исходную позицию на стол 2. Для сокращения времени может использоваться другая - ранее подготовленная подложка. Система управления 4 фиг.11 представляет собой "сэндвич" 14, состоящий из следующих субблоков:
Матрица ИЛ 7
Плата охлаждения 23
Плата юстировки 24
Плата управления 25
Матрица ИЛ 7 расположена на плате 15 размером 256
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
Объем, занимаемый изделием (деталью), ограничен объемом параллелепипеда с координатами X1, Y1, Z1; X1, Y2, Z1; X2, Y1, Z1; X2, Y2, Z1; X1, Y1, Z2; X1, Y2, Z2; X2, Y1, Z2; X2, Y2, Z2 фиг.25. Объем блока имеет несколько больший объем за счет технологического припуска dX, dY, dZ. Параллелепипед с блоком рассекается на k+n слоев перпендикулярных оси Z с толщиной слоя h равной в нашем случае 20 мкм. Такая толщина соответствует толщине деформированного микрошарика с диаметром равным примерно 60 мкм и занимаемой круглой площадкой (подобно сферической капле, упавшей на поверхность и сплющенной до предельного диаметра) диаметром Dспл.=100 мкм фиг.35, что в нашем случае является дискретным шагом или точностью синтезируемого изделия (детали), хотя сама дискретность шага устройства послойного синтеза гораздо выше (в нашем случае это 1 мкм). Поэтому для повышения точности изготовления деталей необходимо уменьшать диаметр микрошариков. Каждый слой, выделенный из объема блока, является сечением плоскостью, перпендикулярной оси Z, и поэтому в плоскости сечения образуются разные замкнутые контуры рассеченных деталей, состоящих из разных материалов (m1, m2, m3... mу, где mу - удаляемый материал, например, легкоплавкий пластик, но достаточно прочный в твердом состоянии и имеющий темный цвет для хорошего поглощения лазерного излучения) фиг. 26. Поэтому программно каждый слой, начиная с 1+n до k, состоит из m бинарных файлов, где каждой позиции деформированного или сублимированного микрошарика соответсвует значение бита 0 или 1 в зависимости от присутствующего в данном месте данного материала m фиг.27. При этом, если угол между нормалью, проведенной изнутри детали к микроучастку поверхности детали, граничащему с удаляемым материалом mу и нормалью проведенной к подложке 1 (ось Z) меньше 90o (а1, а2 фиг.43), то каждому файлу из материала m для деформирующихся микрошариков (60 мкм) создается дублирующий файл для сублимирующихся микрошариков (20 мкм), который в свою очередь отрабатывается всегда первым (возможно не один раз для создания надежного буфера для деформирующихся микрошариков второго файла). Если угол находится в диапазоне от 90 до 180o, включая и эти значения (а3, а4 фиг.43), то дублирующийся файл не создается. Слои технологического припуска от 1 до 1+n и от k до k+n соответствуют также бинарным файлам, но однородным (полное заполнение удаляемым материалом mу), которые соответствуют слоям только из деформируемых микрошариков и где каждый бит равен 1. Для получения более сглаженной поверхности деталей в блоке каждый последующий слой получается смещением на полшага (в нашем случае 50 мкм) в направлениях, показанных на фиг.29, и с позицированием по координатам, показанных на фиг.28, при этом начало каждого четвертого слоя и соответственно файлов m начинается с одной и той же координаты, т.е. с возвратом в исходную точку. В данном случае получаются волнообразные поверхности деталей, что может быть выгодно при сопряжениях. Высота периодических неровностей составляет при диаметре микрошарика 60 мкм, примерно, мкм
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/48/483503.gif)
