具有动态辊旋转速度调节的粉末床熔合增材制造系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及具有动态辊旋转速度调节的粉末床熔合增材制造系统和方法。具体地，一种粉末床熔合增材制造系统包括在其上承载基底的构建平台、配置为生成射向基底的能量束的能量发生器、具有配置为使辊旋转的致动器系统的辊和可操作地连向辊和连向能量发生器的控制器。所述控制器配置为通过使辊以第一旋转速度旋转以将粉末粒子以第一孔隙率铺展、运行能量发生器以选择性熔融粉末粒子以形成构建对象的第一层、使辊以第二旋转速度旋转以将粉末粒子以第二孔隙率铺展和运行能量发生器以选择性熔融以第二孔隙率铺展的粉末粒子以形成第二层来制造构建对象。第一和第二旋转速度彼此不同。

Manufacturing system and method of powder bed fusion additive with dynamic roll rotation speed regulation

【技术实现步骤摘要】
具有动态辊旋转速度调节的粉末床熔合增材制造系统和方法
本公开大体上涉及增材制造系统，更特别涉及粉末床熔合增材制造系统。
技术介绍
粉末床熔合法，如选择性激光熔融（SLM）和电子束熔融（EBM）是可以逐层方式制造具有全密度和复杂结构的工程组件的新兴制造技术。典型的粉末床熔合法以处理器将计算机辅助设计（CAD）模型剖切为各自具有给定厚度的多个薄层开始。剖切的数字数据随后用于制造。为了制造构建对象，运行该系统以在基底上制造薄粉末层，基底通常是构建对象的之前固化的层。高能束，例如激光束或电子束然后基于由剖切数字数据确定的分层部件轮廓信息选择性照射新沉积的粉末床的顶面，以将粉末和粉末下方的层的一部分局部熔融成熔体池。当熔体池冷却时，其固化以将新添加的层熔合到基底上。该过程重复直至完成整个构建部件。在SLM或EBM方法的过程中，在给定方法参数下运行辊或刮刀以铺展金属粉末粒子形成粉末床。在常规系统中，粉末床方法参数在整个构建过程中通常保持不变以在构建全程产生恒定的熔体池尺寸。但是，由于激光束斑大小与粉末床熔合法中的粉末粒度相当，激光扫描域中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉末床熔合增材制造系统，其包括：/n在其上承载基底的构建平台；/n配置为生成射向基底的能量束的能量发生器；/n具有配置为使辊旋转的致动器系统的辊；/n可操作地连向辊和连向能量发生器的控制器，所述控制器配置为如下制造构建对象：(i) 基于构建对象的所需性质运行致动器系统以使辊以第一旋转速度旋转以将粉末粒子以第一孔隙率铺展在基底上；(ii) 运行能量发生器以选择性熔融粉末粒子和与选择性熔融的粉末粒子相邻的基底的一部分以在基底上形成构建对象的第一层；(iii) 基于构建对象的所需性质运行致动器系统以使辊以第二旋转速度旋转以将粉末粒子以第二孔隙率铺展在基底和第一层的至少之一上，其中第二旋转速度...

【技术特征摘要】
20180808 US 16/0581601.一种粉末床熔合增材制造系统，其包括：
在其上承载基底的构建平台；
配置为生成射向基底的能量束的能量发生器；
具有配置为使辊旋转的致动器系统的辊；
可操作地连向辊和连向能量发生器的控制器，所述控制器配置为如下制造构建对象：(i)基于构建对象的所需性质运行致动器系统以使辊以第一旋转速度旋转以将粉末粒子以第一孔隙率铺展在基底上；(ii)运行能量发生器以选择性熔融粉末粒子和与选择性熔融的粉末粒子相邻的基底的一部分以在基底上形成构建对象的第一层；(iii)基于构建对象的所需性质运行致动器系统以使辊以第二旋转速度旋转以将粉末粒子以第二孔隙率铺展在基底和第一层的至少之一上，其中第二旋转速度不同于第一旋转速度；和(iv)运行能量发生器以选择性熔融以第二孔隙率铺展的粉末粒子以在基底和第一层的至少之一上形成构建对象的第二层。


2.权利要求1的粉末床熔合增材制造系统，其中第一旋转速度在0至18.65rad/s之间且第二旋转速度在0至18.65rad/s之间。


3.权利要求1的粉末床熔合增材制造系统，其中所述控制器配置为运行致动器系统以在逐层基础上在0至18.65rad/s之间动态调节辊的旋转速度。


4.权利要求1的粉末床熔合增材制造系统，其中所述控制器配置为使能量发生器的方法参数在构建对象制造的全程保持恒定。


5.权利要求4的粉末床熔合增材制造系统，其中：
所述致动器系统进一步配置为平移移动辊；
所述控制器配置为在运行致动器系统以使辊以第一旋转速度旋转的同时运行致动器系统以使辊以恒定平移速度移动，和在运行致动器系统以使辊以第二旋转速度旋转的同时运行致动器系统以使辊以所述恒定平移速度移动。


6.权利要求1的粉末床熔合增材制造系统，其中：
基于构建对象的所需性质运行致动器系统以使辊以第一旋转速度旋转包括基于存储在与控制器关联的存储器中的信息确定第一旋转速度，所述信息包括在各种模拟旋转速度下的离散元法（“DEM”）模型和热计算流体动力学（“CFD”）模型的结果；和
基于构建对象的所需性质运行致动器系统以使辊以第二旋转速度旋转包括基于存储在所述存储器中的信息确定第二旋转速度。


7.权利要求1的粉末床熔合增材制造系统，其中：
基于构建对象的所需性质运行致动器系统以使辊以第一旋转速度旋转包括进行第一熔体池尺寸调节，其包括(i)使用离散元法（“DEM”）模型模拟确定由以第一多个旋转速度旋转辊产生的第一粉末床和(ii)使用热计算流体动力学（“CFD”）模型模拟确定第一粉末床的层性质；和
基于构建对象的所需性质运行致动器系统以使辊以第二旋转速度旋转包括进行第二熔体池尺寸调节，其包括(i)使用DEM模型模拟确定由以第二多个旋转速度旋转辊产生的第二粉末床和(ii)使用热CFD模型模拟确定第二粉末床的层性质。


8.权利要求7的粉末床熔合增材制造系统，其中：
第一熔体池尺寸调节进一步包括基于使用热C...

【专利技术属性】
技术研发人员：程渤，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE