增材制造方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种使用增材制造工艺来构建工件的方法，其中，该工件是通过以逐层方式固结材料来构建的。该方法包括：接收限定该工件的表面几何形状的初始几何模型(100)；在该增材制造工艺期间根据该初始几何模型(100)来确定有待固结成该工件的层的工件切片(101a至101h)；确定工件切片的经调整位置(401a至401h)，经调整位置是根据如根据该初始几何模型(100)所确定的工件切片的初始位置来调整的；该经调整位置(401a至401h)的确定基于在该增材制造工艺期间或之后预期发生的该工件的翘曲；以及使用该增材制造工艺来构建该工件(400)，其中，该工件切片是在该经调整位置(401a至401h)中形成的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增材制造方法和系统
本专利技术涉及一种增材制造方法和系统，并且具体地用于补偿在增材制造构建期间发生的热应力的方法和系统。
技术介绍
用于生产部件的增材制造或快速成型方法包括可流动材料的逐层固化。存在各种增材制造方法，包括粉末床系统，比如，选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)、电子束熔化(EBM)以及立体光刻，和非粉末床系统，比如，包括电弧增材制造的熔融沉积成型。在选择性激光熔化中，将粉末层沉积在构建室中的粉末床上，并且用激光束扫描粉末层的与正在构造的工件的截面(剖切面)相对应的部分。激光束将粉末熔化或烧结以形成固化的层。在对层进行选择性固化之后，将粉末床减低该新固化的层的厚度，并且根据需要将另外一层粉末在表面上摊开并固化。在增材构建期间或之后，工件可能由于产生的热应力而发生变形。这些可以通过在工件的构建和后处理期间使用支撑件来缓解，以减轻热应力。然而，在构建和后处理之后移除支撑件来减轻热应力可能增加制造工艺的复杂性和成本。希望减少对工件的后处理的需要。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种使用增材制造工艺来构建工件的方法，其中，该工件是通过以逐层方式固结材料来构建的，该方法包括：接收限定该工件的表面几何形状的初始几何模型；根据该初始几何模型来确定在该增材制造工艺期间有待固结成该工件的层的工件切片；确定该工件切片的经调整位置，该经调整位置是根据如下的初始位置来调整的，该初始位置是根据初始几何模型所确定的该工件切片的初始位置该经调整位置的确定基于该增材制造工艺期间或之后预期发生的该工件的翘曲；以及使用该增材制造工艺来构建该工件，其中，该工件切片是在该经调整位置中形成的。该工件切片的位置可以被调整成使得在该构建期间或之后该工件的翘曲，使该工件返回或朝向在该初始几何模型中所限定的所期望表面几何形状。具体地，该经调整位置可以是通过在与工件的预期翘曲期间的移动方向相反的方向上来移位根据初始几何模型所确定的工件切片的位置来确定的位置。这种方法可以减少在增材制造工艺之后对部件减轻应力的需要和/或构建所需的支撑件的数量。该方法可以包括确定在该增材制造工艺期间或之后预期发生的该工件的翘曲。该确定可以包括：对根据该初始几何模型来使用该增材制造工艺所构建的测试工件的翘曲程度进行确定。例如，可以使用该工件切片的初始位置来构建该测试工件。翘曲程度可以在已发生翘曲之后通过测量该测试工件来确定，比如在切片已被构建之后但在构建期间或在构建结束之后的预定时间。在被从构建板释放之后和/或在热处理之前或之后，可以在测试工件仍然附接到构建板时对其进行测量。测试工件的测量可以使用接触式或非接触式测量探针来执行。例如，该测量探针可以是触摸触发式探针或扫描接触式探针或光学非接触式探针。可以在坐标定位机器上测量测试工件，比如坐标测量机器或安装有测量探针的机床。坐标定位机器可以是非笛卡尔坐标定位机器，例如如WO2011/107729和WO2011/107746中所描述的。坐标定位机器可以是测量仪，比如雷尼绍公司(Renishawpic)出售的EquatorTM测量仪。该方法可以包括：确定在增材制造工艺期间构建的测试工件切片在测试工件变形之后的位置，以及根据将该测试工件切片的位置与该工件切片的初始位置进行比较来确定该工件切片的经调整位置。确定该测试工件切片的位置可以包括：根据该测试工件的该测量结果来生成限定该测试工件的表面几何形状的经测量几何模型，以及对经测量几何模型进行切片以确定该测试工件切片的位置。该经调整位置可以是在如下方向上对该工件切片的位置进行的调整：在与该测试工件切片相对于该工件切片的该初始位置的位移方向相反的方向上。替代性地，该方法可以包括：对于多个测试工件切片中的每个测试工件切片，在与该测试工件切片相对应的平面中测量在该测试工件表面上的多个点以及根据在该平面中测量的该多个点来确定该测试工件切片的位置。该工件切片的位置的调整的幅度可以基于该测试工件切片相对于该工件切片的初始位置的位移的幅度。该工件可以在构建容积中以与该测试工件相同的取向并且优选地使用相同的支撑件进行构建。该工件可以在构建容积内与该测试工件相同的位置中进行构建。工件可以在与测试工件完全相同的构建中进行构建，即，如果测试工件与其他工件一起构建，则工件也在构建容积内的相同位置中与标称相同的其他工件一起构建。切片的位置是相对于该工件的该切片中的其他切片的位置。在另一个实施例中，该经调整位置可以考虑该工件的构建与该测试工件的构建的差异。该方法可以包括根据描述该经调整位置应该如何基于构建之间的差异而被修改的映射来确定该经调整位置。该差异可以包括在该工件被构建的构建容积中相比于该测试工件的位置差异。特别地，工件的冷却速率可以取决于工件在构建容积中的位置而变化。工件冷却的速率可以影响发生的翘曲。该差异可以包括不同的增材制造装置、(多种)不同的大气条件(比如温度)、和/或处理速度的差异。该方法可以包括：基于根据先前测试工件所发生的变形而确定的工件切片的经调整位置，来构建一系列测试工件中的每个测试工件，直到该系列的测试工件的表面几何形状在预定义公差内与初始几何模型的表面几何形状匹配。该方法可以包括根据该构建/工件的热模型来确定在该增材制造工艺期间或之后预期发生的该工件的翘曲。根据本专利技术的第二方面，提供了一种包括处理器的系统，该处理器被安排成：在增材制造工艺期间根据限定工件的表面几何形状的初始几何模型来确定有待固结成该工件的层的工件切片；确定该工件切片的经调整位置，该经调整位置是根据如根据该初始几何模型确定的该工件切片的初始位置来调整的，该经调整位置的确定基于在该增材制造工艺期间或之后预期发生的该工件的翘曲；以及生成用于指导增材制造装置使用该增材制造工艺来构建该工件的构建文件，其中，该工件切片是在该经调整位置中形成的。根据本专利技术的第三方面，提供了一种其上存储有指令的数据载体，该指令当由处理器执行时使该处理器：在增材制造工艺期间根据限定工件的表面几何形状的初始几何模型来确定有待固结成该工件的层的工件切片；确定该工件切片的经调整位置，该经调整位置是根据如根据该初始几何模型所确定的该工件切片的初始位置来调整的，该经调整位置的确定基于在该增材制造工艺期间或之后预期发生的该工件的翘曲；以及生成用于指导增材制造装置使用该增材制造工艺来构建该工件的构建文件，其中，该工件切片是在该经调整位置中形成的。数据载体可以是用于向机器提供指令的合适介质，比如非暂态数据载体，例如软盘、CDROM、DVDROM/RAM(包括-R/-RW和+R/+RW)、HDDVD、BluRay(TM)光盘、存储器(比如MemoryStick(TM)、SD卡、紧凑型闪存卡等)、磁盘驱动器(比如硬盘驱动器)、磁带、任何磁电机/光学存储器；或暂态数据载体，比如在导线或光纤上的信号或无线信号，例如在有线或无线网络上发送(比如互联网下载、FTP传输等)的信号。根据本专利技术的第四方面，提供了一种确定使用增材制造工艺构建的工件的层的位置的方法，其中，该工件是通过以逐层方式固结材料来构建的，该方法包括：对于使用该增材制造工艺来构建的多个层中的每一层，在与该层相对应的平面中测量该工件表面上的多个点，以及根据该测量结果确定该多个层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用增材制造工艺来构建工件的方法，其中，所述工件是通过以逐层方式固结材料来构建的，所述方法包括：接收限定所述工件的表面几何形状的初始几何模型；根据所述初始几何模型来确定在所述增材制造工艺期间有待固结成所述工件的层的工件切片；确定所述工件切片的经调整位置，所述经调整位置是根据如下的初始位置来调整的，该初始位置是根据所述初始几何模型所确定的所述工件切片的初始位置，所述经调整位置的所述确定基于在所述增材制造工艺期间或之后预期发生的所述工件的翘曲；以及使用所述增材制造工艺来构建所述工件，其中，所述工件切片是在所述经调整位置中形成的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.04 IN 2016110076951.一种使用增材制造工艺来构建工件的方法，其中，所述工件是通过以逐层方式固结材料来构建的，所述方法包括：接收限定所述工件的表面几何形状的初始几何模型；根据所述初始几何模型来确定在所述增材制造工艺期间有待固结成所述工件的层的工件切片；确定所述工件切片的经调整位置，所述经调整位置是根据如下的初始位置来调整的，该初始位置是根据所述初始几何模型所确定的所述工件切片的初始位置，所述经调整位置的所述确定基于在所述增材制造工艺期间或之后预期发生的所述工件的翘曲；以及使用所述增材制造工艺来构建所述工件，其中，所述工件切片是在所述经调整位置中形成的。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工件切片的所述经调整位置使得所述工件在所述构建期间或之后的翘曲，使所述工件返回或朝向在所述初始几何模型中所限定的所期望表面几何形状。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述经调整位置是如下的移位：在与所述工件的预期的所述翘曲期间的移动方向相反的方向上相对于所述初始位置的移位。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：确定在所述增材制造工艺期间或之后预期发生的所述工件的翘曲。5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定在所述增材制造工艺期间或之后预期发生的所述工件的翘曲包括：根据所述初始几何模型来确定使用所述增材制造工艺所构建的测试工件的翘曲程度。6.根据权利要求5所述的方法，其中，使用所述工件切片的所述初始位置来构建所述测试工件。7.根据权利要求5或权利要求6所述的方法，其中，在已发生翘曲之后，通过测量所述测试工件来确定所述翘曲程度。8.根据权利要求7所述的方法，包括：根据所述测量结果来确定在所述增材制造工艺期间所构建的测试工件切片在所述测试工件变形之后的位置，以及根据将所述测试工件切片的位置与所述工件切片的所述初始位置进行比较来确定所述工件切片的所述经调整位置。9.根据权利要求8所述的方法，其中，确定所述测试工件切片的位置包括：根据所述测试工件的所述测量结果来生成限定所述测试工件的表面几何形状的经测量几何模型，以及对所述经测量几何模型进行切片以确定所述测试工件切片的位置。10.根据权利要求8所述的方法，包括：对于多个测试工件切片中的每个测试工件切片，在与所述测试工件切片相对应的平面中测量在所述测试工件表面上的多个点，以及根据在所述平面中测量的所述多个点来确定所述测试工件切片的位置。11.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·罗伯茨·麦克默特里，若弗雷·麦克法兰，拉姆库马尔·瑞瓦努尔，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB