本申請涉及一種用于處理由具有限定的熔化溫度的材料特別是通過增材制造(additivemanufacturing)來制造的物體的方法，其中所述處理包括使物體經(jīng)受熱等靜壓加工(hotisostaticpressing)以降低物體的孔隙率和增加物體的密度。

背景技術(shù)：

生成制造(generativemanufacturing)或增材制造方法越來越多地被用于非常快速地生產(chǎn)原型或完成的部件。與包括通過例如銑削、切削、鉆孔或其它加工工藝從材料塊移除材料的常規(guī)生產(chǎn)工藝相反，增材制造方法基于物體的數(shù)字描述或表述直接逐層地構(gòu)造期望的三維物體。它們也被稱為3d打印或快速原型成型(rapidprototyping)。

增材制造方法的具體實例是所謂的選擇性激光熔化(slm)和所謂的選擇性電子束熔化，其中分別使用激光束和電子束照射和熔化材料層的選定部分，材料層是被連續(xù)地施加到支撐體上的。另一個例子是所謂的熔化沉積成型，其中加熱的和可移動的擠出噴嘴分配熔化材料以構(gòu)建所需的物體。通常，許多增材制造方法基于熔化或熔融和固化可熔材料，特別是金屬或熱塑性材料。

不管增材制造方法的具體類型如何，所述物體直接逐層地以三維方式構(gòu)造。這使得可以在相同裝置中由不同的材料有效且快速地生產(chǎn)不同的高度復(fù)雜的物體，特別是由金屬和由塑料材料，以及尤其是由熱塑性材料和由陶瓷材料。例如，可以容易地產(chǎn)生高度復(fù)雜的格柵或蜂窩結(jié)構(gòu)或其它高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，它們不能使用其它方法產(chǎn)生或者僅能夠非常困難地產(chǎn)生。與傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程相比，所述物體的復(fù)雜性對生產(chǎn)成本的影響有限。

增材制造與拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計相結(jié)合，有機(jī)會為飛機(jī)等結(jié)構(gòu)節(jié)省重量。特別地，在考慮諸如剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求的同時，可以對最小重量進(jìn)行優(yōu)化。

然而，通過增材制造技術(shù)制造的物體通常具有較高的孔隙率和較高的表面粗糙度。期望盡可能多地降低孔隙率和表面粗糙度，以便進(jìn)一步提高所制造的物體的疲勞性能。對于通過其它方法制造的物體也可能是如此。

熱等靜壓加工是用于降低物體的孔隙率從而改善物體的機(jī)械性能和可加工性的已知方法。為此目的，所述物體布置在壓力室中并且經(jīng)受提升的溫度和高的等靜壓力，例如通過將物體布置在加熱和加壓的液體例如油中。由于高的等靜壓力從各個方向施加到所述物體，所以其被壓實而不改變其形狀。

盡管用于減小表面粗糙度的各種方法是公知的，但是它們難以應(yīng)用于具有復(fù)雜形狀的物體，特別是如果它們具有難以接近的內(nèi)表面。

典型的已知表面平滑方法包括使用研磨媒質(zhì)的機(jī)械研磨或拋光、化學(xué)或電化學(xué)拋光、或研磨液體的使用。使用增材制造技術(shù)制造的中空結(jié)構(gòu)具有通過這些方法幾乎不能達(dá)到的內(nèi)表面，特別是如果中空結(jié)構(gòu)通過所述結(jié)構(gòu)的壁或其它部分被分成內(nèi)部子空間。只有電化學(xué)拋光或研磨液體具有提供對中空結(jié)構(gòu)的充分接觸的可能性。然而，電化學(xué)拋光傾向于不產(chǎn)生均勻的結(jié)果，因為陽極和陰極之間的距離是變化的，并且研磨液體不能均勻地到達(dá)所有小的角落，或者根據(jù)所述結(jié)構(gòu)的布局而在全部表面上具有相同的磨損水平。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于處理物體、特別是通過增材制造技術(shù)制造的物體的方法，以降低孔隙率和表面粗糙度，該方法易于實施并產(chǎn)生均勻的結(jié)果，以及提供一種用于執(zhí)行上述方法的裝置。

上述目的通過如權(quán)利要求1所述的方法和如權(quán)利要求12所述的裝置實現(xiàn)。所述方法和裝置的有利實施例是相應(yīng)從屬權(quán)利要求的主題。

本發(fā)明提供了一種用于處理由具有限定的熔化溫度的材料制造的物體的方法，優(yōu)選用于處理通過增材制造技術(shù)由具有限定的熔化溫度的材料制造的物體。該方法通常包括第一階段或區(qū)段，其中進(jìn)行熱等靜壓加工以實現(xiàn)所述物體的孔隙率的降低和所述物體的密度的增加，以及隨后的第二階段或區(qū)段，其中使所述物體的表面粗糙度減小。

