用于在直接金属激光熔化(DMLM)中有效利用激光阵列的扫描策略制造技术

一种增材制造系统，其被构造成制造部件，包括用于有效利用一个或多个激光器阵列的扫描策略。增材制造系统包括至少一个激光器装置，每个激光器装置构造为激光器阵列和构建平台。每个激光器装置被构造成产生多个激光束。该部件被设置在构建平台上。至少一个激光器装置被构造成在径向方向上，在周向方向上或以修改的曲折形图案中的至少一个扫过部件和构建平台，并对应于构建层的图案同时操作多个可单独操作的激光束中的一个或多个，以对应于构建层的图案在部件和构建平台上产生熔化的粉末状材料的连续层。还公开了一种利用增材制造系统制造部件的方法。

Scanning strategy for effective utilization of laser array in direct metal laser melting (dmlm)

An additive manufacturing system, which is constructed as a manufacturing component, includes a scanning strategy for effectively utilizing one or more laser arrays. The additive manufacturing system comprises at least one laser device, each of which is configured as a laser array and a construction platform. Each laser device is configured to generate a plurality of laser beams. The part is set up on the build platform. At least one laser device is configured to scan the component and the construction platform in the radial direction, in the circumferential direction or in the modified zigzag pattern, and simultaneously operate one or more of a plurality of individually operable laser beams corresponding to the pattern of the construction layer, so as to generate the connection of melted powder materials on the component and the construction platform Continuation layer. Also disclosed is a method for manufacturing components using an additive manufacturing system.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在直接金属激光熔化(DMLM)中有效利用激光阵列的扫描策略
本公开大体上涉及增材制造系统，更具体地，涉及包括用于在直接金属激光熔化(DMLM)系统中有效利用激光射线的扫描策略的增材制造系统。
技术介绍
至少一些增材制造系统涉及粉末状材料的堆积以制造部件。该方法可以以降低的成本和提高的制造效率由粉末材料生产出复杂的部件。至少一些已知的增材制造系统(例如DMLM系统)使用一个或多个激光器装置(例如激光器阵列)，构建平台，重涂覆器和例如但不限于粉末状金属的粉末材料来制造部件。激光器阵列产生多个激光束，其在激光束入射到粉末材料上的区域内和周围熔化构建平台上的粉末材料，从而形成熔池。构建平台降低一些量，例如10至100微米，并且重涂覆器在现有层上铺展额外的粉末状构建材料。在DMLM过程期间，激光器阵列以逐层的方式重复扫过金属粉末。在零部件的构建期间，由于阵列来回扫，阵列中的每个激光器必须选择性地打开和关闭以仅熔合用于构建部件的金属粉末，在不组成部件的区域中留下未熔合的粉末。在该过程之后，未熔合的粉末被移除以露出该零部件。当激光阵列扫过部件，多数激光器在构建该部件所需要的大多数时间内是关闭的。由于阵列中的大多数激光器处于关闭状态，因此激光器的这种低利用率增加了制造零部件的成本。如果所有激光器都在100％的时间内打开，则可以在最短的时间内以较低的成本构建典型的部件。因此，期望在部件制造过程中提供一种DMLM系统，其利用新型扫描策略用于在各层构建期间有效利用可操作的激光器阵列。
技术实现思路
本公开的各种实施例包括一种增材制造系统，其包括用于有效利用激光射线的扫描策略。在一个方面，提供了一种构造成制造部件的增材制造系统，该增材制造系统包括用于有效利用一个或多个激光阵列的扫描策略。增材制造系统包括至少一个激光器装置和构建平台。包括激光器阵列的至少一个激光器装置中的每一个被构造成产生多个可单独操作的激光束。部件被设置在构建平台上。至少一个激光器装置被构造成在径向方向上，在周向方向上或修改的曲折形图案中的至少一个扫过部件和构建平台，并对应于构建层的图案同时操作多个可单独操作的激光束中的一个或多个，以对应于构建层的图案在部件和构建平台上产生熔化的粉末状材料的连续层。在另一个方面，提供了一种被构造成制造部件的增材制造系统。增材制造系统包括用于有效利用一个或多个激光器阵列的扫描策略。增材制造系统包括至少一个激光器装置，构建平台和至少一个重涂覆器。包括激光器阵列的至少一个激光器装置中的每一个被构造成产生多个可单独操作的激光束。部件被设置在构建平台上。至少一个重涂覆器被构造成在部件和构建平台上涂覆粉末状构建材料。构建平台和至少一个激光装置中的至少一个被构造成保持静止。至少一个激光器装置被构造成在径向方向上，在周向方向上或以修改的曲折形图案中的至少一个扫过部件和构建平台，并对应于构建层的图案同时操作多个可单独操作的激光器中的一个或多个，以对应于构建层的图案在部件和构建平台上产生熔化的粉末状材料的连续层。在又一个方面，提供了一种利用增材制造系统制造部件的方法。增材制造系统包括用于有效利用一个或多个激光器阵列的扫描策略。增材制造系统包括构建平台，至少一个重涂覆器，以及至少一个包括激光器阵列的激光器装置。利用增材制造系统制造部件的方法包括利用重涂覆器将粉末状构建材料铺展在构建平台和部件上，利用至少一个激光器装置产生多个可单独操作的激光束以及利用多个激光束产生一层熔化的粉末状构建材料。多个可单独操作的激光束指向粉末状构建材料。至少一个激光器装置被构造在径向方向上，在周向方向上或以修改的曲折形图案中的至少一个扫过部件和构建平台，并对应于构建层的图案同时操作多个可单独操作的激光器中的一个或多个，以对应于构建层的图案在部件和构建平台上产生熔化的粉末状材料的连续层。在参考附图阅读以下的详细描述和所附的权利要求时，本公开的其它目的和优点将变得显而易见。当结合若干附图和所附权利要求审查以下详细描述时，本申请的这些和其他特征和改进对于本领域普通技术人员将变得显而易见。附图说明当参考附图(整个附图中类似的字符表示类似的零部件)阅读下面的详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中：图1是根据本文所示的或所述的一个或多个实施例的以包括构建平台的直接金属激光熔化(DMLM)系统的形式示出的示例性增材制造系统的示意图；图2是使用图1中所示的增材制造系统制造的示例性部件的示意图。图3是根据本文所示的或所述的一个或多个实施例的包括用于有效利用激光器阵列的新型扫描策略的另一示例性增材制造系统的示意图；图4是根据本文所示的或所述的一个或多个实施例的包括用于有效利用激光器阵列的新型扫描策略的另一示例性增材制造系统的示意图；图5是根据本文所示的或所述的一个或多个实施例的包括用于有效利用激光器阵列的新型扫描策略的另一示例性增材制造系统的示意图；图6是根据本文所示的或所述的一个或多个实施例的包括用于有效利用激光器阵列的新型扫描策略的另一示例性增材制造系统的示意图；图7是根据本文所示的或所述的一个或多个实施例的包括用于有效利用激光器阵列的新型扫描策略的另一示例性增材制造系统的示意图；图8是根据本文所示的或所述的一个或多个实施例的包括用于有效利用激光器阵列的新型扫描策略的另一示例性增材制造系统的示意图；图9是根据本文所示的或所述的一个或多个实施例的包括用于有效利用激光器阵列的新型扫描策略的另一示例性增材制造系统的示意图；图10是根据本文所示的或所述的一个或多个实施例的包括用于有效利用激光器阵列的新型扫描策略的另一示例性增材制造系统的示意图；图11是根据本文所示的或所述的一个或多个实施例的包括用于有效利用激光器阵列的新型扫描策略的另一示例性增材制造系统的示意图；以及图12是根据本文所示的或所述的一个或多个实施例的包括用于有效利用激光器阵列的新型扫描策略的另一示例性增材制造系统的示意图。除非另有说明，否则本文所提供的附图意在说明本公开的实施例的特征。这些特征被认为适用于包括本公开的一个或多个实施例的各种系统。因此，附图并不意在包括本领域普通技术人员已知的用于实践本文公开的实施例所需的所有传统特征。应当注意，本文呈现的附图不一定按比例绘制。附图旨在仅描绘所公开实施例的典型方面，因此不应被视为限制本公开的范围。在附图中，类似的编号表示附图之间的类似元件。具体实施方式在下面的说明书和权利要求中，将参考应被限定为具有以下含义的许多术语。除非上下文另有明确规定，单数形式“一”，“一个”和“该”包括复数引用。“任选的”或“任选地”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括该事件发生的事例和该事件不发生的事例。在本文整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可以用于修饰任何可以允许变化的定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的改变。因此，由一个或多个术语(例如“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材制造系统，所述增材制造系统被构造成制造部件，包括用于有效利用一个或多个激光器阵列的扫描策略，其特征在于，所述增材制造系统包括：/n至少一个激光器装置，所述至少一个激光器装置中的每一个包括激光器阵列，所述激光器阵列被构造成产生多个可单独操作的激光束；以及/n构建平台，所述部件设置在所述构建平台上，/n其中，所述至少一个激光器装置被构造成在径向方向上，在周向方向上或以修改的曲折形图案中的至少一个扫过所述部件和所述构建平台，并且对应于构建层的图案来同时操作所述多个可单独操作的激光束中的一个或多个，以对应于所述构建层的所述图案在所述部件和所述构建平台上产生熔化的粉末状材料的连续层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170331 US 15/476,4981.一种增材制造系统，所述增材制造系统被构造成制造部件，包括用于有效利用一个或多个激光器阵列的扫描策略，其特征在于，所述增材制造系统包括：
至少一个激光器装置，所述至少一个激光器装置中的每一个包括激光器阵列，所述激光器阵列被构造成产生多个可单独操作的激光束；以及
构建平台，所述部件设置在所述构建平台上，
其中，所述至少一个激光器装置被构造成在径向方向上，在周向方向上或以修改的曲折形图案中的至少一个扫过所述部件和所述构建平台，并且对应于构建层的图案来同时操作所述多个可单独操作的激光束中的一个或多个，以对应于所述构建层的所述图案在所述部件和所述构建平台上产生熔化的粉末状材料的连续层。