при диаметре микрошарика 6 мкм высота неровностей составляет 0,7 мкм, что соответствует высокому классу чистоты. Способ послойного синтеза в предлагаемом устройстве заключается в периодической вертикальной подаче микрошариков с частотой от 10 до 1000 кГц для высокой производительности установки (рост слоев 1 мм/мин) и нагреве их до определенной температуры достаточной, чтобы при ударе о "наращиваемую" поверхность микрошарик деформировался до необходимых размеров в плоскости X-Y и образовал достаточно прочную связь с предыдущей поверхностью. Для периодического перемещения микрошариков от кварцевых пластин 53 и коррекции их полета используются пьезоприводы и схемы управления питателя 5, при этом с помощью ФМ 18 определяется положение летящего микрошарика в данный момент и в вычисленный момент времени дается корректирующий импульс на соответствующие пьезоприводы фиг.30, 31. Коррекция осуществляется за несколько тактов, так что при частоте подачи микрошариков 1000 кГц закрепиться, деформируясь на "растущей" поверхности, сможет примерно 100 тыс. микрошариков, что достаточно для заполнения окна размером 32
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
Для начала работы устройства его приводят в исходное состояние, выполняя следующие пункты:
1. Кассеты с заранее заполненными микрошариками, каждая определенного типа, вставляют в направляющие магазина 10. 2. Устанавливают подложку 3 с нанесенными маркерными знаками. 3. Запускают программу, ранее записанную в ЭСПЗУ МК2 настройки подвижного основания 29, т.е. с помощью приводов 55 и датчиков 34 по четырем углам опускают основание 29 на 20 мкм вниз вместе с матрицей ИЛ 7 и питателем 5, который подпружинен и поэтому все время находится в контакте с подложкой 3. 4. Программно с помощью четырех фиксаторов 57 уровня Z настраивают плоскость матрицы ИЛ 7 параллельно относительно основания 29 и запоминают эти значения для последующего постоянного отслеживания уровня Z в процессе работы устройства. 5. Запускают программу юстировки оптики, ранее записанную в ЗСПЗУ всех 8
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
1а. Находясь в позиции in,0 фиг.44 во всех окнах фокуса линз 20 с помощью коротких импульсов ИЛ каждого 9МИ прогревают соответствущие области, в которые периодически попадают микрошарики (пункт 10). Запускают программу управления полетом микрошариков (одновременно во всех 64 микроконтроллерах МК1), которая по разности фототоков пар фотодиодных линеек ЛФ11-ЛФ15, ЛФ12-ЛФ16, ЛФ13-ЛФ17, ЛФ14-ЛФ18 корректирует с помощью пьезоприводов Пр1, Пр2, Пр3, Пр4 направление полета микрошарика через фокус линзы. Далее за счет изменения температуры микрошарика вычисляется следующий момент его пролета в направлении подложки через фокус. В момент пролета микрошарика через фокус включается программа нагрева микрошарика до температуры, близкой к плавлению, после чего он под действием удара о поверхность деформируется и после доработками короткими импульсами принимает сплюснутую форму с образованием прочной связи за счет диффузии в приграничной с подложкой зоне, все это фиксируется фотодиодными линейками ЛФ11-ЛФ18 (для каждого типа материала микрошарика должна быть своя температура нагрева и соответственно длительность пакета импульсов ИЛ, числовые значения которых в виде данных должны быть ранее записаны в ЭСПЗУ МК1 и к содержимому которых должна обращаться программа). На этом программа заканчивает свою работу и посылает сигнал в микроконтроллер МК2 в ранее (при установке начальных условий) очищенную ячейку N внутреннего ОЗУ, наращивая ее на 1. Когда значение ячейки достигнет определенного числа, равного числу задействованных УМИ (окна, в которых отсутствует данный материал, т.е. биты окна равны 0 - не заполняются микрошариками), ячейка Х в МК2 (счетчик перемещений по X, ранее обнуленный) нарастится на 1, и матрица ИЛ 7 с помощью привода 58 по Х сместится в позицию in+1,0, и произойдет переход на начало пункта 1а с одновременным обнулением ячейки N. 2а. После достижения по координате Х позиции in+m,0 значение ячейки Y MK2 (счетчик перемещений по Y, ранее обнуленный) нарастится на 1 и матрица ИЛ 7 с помощью привода 59 по Y сместится в позицию in+m,1, при этом питатель 5 сместится на шаг (100 мкм) в направлении смещения матрицы ИЛ 7. Далее повторно отрабатывается процедура пункта 1а, но только в обратном направлении (счетчик Х уменьшает свое значение на 1), т.