使物體經(jīng)受熱等靜壓加工包括將物體放置在壓力室的內(nèi)腔內(nèi)，并將物體浸入在設(shè)置于內(nèi)腔內(nèi)部的液體中。重要的是，所述液體僅部分地填充內(nèi)腔，使得液體具有自由液體表面，在所述自由液體表面的上方具有所述內(nèi)腔的一部分，即未被液體填充的空間。應(yīng)當(dāng)注意，所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的部分可以在所述方法的過程中隨著自由液體表面的高度水平或位置的變化而改變，例如，由于將液體添加到內(nèi)腔中或者從內(nèi)腔去除部分液體所造成的自由液體表面的變化。即使所述內(nèi)腔中的液體量沒有改變，當(dāng)物體浸入在液體中時，與當(dāng)物體沒有浸入在液體中時相比，所述自由液體表面的高度水平或位置通常是不同的。此外，還應(yīng)注意，所述物體的浸入可以通過以下步驟來實施：首先將液體填充到內(nèi)腔中或者在內(nèi)腔中提供液體、然后將物體從內(nèi)腔的在自由液體表面上方的部分移動穿過自由液體表面進(jìn)入液體中，或者通過首先將物體布置在內(nèi)腔內(nèi)對應(yīng)于待填充的液體的位置、然后填充所述液體。所述液體被加熱到低于熔化溫度的第一溫度，并通過在內(nèi)腔的在自由液體表面上方的部分中提供加壓氣體來加壓。每個加熱和加壓步驟可以在將物體浸入在液體中之前或之后進(jìn)行。此外，雖然優(yōu)選在所述內(nèi)腔內(nèi)加熱液體，但也可以在所述內(nèi)腔外部加熱液體，然后將所述液體引入內(nèi)腔中。

在液體已經(jīng)被加熱到第一溫度且被加壓氣體加壓以及所述物體已經(jīng)浸入在液體中之后，所述物體被保持在液體內(nèi)部，使得通過由所述液體施加到物體的等靜壓力而使物體的孔隙率減小并且密度增加。在該階段期間，優(yōu)選通過適當(dāng)?shù)募訜醽砜刂坪捅３炙鲆后w的溫度在第一溫度。然后，所述物體被布置在所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的一部分中處于液體外部，從而終止熱等靜壓加工。這可以優(yōu)選地通過從液體中取出物體并將其移動到所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的一部分中、和/或通過從內(nèi)腔中移除一部分液體以降低所述自由液體表面的高度水平或位置來實現(xiàn)。所述物體浸入在液體中并且對物體施加等靜壓力的時間段取決于期望的孔隙率降低并且優(yōu)選地是預(yù)定的。

在所述熱等靜壓加工階段之后，并且當(dāng)所述物體被布置在所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的部分中處于液體之外時，所述液體被加熱到高于其表面應(yīng)當(dāng)被處理的所述物體的熔化溫度的第二溫度。在所述液體已經(jīng)被加熱到第二溫度之后，所述物體從所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的一部分中移動到所述液體中，使得物體再次浸入在液體內(nèi)。由于第二溫度高于熔化溫度的事實，所述浸入使得所述物體從其表面層開始熔化，由此降低物體的表面粗糙度。一旦實現(xiàn)了所述表面粗糙度的所需減低，所述物體從液體中取出并再次移動到所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的一部分中。換句話說，所述物體被“短暫地浸入”到具有高于熔化溫度的溫度的液體中，以便減少表面粗糙度，同時保持所述物體的形狀。所述時間段被選擇為使得僅僅粗糙表面和可能的小裂紋受影響，而不影響所述物體的整個橫截面，即，所述物體沒有整體變形。所述時間段優(yōu)選地是預(yù)定的。第二溫度優(yōu)選地被選擇為高到使得所述液體的溫度在浸入步驟期間并且在物體的表面達(dá)到熔化溫度之前不會減低到低于熔化溫度。替換地，在浸入步驟期間，可以通過適當(dāng)加熱來控制和維持所述液體的溫度在第二溫度或在熔化溫度和第二溫度之間的溫度或溫度范圍內(nèi)。

上述方法提供了以下優(yōu)點：通過熱液體以非常有效的方式來進(jìn)行拋光，所述熱液體能夠可靠且快速地到達(dá)被處理物體的所有區(qū)域，使得即使中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面也被潤濕，只要它們具有孔，通過所述孔液體可以進(jìn)入并且氣體可以離開。因此，不同于已知的工藝，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的表面粗糙度可以均勻地減小。由于在所述物體表面上的熔化材料的表面張力，可靠地實現(xiàn)了表面粗糙度的減小，并且所述表面中的開放孔隙或裂紋將被熔化的材料填充。此外，從所述表面突出的和機(jī)械附著在所述表面上的表面不規(guī)則處變得平整。第二溫度的值可以根據(jù)所述物體的尺寸和形狀等來確定。與熱等靜壓加工的結(jié)合使得該方法特別簡單、快速和有效，并且它們一起用于改善所制造的物體的疲勞特性，并且特別是如果它通過增材制造技術(shù)制造的話。

在優(yōu)選實施例中，所述物體由支撐裝置支撐，所述支撐裝置位于所述內(nèi)腔內(nèi)部并且可在內(nèi)腔內(nèi)移動，從而能夠選擇性地將物體浸入在液體中、將物體布置在所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的一部分中處于液體外部和從液體中取出物體并將其移動到所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的部分中，即，以上述方式在浸入位置和在自由液體表面上方的位置之間選擇性地改變或移動所述物體。所述支撐裝置可以有利地是或包括例如籠或其它容器，所述物體位于其內(nèi)部并且被支撐，并且所述支撐裝置包括多個狹槽或其它開口，液體可以通過所述狹槽或其它開口進(jìn)入和離開所述籠或其它容器。在粗糙度減小階段期間，在所述液體已經(jīng)被加熱到第二溫度之后將所述物體浸入在液體中的步驟以及將物體從液體中取出并將其移動到在所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的一部分中的后續(xù)步驟是通過在所述內(nèi)腔內(nèi)移動支撐裝置來實現(xiàn)的。優(yōu)選地，在熱等靜壓加工階段期間將物體浸入加熱至第一溫度的液體的步驟和/或?qū)⑽矬w布置在所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的一部分中處于液體外部的步驟，是通過在所述內(nèi)腔內(nèi)移動支撐裝置而同樣地進(jìn)行的，或包括在所述內(nèi)腔內(nèi)移動支撐裝置。

在該實施例中，支撐裝置的上述運動(即，在熱等靜壓加工階段期間，用于選擇性地將物體浸入在液體中和將物體從液體中取出并將其移動到所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的一部分中，以及還可能的用于將物體浸入被加熱到第一溫度的液體中和/或用于將物體布置在所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的一部分中處于液體之外的運動)可優(yōu)選通過在第一位置和第二位置之間沿著平移的和優(yōu)選為線性的路徑移動所述支撐裝置來實施。第一位置可以是這樣的位置，在該位置中，整個支撐裝置-或至少由其支撐的整個物體–被從液體中取出或布置在液體外部，并且被布置在所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的部分中；并且所述第二位置可以是這樣的位置，在該位置中，整個支撐裝置-或至少由其支撐的整個物體-浸入在液體中。

替換地，所述支撐裝置的上述運動(即，在熱等靜壓加工階段期間，用于選擇性地將物體浸入在液體中和將物體從液體中取出并將其移動到所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的一部分中，以及還可能的用于將物體浸入被加熱到第一溫度的液體中和/或用于將物體布置在所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的一部分中處于液體之外的運動)可優(yōu)選地通過圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)所述支撐裝置來實施。所述支撐裝置于是安裝在內(nèi)腔內(nèi)以可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并且優(yōu)選地被構(gòu)造成使得其可以以這樣的方式支撐所述物體，即使得當(dāng)支撐裝置圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時，所述物體沿著圓周路徑繞所述旋轉(zhuǎn)軸線在所述第一位置和所述第二位置之間移動。所述第一位置可以是這樣的位置，在該位置中，整個物體-以及可能還有整個支撐裝置-從液體中取出或布置在液體之外、以及布置在所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的一部分中；并且所述第二位置可以是這樣的位置，在該位置中，整個物體-以及可能還有支撐裝置的一部分-浸入在液體中。優(yōu)選地，所述支撐裝置可連續(xù)旋轉(zhuǎn)超過360°，使得可以通過在一個旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)支撐裝置而從第一位置移動到第二位置并再次移動到第一位置。所述支撐裝置的旋轉(zhuǎn)運動提供了以下優(yōu)點：當(dāng)多于一個物體由支撐裝置支撐時，非常簡單地保證所有物體被浸入到液體中一段相同的持續(xù)時間。只需要連續(xù)地“旋轉(zhuǎn)它們”通過所述液體。

在優(yōu)選實施例中，在將液體加熱到第二溫度的過程中，即在熱等靜壓加工階段之后將所述物體設(shè)置在內(nèi)腔的在自由液體表面上方的一部分中時，所述物體與液體熱屏蔽。

通常，在將液體加熱到第二溫度的過程中將物體與液體熱屏蔽的步驟是通過下述步驟來進(jìn)行的：移動可移動熱屏蔽件，使得當(dāng)所述物體已經(jīng)被布置在所述內(nèi)腔的在所述自由液體表面上方的部分中處于所述液體之外時，可移動熱屏蔽件布置在自由液體表面和物體之間的位置處。然后在液體已經(jīng)被加熱到第二溫度之后移動所述熱屏蔽件，使得其與在自由液體表面和物體之間的位置間隔開，即，使得其不處于這樣的位置中。