2.根据权利要求1所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述构建平台或所述至少一个激光器装置中的至少一个被构造成相对于所述构建平台或所述至少一个激光器装置中的另一个旋转。


3.根据权利要求2所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述构建平台被构造成相对于所述至少一个激光器装置在熔化的粉末状材料的连续层的产生之间旋转所述部件。


4.根据权利要求2所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述至少一个激光器装置被构造成相对于所述部件和所述构建平台在熔化的粉末状材料的连续层的产生之间旋转。


5.根据权利要求2所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述至少一个激光器装置包括至少一个激光器装置，每一个所述激光器装置跨越所述部件的半径。


6.根据权利要求2所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述至少一个激光器装置包括多个激光器装置，每一个所述激光器装置跨越所述部件的半径的一部分。


7.根据权利要求2所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述至少一个激光器装置围绕构建的最外部分周向设置，并且被构造成随着周向旋转构建而在径向方向上移动。


8.根据权利要求2所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述至少一个激光器装置包括多个激光器装置，并且其中所述多个激光器装置中的第一部分沿着所述部件的半径的一部分径向设置，并且其中所述多个激光器装置的第二部分围绕构建的最外部分周向设置，并且被构造成随着周向旋转构建而在径向方向上移动。


9.一种增材制造系统，所述增材制造系统被构造成制造部件，包括用于有效利用一个或多个激光器阵列的扫描策略，其特征在于，所述增材制造系统包括：
至少一个激光器装置，所述至少一个激光器装置中的每一个包括激光器阵列，所述激光器阵列被构造成产生多个可单独操作的激光束；
构建平台，所述部件被设置在所述构建平台上；以及
至少一个重涂覆器，所述至少一个重涂覆器被构造成将粉末状构建材料涂覆在所述部件和所述构建平台上；
其中，所述构建平台和所述至少一个激光器装置中的至少一个被构造成保持静止，
其中，所述至少一个激光器装置被构造成在径向方向上，在周向方向上或以修改的曲折形图案中的至少一个扫过所述部件和所述构建平台，并且对应于构建层的图案同时操作所述多个可单独操作的激光束中的一个或多个，以对应于所述构建层的所述图案在所述部件和所述构建平台上产生熔化的粉末状材料的连续层。


10.根据权利要求9所述的增材制造系统，其特征在于，其中所述至少一个激光器装置被构造成保持静止，并且所述构建平台被构造成相对于所述至少一个激光器装置在所述熔化的粉末状材料的连续层的产生之间旋转所述部件。


11.根据权利要求9所述的增材制造系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·托马斯·卡特，杰森·哈里斯·卡普，贾斯汀·约翰·甘伯恩，袁烺，大卫·查尔斯·波格丹，维克托·彼得罗维什·奥斯特罗弗霍夫，马歇尔·戈登·琼斯，迈克尔·埃文斯·格拉哈姆，凯文·乔治·哈丁，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US