е. матрица ИЛ 7 смещается в позицию in,1. Происходит циклический переход к пункту 2а до тех пор, пока матрица ИЛ 7 не сместится в позицию in,j. 3а. После первого прохода матрица ИЛ 7 сместится в позицию in-1,j, где с помощью процедур 1а и 2а отработает второй проход, но в обратном направлении первому (счетчик Y уменьшает свое значение на 1) фиг.45, перейдя в позицию in-1,0. Соответственно сместится в обратном направлении питатель 5. 4а. После второго прохода матрица ИЛ 7 сместится в позицию in+m+1,0, где с помощью процедур 1а и 2а отработает третий проход, но в обратном направлении второму (счетчик Y увеличивает свое значение на 1) фиг.46, перейдя в позицию in+m+1,j. Соответственно сместится питатель 5. На этом завершится неполная отработка ("наращивание") слоя одним материалом (если это слой технологического припуска, то он будет полностью отработан микрошариками удаляемого материала mу). После отработки микрошариков их остатки с помощью насоса 12 фиг.3 будут удалены из каналов питателя 5 обратно в кассету с этим же материалом. Далее кассета с другим материалом смещением магазина 10 по Y установится напротив отверстия 43. После чего включается пункты 7 и 10. 5а. Перейдя в позицию in+m,j и с помощью процедур 1а, 2а, 3а, 4а завершится отработка очередного материала, но в обратном направлении указанным процедурам фиг. 47, 48, 49, т.е. каждым нечетным по счету материалом будет происходить циклический возврат к пункту 1а, но с учетом завершения слоя матрица ИЛ 7 будет смещаться на полшага (50 мкм) фиг.29 и через каждые четыре слоя матрица ИЛ 7 будет возвращаться в исходную по Х позицию, но разную по Y (начало с пункта 1а или 5а в зависимости от четности или нечетности по счету бинарных файлов). При углах а1 и а2 фиг.43 и контакте микрошариков с удаляемым материалом в первую очередь всегда отрабатывают программу сублимации малых микрошариков (D2=20 мкм) и по необходимости несколько раз для прочного контакта в последующем с деформированными микрошариками. Для анализа качества "наращиваемых" слоев используют программу создания видеофайлов, которая записана в каждый из 64 МК1 и работает путем сканирования каждого окна по тому же принципу, как и при синтезе слоев (той же траектории обхода поверхности блока 35). При этом в каждой позиции последовательно включается R, G, B подсветка ФМ фиг.13 и через объектив 22 с R, G, B фотодиодов, находящихся в центре ФМ, последовательно через АЦП МК1 снимаются цифровые значения фототока, которые затем сразу записываются в соответствующем графическом формате в видеофайл внешнего компьютера для последующего просмотра и анализа. После окончания послойного синтеза блока 35 выкатывают по направляющим питателя 5 подложку 3 с блоком 35, удаляют ненужный материал и на этом заканчивают изготовление изделия (детали). Для изготовления более габаритных изделий на подвижном основании 29 (соответственно с большой площадью и габаритами стола 2) наращивают число модулей размерами 256х256 мм (в крупную матрицу ИЛ) в необходимом количестве с зазором между модулями 32 мм для согласования их общей работы и сохранения необходимой точности работы всего оборудования. Для предотвращения окисления при работе с металлами все оборудование может помещаться в закрытый от внешней среды объем с инертной газовой средой (аргон), при этом с помощью прозрачной крышки над ИЛ 7 фиг.11 осуществляется раздел охлаждаемого воздуха (для охлаждения радиатора) от инертной среды питателя 5.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46, Рисунок 47, Рисунок 48, Рисунок 49