在這方面，原則上可以提供可移動的熱屏蔽件，使得其可以相對于所述物體移動，即，使得其可以選擇性地插入在所述物體和自由液體表面之間的位置以及從該位置移開，同時所述物體保持靜止。

然而，優(yōu)選的是，所述熱屏蔽件與物體一起移動。在特別優(yōu)選的實施例中，其中使用上述支撐裝置，所述熱屏蔽件是支撐裝置的一部分。然后所述熱屏蔽件的移動(使得當(dāng)物體被布置在所述內(nèi)腔的在自由液體表面上方的部分中處于液體之外時，熱屏蔽件被布置在自由液體表面和物體之間的位置中)通過在內(nèi)腔內(nèi)移動支撐裝置而以非常簡單的方式來實施。此外，在液體已經(jīng)被加熱到第二溫度之后將物體浸入在液體中的步驟同樣包括通過在內(nèi)腔內(nèi)移動支撐裝置來移動熱屏蔽件。后一運動可以是使得熱屏蔽件與所述物體一起浸入在液體中，或者使得當(dāng)物體浸入時熱屏蔽件至少部分地在液體之外。在上述實施例的情況下，其中支撐裝置可在平移運動中移動，所述熱屏蔽件可有利地由支撐裝置的底部構(gòu)成，在所述底部上可以放置被支撐物。優(yōu)選地，這種底部具有小于所述內(nèi)腔的至少一部分的橫截面尺寸的尺寸，以確保當(dāng)將所述底部移入和移出所述液體時，所述液體能夠圍繞所述底部的邊緣流動。

在優(yōu)選實施例中，在將物體再次浸入在被加熱到第二溫度的液體中、且隨后從液體中取出物體并將其移動到在內(nèi)腔的在自由液體表面上方的一部分中之后，冷卻所述液體和/或使內(nèi)腔減壓。這簡化了從內(nèi)腔中移除物體并防止所述液體的熱量不希望地影響所述物體。

所述材料可以有利地是金屬或金屬合金，特別是鋁或鋁合金、鈦或鈦合金，或鋼、熱塑性材料、陶瓷材料或玻璃材料。

所述液體可以是例如油，和/或所述氣體可以是例如氬氣。

具有上述構(gòu)造之一的方法可以用作用于制造一種物體的方法的一部分。用于制造物體的方法包括制造一種物體、隨后使用上述構(gòu)造中的任一種的方法來處理所述物體。

在用于制造物體的方法的優(yōu)選實施例中，所述物體通過增材制造技術(shù)制造。然后，所述增材制造技術(shù)優(yōu)選地選自包括選擇性激光熔化、選擇性激光燒結(jié)、選擇性電子束熔化、選擇性電子束燒結(jié)和熔化沉積成型的組。

上述用于處理物體、特別是用于處理通過增材制造技術(shù)制造的物體的方法，可以有利地利用包括壓力室、支撐裝置、加熱裝置以及氣體入口和出口的裝置進(jìn)行，所述壓力室具有內(nèi)腔。

所述支撐裝置適于支撐物體并且位于內(nèi)腔內(nèi)部。其可在所述內(nèi)腔內(nèi)在第一位置和第二位置之間移動，從而能夠選擇性地將物體浸入在部分填充內(nèi)腔的液體中并從所述液體中取出物體。通常，所述支撐裝置可以具有上面已經(jīng)詳細(xì)描述的任何構(gòu)造。

所述加熱裝置適于將部分地填充內(nèi)腔的液體加熱到至少兩個不同的溫度，特別是上面詳細(xì)描述的第一和第二溫度。加熱裝置適于執(zhí)行上面詳細(xì)描述的加熱步驟。

所述氣體入口和出口被構(gòu)造和布置成使得氣體可以選擇性地引入到內(nèi)腔中并從內(nèi)腔排出。特別地，可以將加壓氣體和/或冷卻氣體引入到內(nèi)腔中或從內(nèi)腔排出。

在優(yōu)選實施例中，所述裝置還包括適于對所述內(nèi)腔內(nèi)的氣體加壓的加壓裝置。

在優(yōu)選實施例中，所述支撐裝置安裝在內(nèi)腔中，使得其可在第一和第二位置之間線性移動。在替代的優(yōu)選實施例中，所述支撐裝置可旋轉(zhuǎn)地安裝在內(nèi)腔中，使得其可以在第一位置和第二位置之間圍繞固定旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)地移動。

