对工件制造中的包括增材制造机器的机器链的控制或与之相关的改进制造技术

本发明专利技术涉及一种为用于制造工件的制造链(101)的机器生成指令的设备。该设备包括处理器(131)，该处理器被布置成用于：接收工件(218)的基于模型的定义(MBD)，该基于模型的定义包括几何尺寸和公差；接收用于设定增材构建设计的输入，该增材构建设计用于基于这些几何尺寸来构建该工件(218)；基于该增材构建设计来为该制造链(101)的增材制造机器(103a，103b，103c)生成增材指令；根据该增材构建设计来确定预期来自增材构建的预期中间工件产品；确定该预期中间工件产品与该工件的基于模型的定义之间的差异；并且基于该差异来为该制造链(101)的至少一个另外的机器(104、105至110)生成另外的指令。

Control or related improvement of machine chain including machine for increasing production in workpiece manufacture

The invention relates to a device for generating instructions for manufacturing a manufacturing chain (101) of a workpiece. The device includes a processor (131), which is arranged to be used as a model based definition (MBD) for receiving a workpiece (218), the model based definition includes geometric dimensions and tolerances; the receiving is used to set input for the design of a timber build-up design, which is designed to build the workpiece based on these geometric dimensions (218); The build-up design is designed to create a material adding instruction for the manufacturing machine (103a, 103b, 103c) of the manufacturing chain (101); according to the material building design to determine the expected intermediate workpiece product expected from the material build-up; determine the difference between the expected intermediate workpiece product and the definition of the base of the workpiece in the model; and The difference generates additional instructions for at least one additional machine (104, 105 to 110) of the manufacturing chain (101).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对工件制造中的包括增材制造机器的机器链的控制或与之相关的改进
本专利技术涉及对工件制造中的包括增材制造机器的机器链的控制或与之相关的改进。本专利技术具体应用于用于生成控制包括增材制造机器的机器链的指令的设备和控制软件。
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。存在不同的增材制造方法，包括粉末床系统，诸如选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)、电子束熔化(eBeam)和光固化立体造型；以及非粉末床系统，诸如熔融沉积造型。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，粉末床降低了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。在单一构建中，可以构建多于一个工件，这些工件在粉末床中间隔开。使用计算机程序来将定义工件的几何数据(诸如CAD或STL文件格式)转换成定义增材制造设备如何操作以构建部件的扫描数据。扫描数据的生成可以包括确定该工件的与在每个层中将要固化的区域相对应的截面(切片)以及能量束如何扫描这些区域以固化材料来形成这些剖切面。诸如MaterializeNV公司的Magics等软件包括以光固化立体造型/标准镶嵌语言(STL)文件格式定义的用于对工件进行切片的操作，用于识别将要构建的工件切片并且用于定义激光或电子束的扫描路径和扫描参数。规划软件可以包括用于将部件定向以及用于在构建期间产生用于支撑工件的支撑件的操作。将几何设计数据导入计算机程序中以便规划增材制造过程是已知的，该几何设计数据定义了部件，该部件与在增材制造过程之后进行的后续(诸如减材)过程中使用的固定装置整合。例如，WO2013/0167904披露了一种使用增材制造所构建的制品，该制品包括多个牙桥基，每个牙桥基通过连接杆附接到共同的位置中枢上。该中枢包括两个粗定向孔，用于确保在后续加工过程中制品在夹具中正确定向。随后可以对在后续加工中使用的机器进行适当编程，以便基于对将要使用增材制造过程构建的固定装置的现有了解来执行所需的减材过程。US2010/0305742披露了一种将常规制造技术与增材制造技术相结合的一体式增材制造单元。取决于后续的机加工操作，增材过程允许在工件上生长特定的固定突片，以便简化处理。US2015/0024233A1披露了用于利用过程中监测来制造增材制造部件的方法和设备。在逐层形成部件时，获取每个层或层组的3D测量。完工时的测量数据可以与期望部件形状的输入几何描述进行比较。比较通常包括计算几何描述与尺寸数据之间的测得差异。测得差异可以被用来影响进一步的处理。如果测得差异超出公差，则比较可以包括指示进行后处理的需要，诸如检查、去除虚假特征、分解、破坏、或标记所指示的已制造部件。然而，可以在用于设计增材制造构建的软件中改变许多变量，此类改变对由增材制造过程产生的增材构建物体(工件加上其他元件，诸如支撑件和整合的固定装置)具有影响。例如，构建工件时的取向可以影响在增材制造过程中出现的应力和可实现的公差。此类变量的变化可以导致针对该制造链中的在增材制造过程之前和之后进行的过程的不同的要求。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种为用于制造工件的制造链的机器生成指令的设备，该设备包括处理器，该处理器被布置成用于：接收工件的基于模型的定义(MBD)，该基于模型的定义包括几何尺寸和公差；接收设定增材构建设计的输入，用于基于该几何尺寸来构建该工件；基于该增材构建设计来为该制造链的增材制造机器生成增材指令；根据该增材构建设计来确定预期来自增材构建的预期中间工件产品；确定该预期中间工件产品与该工件的基于模型的定义之间的差异；并且基于该差异来为该制造链的至少一个另外的机器生成另外的指令，诸如G代码。