具有点和区域扫描激光束的粉末床融合系统技术方案

粉末床融合系统包括多个单独的构建室，其中每个单独的构建室包括区域激光扫描仪光学设备和点激光扫描仪。单个区域光束传输系统和所述多个构建室相对于彼此可移动，使得所述区域光束传输系统可定位成将区域扫描激光束提供给在所述多个构建室的任何一个中的任何所述区域激光扫描仪光学设备。所述点激光扫描仪可以用于对对象的边缘进行轮廓加工，并且所述区域扫描激光束可以用于填充所述对象的大面积区域。

Powder bed fusion system with point and area scanning laser beams

The powder bed fusion system consists of several separate building chambers, each of which consists of a regional laser scanner optical device and a point laser scanner. A single area beam transmission system and the plurality of construction rooms are movable relative to each other, so that the region beam transmission system can be positioned to provide a region scanning laser beam to any of the area laser scanner optical devices in any of the plurality of construction rooms. The point laser scanner can be used to outline the edge of the object, and the scanning laser beam of the region can be used to fill the large area of the object.

【技术实现步骤摘要】
具有点和区域扫描激光束的粉末床融合系统
本公开总体涉及粉末床融合系统和操作粉末床融合系统的方法。
技术介绍
粉末床融合是一类加法制造工艺，其中薄层材料在彼此的顶部之上形成以限定三维形状。粉末床融合方法可以包括但不限于直接金属激光烧结(DMLS)、电子束熔化(EBM)、选择性加热烧结(SHS)、选择性激光熔化(SLM)和选择性激光烧结(SLS)。一些粉末床融合方法使用激光将粉末状材料融化并融合在一起。粉末状材料的薄层铺在粉末床上，将激光导向粉末状材料上以熔化施加激光的粉末状材料。熔化的材料凝固，由此形成薄横截面层的产品。粉末状材料的另一层铺在先前形成的层上，将激光导向粉末状材料上以熔化粉末状材料并将其与施加激光的下层融合。熔化的材料凝固，由此形成具有稍厚横截面层的产品。重复该方法直到整个三维产品形成。
技术实现思路
提供了一种粉末床融合系统。粉末床融合系统包括多个单独的构建室和多个区域激光扫描仪光学设备。多个区域激光扫描仪光学设备中的一个专用于多个构建室中的一个。区域激光束生成器可操作以产生区域扫描激光束。粉末床融合系统还包括区域光束传输系统，其可操作地连接到区域激光束生成器。区域光束传输系统接收来自区域激光束生成器的区域扫描激光束。区域光束传输系统将区域扫描激光束导向多个区域激光扫描仪光学设备中的一个。区域光束传输系统和多个单独的构建室可相对于彼此移动，使得区域光束传输系统可以将区域扫描激光束导向多个构建室的任何一个中的多个区域激光扫描仪光学设备中的任何一个。在一个实施例中，多个构建室以线性阵列布置，其中区域光束传输系统和多个构建室的线性阵列可沿着线性路径相对于彼此移动。区域光束传输系统可以相对于多个构建室的线性阵列移动。在本公开的一个方面中，轨道系统可以可移动地支撑区域光束传输系统。驱动系统可以将轨道系统和区域光束传输系统互连。驱动系统可操作以使区域光束传输系统沿着线性路径相对于轨道系统移动。在另一个实施例中，多个构建室布置成具有大致中心的环形阵列。激光束生成器设置在多个构建室的环形阵列的大致中心处。多个构建室的环形阵列和区域光束传输系统可围绕轴线相对于彼此旋转。区域光束传输系统可以围绕轴线相对于多个构建室的环形阵列旋转。在本公开的一个方面中，转台可以支撑区域光束传输系统。驱动系统可以连接到转台。驱动系统可操作以驱动转台围绕轴线相对于多个构建室的环形阵列旋转。在本公开的一个方面中，多个区域激光扫描仪光学设备中的每一个将区域扫描激光束聚焦到等于或大于4.0mm2的第一区域上。在本公开的另一方面中，区域光束传输系统可以包括图案控制系统，其可操作以在区域扫描激光束中形成图案。该图案可以包括至少一个加热到第一温度的加热区域和至少一个第二温度区域。第二温度区域可以加热到与第一温度不同的第二温度，或者可以不加热，即，非加热区域。在本公开的另一方面中，粉末床融合系统可以进一步包括多个点激光扫描仪。多个点激光扫描仪中的一个专用于多个构建室中的一个。多个点激光扫描仪中的每一个将相应的点扫描激光束聚焦在第二区域上。第二区域等于或小于0.8mm2。在本公开的一个方面中，多个点激光扫描仪中的每一个包括相应的点激光生成器和相应的点激光光学设备。在本公开的另一方面中，多个构建室中的每一个均包括相应的粉末供给设备、相应的粉末撒粉器以及相应的粉末床。还提供了一种操作粉末床融合系统的方法。该方法包括选择多个单独构建室中的一个作为第一活动构建室。将粉末散布在第一活动构建室中的粉末床上。专用于第一活动构建室的点激光扫描仪被激活以将点扫描激光束导向粉末床的粉末上。