在優(yōu)選實施例中，所述支撐裝置包括適于與支撐裝置一起移動的熱屏蔽部分。所述熱屏蔽部分構(gòu)成根據(jù)上述實施例的熱屏蔽件并且優(yōu)選為板形的，至少在支撐裝置的第一位置中將所述內(nèi)腔分成兩部分。當(dāng)支撐裝置的位置改變時，所述兩個部分改變。在這方面，需注意的是，所述熱屏蔽部分不需要在兩個部分之間提供密封。相反，優(yōu)選的是，至少對于在第一位置和第二位置之間的一些位置，在熱屏蔽部分和限定內(nèi)腔的壁之間存在空間，以便當(dāng)熱屏蔽部分被移動進(jìn)入和離開存在于內(nèi)腔中的液體時允許所述兩個部分之間的液體交換。在任何情況下，支撐裝置適于在熱屏蔽部分的一側(cè)上支撐物體，使得將支撐裝置移動到第一位置的動作能夠?qū)⑽矬w定位在部分地填充內(nèi)腔的液體的自由液體表面上方，且所述熱屏蔽部分位于所述物體和所述自由液體表面之間。當(dāng)然，這需要所述液體在內(nèi)腔中的合適的填充水平，即，該填充水平必須適合于特定的支撐裝置和其熱屏蔽部分。

附圖說明

在下文中，參考附圖詳細(xì)描述用于處理物體的方法和用于執(zhí)行該方法的裝置的示例性實施例。

圖1a示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置的示例性實施例的透視圖，該方法用于在加壓液體中處理特別是通過增材制造技術(shù)生產(chǎn)的物體，其中該裝置在打開狀態(tài)下，其中物體可以插入到所述裝置中和從所述裝置移除。

圖1b示出了處于打開狀態(tài)的圖1a的裝置的橫截面圖。

圖2a示出了圖1a的裝置在所述裝置被關(guān)閉并且所述物體位于所述裝置中存在的液體上方的狀態(tài)下的另一橫截面圖。

圖2b示出了對應(yīng)于圖2a的橫截面視圖的圖1a的裝置的透視圖，其中壓力室的殼體的一部分已經(jīng)被移除以使壓力室的內(nèi)部可見。

圖3示出了圖1a的裝置在物體被浸入在液體中的狀態(tài)下的另一橫截面圖。

圖4a示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置的另一示例性實施例的透視圖，該方法用于在加壓液體中處理特別是通過增材制造技術(shù)生產(chǎn)的的物體，其中該裝置示出為處于打開狀態(tài)，其中所述物體可以插入到該裝置中和從該裝置移除。

圖4b示出了圖4a的裝置在其中裝置被關(guān)閉并且所述物體位于所述裝置中存在的液體上方的狀態(tài)下的橫截面圖。

圖5a示出了在圖4b的狀態(tài)下的圖4a的裝置的另一橫截面視圖，其中用于所述物體的支撐裝置處于第二位置。

圖5b示出了圖4a的裝置的橫截面圖，其中支撐裝置處于第一位置。

圖5c示出了圖4a的裝置的橫截面圖，其中支撐裝置已經(jīng)從圖5b所示的第一位置朝第二位置的方向旋轉(zhuǎn)。

圖5d示出了圖4a的裝置的橫截面圖，其中支撐裝置已經(jīng)從圖5c的位置進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)并且現(xiàn)在處于第二位置。

圖5e示出了圖4a的裝置的橫截面圖，其中支撐裝置已經(jīng)從圖5d所示的第二位置沿第一位置的方向旋轉(zhuǎn)。

圖6示出了用于制造物體的方法的流程圖，包括用于處理物體的方法，特別是通過增材制造技術(shù)制造的物體。

具體實施方式

圖1a至3所示的裝置1包括壓力室2，該壓力室2具有圓柱形部件2a，該圓柱形部件2a在兩端分別通過可移除的上蓋3和下蓋4封閉或是可封閉的。在壓力室2內(nèi)布置絕熱元件5，該絕熱元件又限定壓力室2的內(nèi)腔6。壓力室2支撐在支撐臺8上，支撐臺8同樣是裝置1的一部分。

在內(nèi)腔6的下部11中設(shè)置有加熱元件裝置10，在操作中，該下部11填充有油(為了示范起見，在圖1b、2a、2b和3中僅示意性地示出了油的表面18)，其中加熱元件裝置10可操作以選擇性地將油加熱到不同的溫度。

內(nèi)腔6的其余部分構(gòu)成內(nèi)腔6的上部12，當(dāng)下部11充滿油時，該部分12位于油的表面18上方。下部11和上部12及其相對比例隨著內(nèi)腔6中的油的填充水平以及油的表面18的位置的相應(yīng)變化而改變。在任何時候，下部11是內(nèi)腔的填充有油的部分，上部12是內(nèi)腔的在自由液體表面18上方的一部分。

