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1. (WO2017131943) LASER PULSE SHAPING FOR ADDITIVE MANUFACTURING
Latest bibliographic data on file with the International Bureau

Pub. No.: WO/2017/131943 International Application No.: PCT/US2017/012736
Publication Date: 03.08.2017 International Filing Date: 09.01.2017
IPC:
B32B 38/00 (2006.01) ,B32B 37/24 (2006.01) ,B32B 5/16 (2006.01)
B PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
32
LAYERED PRODUCTS
B
LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
38
Ancillary operations in connection with laminating processes
B PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
32
LAYERED PRODUCTS
B
LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
37
Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
14
characterised by the properties of the layers
24
with at least one layer not being coherent before laminating, e.g. made up from granular material sprinkled onto a substrate
B PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
32
LAYERED PRODUCTS
B
LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
5
Layered products characterised by the non-homogeneity or physical structure of a layer
16
characterised by features of a layer formed of particles, e.g. chips, chopped fibres, powder
Applicants:
LAWRENCE LIVERMORE NATIONAL SECURITY, LLC [US/US]; 7000 East Avenue P.O. Box 808, L-703 Livermore, California 94550, US
Inventors:
DEMUTH, James A.; US
BAYRAMIAN, Andrew J.; US
DUOSS, Eric B.; US
KUNTZ, Joshua D.; US
SPADACCINI, Christopher M.; US
Agent:
SCOTT, Eddie; US
Priority Data:
15/010,10729.01.2016US
Title (EN) LASER PULSE SHAPING FOR ADDITIVE MANUFACTURING
(FR) MISE EN FORME D'IMPULSIONS LASER POUR UNE FABRICATION ADDITIVE
Abstract:
(EN) A system for melting powdered material and bonding it to the substrate below such as could be used for the additive manufacturing of a product includes a substrate, powder particles on the substrate, a pulsed laser that produces a pulsed laser beam with one or more low flux components on the order of kW/cm^2, and one or more high flux components on the order of kW/cm^2 during the duration of the pulse. The pulsed laser beam is directed onto the powder particles on the substrate thereby melting the powder particles and melting the substrate at the interface layer between the powder and the substrate such that the powder particles bond to the substrate. The laser further can be spatially patterned through the use of a mask such that portions of the laser pulse can be transmitted to the powder to be melted, and other portions can be rejected to prevent melting of the powder in desired locations. The system enables the conversion of powder to solid material in a layerwise fashion where the powder can be bonded to the substrate layer (or previous layer) such as is desired in the process of additive manufacturing. This is accomplished by using low power (and low cost) lasers to do the majority of the energy transfer, and using high power (and higher cost) lasers to complete the melting process, overcoming the kinetics of powder agglomeration through surface tension forces by partially melting the powder-substrate interface layer before surface tension can take effect on the molten powder particles.
(FR) La présente invention concerne un système permettant de faire fondre un matériau pulvérulent et de le lier au substrat par dessous de telle manière qu'il puisse être utilisé pour la fabrication additive d'un produit, ledit système comprenant un substrat, des particules de poudre sur le substrat, un laser pulsé qui produit un faisceau laser pulsé avec un ou plusieurs composants de flux faible de l'ordre de kw/cm^2, et un ou plusieurs composants de flux élevé de l'ordre de kW/cm^2 pendant la durée de l'impulsion. Le faisceau laser pulsé est dirigé sur les particules de poudre sur le substrat, ce qui permet de faire fondre les particules de poudre et de faire fondre le substrat au niveau de la couche d'interface entre la poudre et le substrat de telle sorte que les particules de poudre collent au substrat. Le laser peut en outre être modélisé spatialement à l'aide d'un masque de telle sorte que des parties de l'impulsion laser puissent être transmises à la poudre qui doit être fondue, et que d'autres parties puissent être rejetées afin d'empêcher la fusion de la poudre à des endroits souhaités. Le système permet la conversion d'un matériau pulvérulent en un matériau solide de manière stratifiée où la poudre peut être liée à la couche de substrat (ou à la couche précédente) comme cela est souhaité lors du processus de fabrication additive. Ceci est réalisé en utilisant des lasers de faible puissance (et de faible coût) pour réaliser la majorité du transfert d'énergie, et en utilisant des lasers de forte puissance (et d'un coût plus élevé) pour achever le processus de fusion, ce qui permet de vaincre la cinétique d'agglomération de poudre par des forces de tension superficielle en faisant fondre partiellement la couche d'interface entre la poudre et le substrat avant qu'une tension superficielle ne puisse avoir un effet sur les particules de poudre fondues.
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Publication Language: English (EN)
Filing Language: English (EN)
Also published as:
EP3408096