相对于粉末床移动点扫描激光束以沿着限定产品闭合形状的外边缘的路径在粉末床中熔化粉末。区域光束传输系统被移动到与第一活动构建室相邻的位置，使得区域光束传输系统定位成将区域扫描激光束导向专用于第一活动构建室的区域激光扫描仪光学设备。激活区域激光束生成器以产生区域扫描激光束并将区域扫描激光束导向区域光束传输系统。区域光束传输系统将区域扫描激光束导向第一活动构建室的区域激光扫描仪光学设备。区域激光扫描仪光学设备将区域扫描激光束导向粉末床中的粉末上以熔化闭合形状的外边缘内的粉末，从而填充闭合形状的内部并限定产品的第一横截面层。点扫描激光束和区域扫描激光束的顺序可以改变。可以首先使用点扫描激光来限定闭合形状的外边缘，然后使用区域扫描激光束填充闭合形状的内部。或者，可以使用区域扫描激光首先填充闭合形状的内部，然后使用点扫描激光限定闭合形状的外边缘。在本公开的一个方面中，操作粉末床融合系统的方法包括提供粉末床融合系统以包括多个单独的构建室。粉末床融合系统包括多个点激光扫描仪，其中多个点激光扫描仪中的一个仅专用于多个构建室中的一个。多个点激光扫描仪中的每一个将相应的点扫描激光束聚焦在等于或小于0.8mm2的第二区域上。粉末床融合系统还包括多个区域激光扫描仪光学设备，其中多个区域激光扫描仪光学设备中的一个仅专用于多个构建室中的一个。多个区域激光扫描仪光学设备中的每一个将来自区域光束传输系统的区域扫描激光束聚焦到等于或大于4.0mm2的第一区域。粉末床融合系统包括可操作以产生区域扫描激光束的区域激光束生成器。区域光束传输系统可操作地连接到区域激光束生成器，用于接收来自区域激光束生成器的区域扫描激光束。区域光束传输系统将区域扫描激光束导向多个区域激光扫描仪光学设备中的一个。区域光束传输系统和多个单独的构建室可相对于彼此移动，使得区域光束传输系统可以将区域扫描激光束导向多个构建室的任何一个中的多个区域激光扫描仪光学设备的任何一个。在本公开的另一方面中，操作粉末床融合系统的方法包括控制图案控制系统以在区域扫描激光束中形成图案。控制图案以对应于闭合形状的内部的至少一部分。在本公开的另一方面中，操作粉末床融合系统的方法包括停用区域激光束生成器以停止区域扫描激光束。第一活动构建室的区域激光扫描仪光学设备可相对于粉末床移动，使得区域激光扫描仪光学设备可定位在第一活动构建室内，以将区域扫描激光束导向第一活动构建室中的粉末床的不同区域上。然后重新激活区域激光束生成器以产生区域扫描激光束，并将区域扫描激光束导向第一活动构建室的区域激光扫描仪光学设备上。区域激光扫描仪光学设备将区域扫描激光束导向第二区域中的粉末床中的粉末上，以在闭合形状的外边缘内熔化粉末，从而填充闭合形状的内部，并进一步限定产品的第一横截面层。在本公开的另一方面中，操作粉末床融合系统的方法包括选择多个单独构建室中的另一个作为第二活动构建室。将粉末散布在第二活动构建室中的粉末床上。专用于第二活动构建室的点式激光扫描仪被激活以将点扫描激光束导向第二活动构建室的粉末床中的粉末上。第二活动构建室的点扫描激光束相对于第二活动构建室的粉末床移动，以沿着限定产品闭合形状的棕褐色外边缘的路径熔化粉末床中的粉末。区域光束传输系统移动到与第二活动构建室相邻的位置，使得区域光束传输系统定位成将区域扫描激光束导向专用于第二活动构建室的区域激光扫描仪光学设备。激活区域激光束生成器以产生区域扫描激光束并将区域扫描激光束导向区域光束传输系统。区域光束传输系统将区域扫描激光束导向第二活动构建室的区域激光扫描仪光学设备。第二活动构建室的区域激光扫描仪光学设备将区域扫描激光束导向第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉末床融合系统，包括：多个单独的构建室；区域激光束生成器，其可操作以产生区域扫描激光束；多个区域激光扫描仪光学设备，其中所述多个区域激光扫描仪光学设备中的一个仅专用于所述多个构建室中的一个；和区域光束传输系统，其可操作地连接到所述区域激光束生成器，用于从所述区域激光束生成器接收所述区域扫描激光束，并将所述区域扫描激光束导向所述多个区域激光扫描仪光学设备中的一个；其中所述区域光束传输系统和所述多个单独的构建室相对于彼此可移动，使得所述区域光束传输系统可操作以将所述区域扫描激光束导向所述多个构建室中的任何一个的所述多个区域激光扫描仪光学设备中的任何一个。

【技术特征摘要】
2017.01.13 US 15/4053671.一种粉末床融合系统，包括：多个单独的构建室；区域激光束生成器，其可操作以产生区域扫描激光束；多个区域激光扫描仪光学设备，其中所述多个区域激光扫描仪光学设备中的一个仅专用于所述多个构建室中的一个；和区域光束传输系统，其可操作地连接到所述区域激光束生成器，用于从所述区域激光束生成器接收所述区域扫描激光束，并将所述区域扫描激光束导向所述多个区域激光扫描仪光学设备中的一个；其中所述区域光束传输系统和所述多个单独的构建室相对于彼此可移动，使得所述区域光束传输系统可操作以将所述区域扫描激光束导向所述多个构建室中的任何一个的所述多个区域激光扫描仪光学设备中的任何一个。2.根据权利要求1所述的粉末床融合系统，其中，所述多个构建室布置成线性阵列，其中所述区域光束传输系统和所述多个构建室的所述线性阵列沿着线性路径相对于彼此可移动。3.根据权利要求2所述的粉末床融合系统，其中，所述区域光束传输系统相对于所述多个构建室的所述线性阵列可移动。4.根据权利要求1所述的粉末床...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·蔡，J·P·斯派瑟，M·A·史密斯，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US