在內(nèi)腔6內(nèi)設(shè)置有籠13，籠13可通過桿14選擇性地移動，桿14在一端連接到籠13，并且另一端通過上蓋3向上延伸出內(nèi)腔6，進(jìn)入設(shè)置在蓋3的上表面上并具有中空圓柱體形狀的延伸部13a，與上蓋3相對的軸向端部是閉合的?；\13通常是圓柱形的并且包括開口頂部、金屬絲網(wǎng)側(cè)壁16和由絕熱材料制成的板狀圓形封閉底壁15。

在圖1a和1b中，壓力室2被顯示為上蓋3被移除，使得內(nèi)腔6可用于將待處理的物體19引入到內(nèi)腔6中和從其中移除。更具體地，物體19被引入到籠13中和從籠13移除，籠13用作物體19的支撐裝置。當(dāng)然，也可以在籠13中布置多于一個物體19，以便處理幾個物體19。在籠13內(nèi)，一個或多個物體19優(yōu)選地完全或至少部分地支撐在底壁15上。

為了實際處理內(nèi)腔6內(nèi)的一個或多個物體19，如圖2a至圖3所示，壓力室2通過上蓋3封閉。此外，同樣如圖2a至圖3所示，壓力室2位于臺8上，使得包括u形支架7和支撐臺8的一部分的環(huán)形部件7、8環(huán)繞壓力室2在頂蓋和底蓋3、4上環(huán)形延伸并向頂蓋和底蓋3、4施加壓力，以有助于將它們牢固地保持在關(guān)閉位置。相比之下，在圖1a和1b中，壓力室2已經(jīng)從由環(huán)形部件7、8提供的開口9移除，并且被支撐在工作臺8上與u形支架7間隔開，以便允許移除上蓋3。

在壓力室2的這種關(guān)閉狀態(tài)下，籠13可通過桿14在圖2a和2b所示的最上面的第一位置和圖3所示的最下面的第二位置之間移動。在最上面的第一位置，籠13完全設(shè)置在油的表面18上方，即在內(nèi)腔6的上部12中。相反，在最低的第二位置，籠13完全浸入在油中。由于籠13在頂部開口并且金屬絲網(wǎng)側(cè)壁16提供多個開口，當(dāng)將籠13從第一位置移動到油中和第二位置時，油可以進(jìn)入籠13。為此，具有中空圓柱體形狀的絕熱元件5所具有的內(nèi)徑在上部區(qū)域中比在下部區(qū)域中更小，并且底壁15的直徑對應(yīng)于在上部區(qū)域中的絕熱元件5的內(nèi)徑。因此，當(dāng)隨著將籠13從第一位置移動到油中和第二位置而將底壁15移動到下部11中時，油能夠圍繞底壁15的周向邊緣流動，使得油能夠穿過側(cè)壁16和開口的頂部進(jìn)入籠13。類似地，當(dāng)將籠13從第二位置移動到第一位置時，存在于籠13中的油可以通過側(cè)壁16離開籠13并且圍繞底壁15的周向邊緣向下流動。

當(dāng)所述籠處于圖2a和2b所示的最高位置時，籠13的底壁15構(gòu)成對下部11中的熱油的熱屏蔽。在該位置中，絕熱元件5的內(nèi)徑基本上被底壁15封閉，因為底壁15設(shè)置在內(nèi)腔6的上部12中，使得籠13的內(nèi)部和位于其中的任何物體19與油的熱量熱屏蔽。

利用該裝置1，可以以非常簡單和有效的方式可靠地且一致地減小物體的孔隙率和表面粗糙度兩者，特別是通過增材制造技術(shù)制造的物體。

在該方法的第一步驟中，通過將籠13與支撐在其中的一個或多個物體19一起移動到最低位置，從而將籠13和一個或多個物體19完全浸入設(shè)置在腔6的下部11中的油中(參見圖3)，來執(zhí)行熱等靜壓加工。在這種情況下，所述油已經(jīng)或正在被加熱到低于待處理的一個或多個物體19的熔化溫度的第一溫度，并且內(nèi)腔6已經(jīng)或正在被加壓。如上面詳細(xì)解釋的，籠13保持在該最低位置，直到已經(jīng)實現(xiàn)了一個或多個物體19的孔隙率的期望減小。物體19可以由例如鋁或鈦制成。

隨后，通過將籠13與一個或多個物體19一起向上移動到圖2a和2b所示的最高位置，由此從油中移除一個或多個物體19，從而終止熱等靜壓加工。在該位置，底壁15提供了連續(xù)的封閉的熱屏蔽，將一個或多個物體19與油隔開，并且屏蔽一個或多個物體免受油的表面18輻射的任何熱。然后使用加熱元件裝置10進(jìn)一步將油加熱到高于制造一個或多個物體的材料的熔化溫度的第二溫度。在該時間期間，所述一個或多個物體可以由存在于上部12中的加壓氣體冷卻，以防止沒有被熱屏蔽件15隔熱的任何熱量負(fù)面地影響一個或多個物體19。

一旦達(dá)到第二溫度，將籠13和所述一個或多個物體一起再次移動到圖3所示的位置，以短暫地浸入或浸沒在油中，使得所述一個或多個物體19的僅僅最外層或幾個最外層熔化，使得實現(xiàn)表面粗糙度和表面不規(guī)則性的減小而不使一個或多個物體19變形。例如，一個或多個物體可以保持在油中，直到達(dá)到表面粗糙度為1μm或更低。然后，通過將籠13移動到圖2a和2b所示的位置，再次從油中取出一個或多個物體19，隨后油被冷卻和減壓。

圖4a至5d示出了裝置101的另一示例性實施例，其適于執(zhí)行用于處理由具有限定的熔化溫度的材料制成的物體的方法，特別是通過增材制造技術(shù)來制造的物體。裝置101包括壓力室102，壓力室102具有通常為圓柱形部分102a，其分別通過可移除的圓頂形第一蓋103和整體形成的圓頂形第二蓋104在兩端封閉或是可封閉的。在壓力室102內(nèi)布置絕熱元件105，絕熱元件105又限定壓力室102的內(nèi)腔106。壓力室102被支撐在腿102b上，使得圓柱形部分102的縱向軸線是水平定向的。

在內(nèi)腔106的下部111中設(shè)置有加熱元件裝置110，并且在操作中，該下部111填充有油(為了示范目的，在圖5a至5e中僅示意性地顯示了油的表面118)，其中加熱元件裝置110可操作以選擇性地將油加熱到不同的溫度。

內(nèi)腔106的其余部分構(gòu)成內(nèi)腔106的上部112，當(dāng)下部111充滿油時，該部分112位于油的表面118上方。同樣，下部111和上部112及其相對比例隨著內(nèi)腔106中的油的填充水平以及油的表面118的位置的相應(yīng)變化而改變。在任何時候，下部111是內(nèi)腔的填充有油的部分，上部112是內(nèi)腔的在自由液體表面118上方的一部分。

在內(nèi)腔106內(nèi)部，布置有細(xì)長的支撐元件113，其被安裝成使得其可繞圓柱形部分102a的縱向軸線113a旋轉(zhuǎn)。支撐元件113包括圓柱形芯113b和從芯113b徑向延伸并彼此間隔開的多個盤形安裝板113c。此外，由絕熱材料制成的平板狀壁部115固定到所述芯113b，并且在與旋轉(zhuǎn)軸線間隔開的位置處沿著內(nèi)腔106的整個長度延伸。

在圖4a中，示出了壓力室102，其中第一蓋103被移除，使得內(nèi)腔106可進(jìn)出以將待處理的多個物體119引入內(nèi)腔106中和從其中移除。更具體地，物體119安裝到在壁部分115的一側(cè)上的安裝板113c上。

為了實際處理在內(nèi)腔106內(nèi)的物體119，壓力室102通過蓋103封閉，如圖4b所示。該方法在圖5a至5e和圖6中一起示出。

在壓力室102的這種關(guān)閉狀態(tài)下，支撐元件113可沿限定的旋轉(zhuǎn)方向從圖5b所示的第一位置旋轉(zhuǎn)移動到圖5a和5d所示的第二位置，并且經(jīng)由在圖5c和5e中所示的中間位置再次返回到第一位置。如下面將更詳細(xì)地解釋的，在對應(yīng)于熱等靜壓加工階段的圖5a中，油的填充水平高于在示出隨后的粗糙度減小階段的圖5b至5e中的填充水平。在第二位置并且具有如圖5a中的填充水平，安裝在支撐元件113上的所有物體119被浸入在油中，即完全設(shè)置在油內(nèi)部。利用如圖5b至5e中的填充水平，在第一位置，支撐元件113和安裝到其上的物體119完全設(shè)置在油的表面118上方，即，在內(nèi)腔106的上部112中。相比而言，在圖5b至5d所示的每個位置中，多個物體119中的至少另一個被浸入在油中，可能與壁部分115的一部分一起。壁部分115的尺寸選擇為使得大體上對應(yīng)于在壁部分115所延伸的平面中的內(nèi)腔106的內(nèi)部尺寸，但是壁部分115的周向邊緣與限定腔106的壓力室102的內(nèi)壁間隔開。因此，當(dāng)使支撐元件113旋轉(zhuǎn)通過圖5a至5e的位置使得壁部分115的各部分移入和移出所述油時，所述油能夠圍繞壁部分115的圓周邊緣流動，從而可以保持在壁部115下方。

當(dāng)支撐元件113處于圖5b所示的第一位置時，支撐元件113的壁部分115構(gòu)成對下部111中的熱油的熱屏蔽。在此位置時所有物體119位于其中的上部112于是通過壁部分115與所述油的熱量熱屏蔽。