因此，为制造链的另外的机器生成的另外的指令考虑了增材构建设计如何影响由另外的机器进行的处理。该设备可以允许使用一个或多个制造链来制造一系列名义上相同的工件，甚至用于增材构建的参数针对不同的工件也不同，因为针对制造链的其他机器生成的指令将被适配成用于补偿针对这些不同参数的增材构建的不同结果。这可以增大使用者对增材构建的设置自由度，并且减少客户对使用不同的制造部门来生产工件将导致最终工件的不可接受的变化的担忧。该增材构建设计可以包括：当在增材构建中构建工件时关于支撑工件的支撑件的数据；该工件的与在增材构建的层中的将要固化的区域相对应的层厚度、2维切片；用于参与固化这些区域的能量束的扫描参数和扫描路径；构建工件的取向；在构建体积中构建工件的位置；以及材料类型和性质。扫描参数可以包括点距离、曝光时间、用于对层中材料进行固化的能量束的光斑尺寸和功率、扫描策略(诸如曲折、条纹或棋盘)、以及影线距离。该至少一个另外的机器可以包括在制造链中位于增材制造机器上游的机器。例如，另外的机器可以供应和/或制造供在增材制造机器中使用的材料(诸如粉末)和/或构建基底，并且可以基于增材构建设计来改变材料和/或构建基底的特性。例如，在粉末床增材制造机器(诸如SLM)中，用于增材构建的选定层厚度可能影响在构建中使用的粉末的所需的粒度分布。在增材构建中工件的取向、形状和/或尺寸可能影响在构建过程中产生的应力，并且因此影响抵抗这些力所需的构建基底的厚度。该至少一个另外的机器可以包括在该制造链中位于该增材制造机器下游的机器。该另外的机器可以包括减材机器(诸如机床)、抛光机器(例如电化学或热抛光机器)、支撑件移除机器(例如线切割EDM)、测量机器(诸如CMM)、另外的增材制造机器，例如制造链可以包括针对不同材料的增材制造机器、用于诸如通过加热和/或压力处理减轻中间工件产品中的热应力的机器、和/或用于重建该构建基底的机器(诸如研磨机器)。该处理器可以被布置成基于中间工件产品的预期尺寸和为MBD中的工件指明的所需公差来生成用于减材机器的另外的指令。在增材构建中工件表面的取向可能影响增材构建与标称工件设计的接近程度。该处理器可以被布置成用于基于预期中间工件产品的尺寸与MBD中指明的几何尺寸之间的差异来生成用于至少一个减材机器以从该中间工件产品去除材料从而实现MBD中指明的标称工件设计的另外的指令。该处理器可以被布置成用于基于在增材构建设计中添加到工件的MBD的特征来生成用于减材机器的另外的指令。例如，该增材构建设计可以包括向该工件添加余量以使得可以在该增材制造机器中制造工件。该处理器可以被布置成用于确定是否已经添加了余量并且生成用于至少一个减材机器以从该中间工件产品去除该余量的另外的指令。该增材构建设计可以包括添加将要与该制造链的在该增材制造机器下游的机器一起使用的特征。例如，该特征可以是用于将中间工件产品安装在制造链的在该增材制造机器下游的机器中的安装结构、在测量过程中用作基准的标志性特征和/或用于跟踪制造链中的工件的识别标签。该处理器可以被布置成用于生成用于该制造链的减材机器以便一旦不再需要该特征就移除该特征的另外的指令。该处理器可以被布置成用于基于对该制造链中的机器的需求的了解来将此类特征添加到该增材构建设计中。该处理器可以被布置成用于基于被引入该增材构建中、将要由抛光机器移除的余量来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种为用于制造工件的制造链的机器生成指令的设备，所述设备包括处理器，所述处理器被布置成用于：接收工件的基于模型的定义(MBD)，所述基于模型的定义包括几何尺寸和公差；接收设定增材构建设计的输入，用于基于所述几何尺寸来构建所述工件；基于所述增材构建设计来为所述制造链的增材制造机器生成增材指令；根据所述增材构建设计来确定预期来自增材构建的预期中间工件产品；确定所述预期中间工件产品与所述工件的所述基于模型的定义之间的差异；并且基于所述差异来为所述制造链的至少一个另外的机器生成另外的指令。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.12 EP 15194203.4;2015.09.30 IN 3140/DEL/201.一种为用于制造工件的制造链的机器生成指令的设备，所述设备包括处理器，所述处理器被布置成用于：接收工件的基于模型的定义(MBD)，所述基于模型的定义包括几何尺寸和公差；接收设定增材构建设计的输入，用于基于所述几何尺寸来构建所述工件；基于所述增材构建设计来为所述制造链的增材制造机器生成增材指令；根据所述增材构建设计来确定预期来自增材构建的预期中间工件产品；确定所述预期中间工件产品与所述工件的所述基于模型的定义之间的差异；并且基于所述差异来为所述制造链的至少一个另外的机器生成另外的指令。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述预期中间工件产品是根据所述增材构建设计来确定的。3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中，所述至少一个另外的机器包括在所述制造链中位于所述增材制造机器上游的机器。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述另外的机器供应和/或制造用于在所述增材制造机器中使用的材料和/或构建基底，并且所述另外的指令指明用于所述增材构建的所述材料和/或所述构建基底的特性。5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，所述至少一个另外的机器包括在所述制造链中位于所述增材制造机器下游的机器。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述至少一个另外的机器包括减材机器、抛光机器、支撑件移除机器、测量机器、另外的增材制造机器、用于减轻工件中的热应力的机器、和/或用于重建所述构建基底的机器。7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述另外的指令是用于所述减材机器、基于利用所述增材制造机器可实现的已知公差而生成的指令。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述处理器被布置成用于基于所述构建设计和所述增材制造过程中可实现的已知公差来确定预期不同于由所述基于模型的定义限定的工件的所述中间工件产品的表面、并且生成用于至少一个减材机器以从所述中间工件产品去除材料从而在所述基于模型的定义的公差内实现工件的所述另外的指令。9.根据权利要求7或权利要求8所述的设备，其中，所述构建设计可以包括向所述工件添加余量以使得可以在所述增材制造机器中制造工件，所述处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·麦克法兰，拉姆库马尔·瑞瓦努尔，马克·白金汉，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB