增材制造中的局部污染检测制造技术

一种增材制造系统包括构建室、设置在所述构建室中的粉末床增材制造装置和粉末污染检测系统。所述粉末污染检测系统与所述构建室中的气氛连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】
技术介绍
本专利技术所描述的主题总体涉及增材制造领域。更具体地说，所述主题涉及检测增材制造环境中的污染。增材制造是指一类制造方法，其特征在于以下事实:完成零件是通过逐层构造多个薄的材料片形成。增材制造可涉及将液体或粉末材料应用到工序，然后进行烧结、固化、熔融和/或切割的某种组合以形成层。重复所述过程多达数千次，从而构造所期望的完成部件或制品。已知各种类型的增材制造。实例包括立体光刻(从固化的感光液体层来增材制造物体)、电子束熔融(使用粉末作为原料并且使用电子束选择性地将粉末熔融)、激光增材制造(使用粉末作为原料并且使用激光选择性地将粉末熔融)、以及激光物体制造(将薄的实心材料片应用在工序上并且使用激光来切割不需要的部分)。增材制造过程通常需要受控的环境，以便保护产品免于劣化或污染。惰性或另外的非反应性气体流气氛是典型的。尽管如此，但原材料仍然可能受污染，从而导致所构建部件中的缺陷。然而，由于当前机器和过程的限制，原材料污染的类型和程度直到构建过程完成时才能获知。
技术实现思路
—种增材制造系统包括构建室、设置在所述构建室中的粉末床增材制造装置和粉末污染检测系统。所述粉末污染检测系统与构建室中的气氛连通。—种增材制造系统包括设置在至少一个构建室中的多个粉末床增材制造装置。多个样品端口连接到至少一个构建室。每个样品端口单独地与多个粉末床增材制造装置中的每一个近侧的保护性气氛连通。粉末污染检测系统与多个样品端口连通。—种制造实心自由成形物体的方法，所述方法包括操作设置在构建室中的第一粉末床增材制造装置。第一组副产品从第一粉末床增材制造装置的操作中产生。所述第一组副产品中的至少一个被传送到粉末床污染检测系统。粉末床污染检测系统被操作来检测在第一粉末床增材制造装置的操作期间第一粉末床增材制造装置中所使用的粉末的污染。附图简述图1示意性地描绘增材制造设备。图2示出用于图1的增材制造设备的示例性工作室和气体分析仪。图3示出具有多个装置和污染检测系统的示例性增材制造系统。【具体实施方式】—种增材制造系统包括构建室、粉末床沉积设备和可根据沉积设备的类型调控的广谱气体分析仪或传感器。图1是具有构建室12的示例性增材制造系统10的示意图。构建室12包含能够通过增材制造生产实心自由成形物体的一个或多个装置。此类装置的非限制性实例包括以下这些:其通过直接激光烧结(DLS)制造、直接激光熔融(DLM)制造、选择性激光烧结(SLS)制造、选择性激光熔融(SLM)制造、激光工程化净成形(LENS)制造、电子束熔融(EBM)制造、直接金属沉积(DMD)制造以及本领域中已知的其他方法来制造物体。图2中更详细地示出合适装置的一个非限制性实例。在所示的实例中，主控制器14可与一个或多个单独控制器协作和/或管理所述一个或多个单独控制器。制造控制器16可以允许对制造室12中的增材制造装置进行全自动、半自动或手动控制。增材制造系统10还可包括与构建室12连通的污染检测系统18。污染检测系统18包括污染检测器19和分析仪/控制器20。污染分析仪/控制器20可以是单独的控制器，或者分析仪/控制器20的一种或多种功能可结合到主控制器14和/或制造控制器16中。作为替代，分析仪/控制器20的一种或多种功能可结合到用于管理构建室12中的环境的环境控制器(未示出)中。在某些实施例中，构建室12中可能需要保护性惰性分压气氛或真空气氛，以便生产具有结构完整性、尺寸精确性和表面光洁度的无缺陷的实心自由成形物体。污染检测系统18可进行操作并且有效地实时提供相关污染信息。例如，污染检测器19在构建过程期间可定期接收气体22的样品。这些气体可包括在设置于构建室12中的一个或多个粉末床构建装置24的操作期间所产生的副产品。一般来说，正压废气22或其他构建过程副产品从构建室12排出。检测器19对气体22进行抽样检查并且将对应信号传送到分析仪/控制器20。在某些实施例中，检测器19包括能够检测指示构建室12中的粉末污染的多种气体中的至少一种的至少一个质谱气体检测器。分析仪/控制器20接收由检测器19产生的一个或多个所得的粉末污染信号。分析仪/控制器20随后评估所得的粉末污染信号，以便识别气体22包括指示粉末污染的那些的组成成分。分析仪/控制器20还可分析并且编译反映所识别的粉末污染的一个或多个方面的数据。这些数据可包括，例如气体成分、污染物成分、污染的峰值量值以及污染的累积量值。主控制器14和/或制造控制器16可共用来自分析仪/控制器20的相关污染物数据。污染物数据可与来自控制器14和/或16的沉积位置数据组合用于在构建过程期间有效地实时评估预期的完成物体的质量。因此，在一些情况下，在构建过程完全完成之前，对数据进行评估并且可做出质量判定。这减少了由于以下原因造成的浪费的处理时间和过多废料:构建了具有在能够从构建室12移除部件之前未检测到的不可修复缺陷的实心自由成形物体。图2示出设置在构建室12中并且与污染检测系统18连通的粉末床构建装置24的详细实例。非限制性的示例性实施例包括容纳在构建室12中的SLS装置24，所述SLS装置24包括粉末储存室25、构建平台26、能量束设备28和排气30。在SLS装置24的操作期间，原材料粉末32通过活塞34被向上馈送并且通过棍或再涂覆器(recoater)叶片38散布在构建表面36上。在粉末32被散布到构建表面36上之后，能量束发生器26被激活以引导激光或电子束40。可使用许多不同的设备、诸如但不限于反射镜41来操控束40，以便烧结粉末32的选择性区域。烧结的粉末根据存储在STL内存文件中的物体44的计算机模型而形成附着到底层平台(或前面的构建层)的实心物体44的单个构建层42。辊或再涂覆器38返回到起始位置，活塞34前进以暴露另一层粉末并且构建平台26向下移动一个层厚度，并且针对每个连续的构建表面36重复所述过程直到实心自由成形物体44完成。SLS装置24仅是实心自由成形制造设备的一个实例，并且不意图使本专利技术限于本领域中已知的任何单个机器。为了实时测试粉末污染，增材制造系统10还包括连接到构建室(例如，构建室12)的样品端口 50。样品端口 50可连接到排气端口或排气管线，或连接到环境控制系统(未示出)的一部分。随后，可将构建室12选择性地放置成诸如通过螺线管操作阀52与污染检测系统18连通。污染检测器19随后将信号提供到污染分析仪/控制器20，如上所述。污染分析仪/控制器20 (其可为当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增材制造系统，其包括：构建室；设置在所述构建室中的粉末床增材制造装置；以及与所述构建室中的气氛连通的粉末污染检测系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S米罗内茨，WV小崔尔弗斯，A克卢查，L道托瓦，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：美国;US