利用該裝置101，同樣可以以非常簡單和有效的方式可靠且一致地減小物體119的孔隙率和表面粗糙度，特別是通過增材制造技術(shù)制造的物體119。

在該方法的第一步驟中，通過將支撐元件113與支撐在其上的物體119一起旋轉(zhuǎn)到圖5a所示的第二位置，利用如圖5a所示的油的填充水平進(jìn)行熱等靜壓加工。在此之前、期間或之后，油已經(jīng)被填充到圖5a的水平，并且已經(jīng)或正在被加熱到低于待處理的物體119的熔化溫度的第一溫度，并且內(nèi)腔106已經(jīng)被加壓或正在被加壓。繼續(xù)該過程，直到已經(jīng)實現(xiàn)物體119的孔隙率的期望的減小，如上面詳細(xì)解釋的。物體119可以再次由例如鋁或鈦制成。

隨后，通過將支撐元件113移動到圖5b所示的第一位置并將填充水平降低到圖5b至5e所示的位置從而從油中移除物體119，來終止熱等靜壓加工。在該位置，壁部分115提供了連續(xù)的基本上封閉的熱屏蔽件，其將物體119與油隔開，并且使物體119不受由油的表面118輻射的任何熱的影響，如上所述。加熱元件裝置110然后用于進(jìn)一步將油加熱到高于制造物體119的材料的熔化溫度的第二溫度。在該時間期間，物體119可以由存在于上部112中的加壓氣體冷卻，以防止未被熱屏蔽件115隔熱的任何熱量對物體119產(chǎn)生負(fù)面影響。

一旦達(dá)到第二溫度，支撐元件113與物體119一起在限定的旋轉(zhuǎn)方向上通過圖5b至5e中所示的位置旋轉(zhuǎn)一次或幾次，以將物體119中的每一個短暫地浸入或浸沒在油中，使得只有物體119的最外層或幾個最外層熔化，從而實現(xiàn)表面粗糙度和表面不規(guī)則性的減小，而物體119不變形。例如，物體119可以保持在油中，直到達(dá)到1μm或更小的表面粗糙度。在該旋轉(zhuǎn)期間，以基本上半圓形布置安裝到每個安裝板113c的物體119一個接一個地完全浸入在設(shè)置在內(nèi)腔106的下部111中的油內(nèi)(參見圖5c至5e)。然后，通過將支撐元件113移動到圖5b所示的位置并將其保持在那里，再次從油中取出物體119，隨后油被冷卻和減壓。注意，可以通過修改支撐元件113的旋轉(zhuǎn)次數(shù)和/或旋轉(zhuǎn)速度來調(diào)節(jié)物體119在油內(nèi)的處理時間。

因此，圖6所示的用于制造物體19、119的方法通常包括步驟201，其中制造所述物體19、119，特別是通過增材制造技術(shù)制造。隨后，對物體19、119進(jìn)行熱等靜壓加工，以減少物體19、119的孔隙率和增加物體19、119的密度。熱等靜壓加工包括將19、119設(shè)置在壓力室2、102的內(nèi)腔6、106內(nèi)部的步驟202，將物體19、119浸入設(shè)置在內(nèi)腔6、106內(nèi)部并且部分地填充內(nèi)腔6、106的油中的步驟203，使得液體具有自由液體表面18，內(nèi)腔6、106的部分12、112位于自由液體表面18上方。此外，在步驟204中，油被加熱到低于熔化溫度的第一溫度；在步驟205中，通過在內(nèi)腔6、106的在自由液體表面18、118上方的部分12、112中提供加壓氣體來對油進(jìn)行加壓；在步驟206中，物體19、119保持在加熱到第一溫度并且由加壓氣體加壓的油中；并且在步驟207中，物體19、119布置在內(nèi)腔6、106的在自由液體表面18、118上方的部分12、112中處于油的外部。隨后，在步驟208中，油被加熱到高于熔化溫度的第二溫度。在油已經(jīng)被加熱到第二溫度之后，在步驟209中，物體19、119從內(nèi)腔6、106的在自由液體表面18、118上方的部分12、112移動到油中，從而再次將物體19、119浸入在油內(nèi)以減少物體19、119的表面粗糙度。最后，在步驟210中，物體從油中取出并移動到內(nèi)腔6、106的在自由液體表面18、118上方的部分12、112中。

應(yīng)當(dāng)注意，為了能夠加熱油或其它液體，使得可以達(dá)到金屬如鈦(1668℃)或鋁(660.3℃)的熔化溫度，需要非常高的壓力。由于前面的熱等靜壓加工階段，這種高壓有利地已經(jīng)存在，其通常允許將油加熱至高達(dá)2000℃，同時用壓縮的氬氣加壓至100-200mpa。