用于利用至少一个激光装置制造部件的系统和方法制造方法及图纸

一种用于包括至少一个激光装置的增材制造系统的控制器，所述至少一个激光装置被配置成在粉末状材料中生成至少一个熔池，所述控制器包括处理装置和存储器装置。所述控制器被配置成生成至少一个控制信号以控制所述至少一个激光装置跨越所述粉末状材料层的至少一个扫描路径上的功率输出，所述扫描路径至少部分地基于生成路径的多个点与所述扫描路径的多个点的每个点之间的函数关系而生成。所述控制器被进一步配置成生成所述扫描路径的非均匀能量强度分布，且将所述控制信号传输到所述激光装置以发出至少一个激光束，从而生成至少一个熔池。

System and method for manufacturing components using at least one laser device

A controller for a replenishment manufacturing system comprising at least one laser device configured to generate at least one molten pool in powdered material includes a processing device and a memory device. The controller is configured to generate at least one control signal to control the power output of the at least one laser device across at least one scanning path of the powder material layer, the scanning path being at least partially based on a function between a plurality of points of the generating path and each point of the plurality of points of the scanning path. Relationships are generated. The controller is further configured to generate a non-uniform energy intensity distribution of the scanning path, and the control signal is transmitted to the laser device to emit at least one laser beam, thereby generating at least one molten pool.

【技术实现步骤摘要】
用于利用至少一个激光装置制造部件的系统和方法
本文中所公开的主题大体上涉及增材制造系统，且更具体地说，涉及用于使用至少一个激光装置制造部件的方法和系统。
技术介绍
至少一些增材制造系统包括堆积颗粒材料以制成部件。此方法促进由昂贵材料在经缩减成本及改进制造效率下产生复杂部件。至少一些已知增材制造系统，例如直接金属激光熔融(DMLM)、选择性激光烧结(SLS)、直接金属激光烧结(DMLS)和激光切工系统使用聚焦能量来源制造部件，所述聚焦能量来源例如激光装置或电子束发生器、构建平台和颗粒，所述颗粒例如但不限于粉末状金属。聚焦能量来源装置使构建平台上的聚焦能量来源入射到颗粒材料的区域中和周围的颗粒材料熔融，从而产生至少一个熔池。每个熔池在构建过程中冷却和形成下一层的至少一部分。在如DMLM的系统中，激光束或电子束用于扫描粉末层以在粉末床层中烧结和熔融所要图案。此类系统用于每层的典型扫描时间处于70到100秒的范围内。对于某些零件，构建时间需要数天处理时间。逐层扫描部件所需的时间阻碍完全意识到与增材制造相关联的显著的成本效益。DMLM系统的另一问题是快速且有时不相容的冷却速率，这导致部件的一些部分的温度落到所需最小温度以下。
技术实现思路
一方面，提供用于包括至少一个激光装置的增材制造系统的控制器。至少一个激光装置被配置成在粉末状材料层中生成至少一个熔池。控制器包括处理装置和连接到处理装置的存储器装置。控制器被配置成生成至少一个控制信号以控制至少一个激光装置跨越粉末状材料层的至少一个扫描路径上的功率输出，所述至少一个扫描路径至少部分地基于生成路径的多个点与至少一个扫描路径的多个点的每个点之间的函数关系而生成。控制器被进一步配置成生成至少一个激光装置的至少一个扫描路径的非均匀能量强度分布，其中所述非均匀能量强度分布促进生成具有至少一个预定特性的至少一个熔池，且所述控制器被配置成将至少一个控制信号传输到至少一个激光装置以发出至少一个激光束，从而生成至少一个熔池。另一方面，提供增材制造系统。增材制造系统包括至少一个激光装置、致动器系统和控制器。至少一个激光装置被配置成在粉末状金属层中生成至少一个熔池。致动器系统被配置成跨越粉末状材料层移动至少一个激光装置。控制器被配置成生成至少一个控制信号以控制至少一个激光装置跨越粉末状材料层的至少一个扫描路径上的功率输出，所述至少一个扫描路径至少部分地基于生成路径的多个点与至少一个扫描路径的多个点的每个点之间的函数关系而生成。控制器被进一步配置成生成至少一个激光装置的至少一个扫描路径的非均匀能量强度分布，其中所述非均匀能量强度分布促进生成具有至少一个预定特性的至少一个熔池。控制器被进一步配置成将至少一个控制信号传输到至少一个激光装置以发出至少一个激光束，从而生成至少一个熔池。另一方面，提供以粉末床制造部件的方法。所述方法包括生成至少一个激光装置的至少一个扫描路径，所述至少一个扫描路径至少部分地基于至少一个扫描路径的多个点的每个点与生成路径的多个点之间的函数关系而生成。所述方法进一步包括生成非均匀能量强度分布，所述非均匀能量强度分布促进生成具有至少一个预定特性的至少一个熔池。所述方法还包括跨越粉末床移动至少一个激光装置。所述方法进一步包括控制至少一个激光装置的扫描路径。所述方法还包括控制至少一个激光装置的功率输出。所述方法进一步包括从至少一个激光装置发出至少一个能量束以生成至少一个熔池。跨越粉末床移动至少一个激光装置包括相对于粉末床移动至少一个激光装置。跨越粉末床移动至少一个激光装置也包括相对于至少一个激光装置移动粉末床。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中相同的标号表示相同的零件，在附图中：图1是示范性增材制造系统的示意性透视图；图2是俯视粉末床时图1中所示出的增材制造系统的示意图；图3是图1中所示出的增材制造系统的示意图；图4是用于图1中所示出的增材制造系统的示范性激光器组的示意图图5是用于操作图1中所示出的增材制造系统的控制器的框图；图6是通过图1中所示出的增材制造系统的激光器组发出的扫描路径和非均匀能量强度分布的一个实施例的示意图；图7是通过图1中所示出的增材制造系统的激光器组发出的扫描路径和非均匀能量强度分布的替代实施例的示意图；图8是通过图1中所示出的增材制造系统的激光器组发出的扫描路径和非均匀能量强度分布的另一替代实施例的示意图；图9是示出使用图1到3中所示出的增材制造系统制造部件的示范性方法的示范性步骤的流程图。除非另外指明，否则本文中所提供的附图用来说明本专利技术的实施例的特征。这些特征被认为适用于包括本专利技术的一个或多个实施例的广泛多种系统。由此，附图并非意在包括所属领域的技术人员已知的实践本文中所公开的实施例所需的所有常规特征。具体实施方式在以下说明书和权利要求书中，将引用若干术语，所述术语应定义为具有以下含义。除非上下文明确地另外指明，否则单数形式“一”和“所述”包括复数指代物。“任选”或“视需要”意指随后描述的事件或情形可能发生或可能不发生，且所述描述包括事件发生的情况和事件不发生的情况。如本文在整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言可应用于修饰可以许可的方式变化而不会导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由例如“约”、“大约”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于指定的确切值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量所述值的仪器的精度。此处以及说明书和权利要求书通篇中，范围限制可组合和/或互换，除非上下文或语言另外指示，否则此类范围得以识别且包括其中包括的所有子范围。如本文中所使用，术语“处理器”和“计算机”及相关术语(例如，“处理装置”、“计算装置”和“控制器”)不仅限于在本领域中被称为计算机的那些集成电路，而是广义地指代微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)和专用集成电路以及其它可编程电路，且这些术语在本文中可互换使用。在本文中所描述的实施例中，存储器可包括但不限于例如随机存取存储器(RAM)等计算机可读媒体和例如闪存等计算机可读非易失性媒体。或者，也可使用软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字多功能光盘(DVD)。另外，在本文中所描述的实施例中，额外输入通道可以是但不限于与例如鼠标和键盘等操作者接口相关联的计算机外围设备。或者，也可使用其它计算机外围设备，其可包括例如但不限于扫描仪。此外，在示范性实施例中，额外输出通道可包括但不限于操作者接口监视器。此外，如本文中所使用，术语“软件”和“固件”是可互换的，且包括存储在存储器中用于由个人计算机、工作站、客户端和服务器执行的任何计算机程序。如本文中所使用，术语“非暂时性计算机可读媒体”旨在代表在任何技术方法中实现的任何有形的基于计算机的装置，以用于诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块和子模块、或在任何装置中的其它数据的信息的短期和长期存储。因此，本文中所描述的方法可被编码为嵌入包括但不限于存储装置和/或存储器装置的有形的非暂时性计算机可读媒体内的可执行指令。此类指令在由处理器执行时致使处理器执行本文中所描述的方法的至少一部分。此外，如本文中所使用，术语“非暂时性计算机可读媒体”包括所有有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于包括至少一个激光装置的增材制造系统的控制器，所述至少一个激光装置被配置成在粉末状材料层中生成至少一个熔池，所述控制器包括处理装置和连接到所述处理装置的存储器装置，所述控制器被配置成：生成至少一个控制信号以控制所述至少一个激光装置跨越所述粉末状材料层的至少一个扫描路径上的功率输出，所述至少一个扫描路径至少部分地基于生成路径的多个点与所述至少一个扫描路径的多个点的每个点之间的函数关系而生成；生成所述至少一个激光装置的所述至少一个扫描路径的非均匀能量强度分布，其中所述非均匀能量强度分布促进生成具有至少一个预定特性的所述至少一个熔池；以及将所述至少一个控制信号传输到所述至少一个激光装置以发出至少一个激光束，从而生成所述至少一个熔池。

【技术特征摘要】
2017.03.03 US 15/4495361.一种用于包括至少一个激光装置的增材制造系统的控制器，所述至少一个激光装置被配置成在粉末状材料层中生成至少一个熔池，所述控制器包括处理装置和连接到所述处理装置的存储器装置，所述控制器被配置成：生成至少一个控制信号以控制所述至少一个激光装置跨越所述粉末状材料层的至少一个扫描路径上的功率输出，所述至少一个扫描路径至少部分地基于生成路径的多个点与所述至少一个扫描路径的多个点的每个点之间的函数关系而生成；生成所述至少一个激光装置的所述至少一个扫描路径的非均匀能量强度分布，其中所述非均匀能量强度分布促进生成具有至少一个预定特性的所述至少一个熔池；以及将所述至少一个控制信号传输到所述至少一个激光装置以发出至少一个激光束，从而生成所述至少一个熔池。2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器被进一步配置成：接收限定跨越部件的所述生成路径的至少一部分的所述多个点；接收至少一个算法，其限定所述生成路径的所述多个点与所述至少一个激光装置的所述至少一个扫描路径的所述多个点的每个点之间的所述函数关系；以及使用所述函数关系生成所述至少一个激光装置的所述至少一个扫描路径。3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，通过以下各项中的至少一个限定所述函数关系：所述生成路径的所述多个点与所述至少一个扫描路径的所述多个点的每个点之间的代数、几何、材料和热量关系。4.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述至少一个激光装置包括激光器阵列。5.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所有所述生成路径点位于所述生成路径上。6.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述生成路径点中的至少一个位于所述生成路径上。7.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，包括至少两个激光装置，且其中所述控制器被进一步配置成：将所述至少一个控制信号传输到所述至少两个激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：ME格雷厄姆，袁烺，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US