使用多镜扫描仪的增材制造制造技术

增材制造设备包含：平台；分配器，所述分配器在所述平台上输送进料的复数个连续层；光源，所述光源产生一个或多个光束；第一检流计镜扫描仪，定位所述第一检流计镜扫描仪以将第一光束引导至所述复数个连续层的最顶层上；第二检流计镜扫描仪，定位所述第二检流计镜扫描仪以将第二光束引导至所述复数个连续层的所述最顶层上；和控制器，所述控制器经配置以使得所述第一检流计镜扫描仪引导所述第一光束以预热或热处理所述最顶层的区域，并且使得所述第二检流计镜扫描仪引导所述第二光束以熔融所述最顶层的所述区域。

Additive manufacturing using multi mirror scanner

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用多镜扫描仪的增材制造
本申请文件涉及增材制造，也称为3D打印。
技术介绍
增材制造(AM)，也称为固体自由成型或3D打印，是指通过将原料(例如，粉末、液体、悬浮液、或熔化的固体)连续分配至二维层中来构建三维物体的制造工艺。相对比下，传统的机械加工技术涉及从坯料(例如，木块、塑料块或金属块)切割出物体的减材工艺(subtractiveprocess)。可在增材制造中使用多种增材工艺。一些方法熔化或软化材料以产生层，例如，选择性激光熔化(SLM)或直接金属激光烧结(DMLS)、选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积成型(FDM)，而其他方法使用不同技术(例如，立体光刻(stereolithography；SLA))来固化液体材料。这些工艺可在形成层以产生最终物体的方式和在工艺中使用的相容性材料上不同。在增材制造的一些形式中，将粉末放置于工作台上，并且激光束将图案描绘(trace)到粉末上，以将粉末熔融在一起以形成形状。一旦形成形状，降低工作台并且添加新的粉末层。重复此工艺直至完全形成零件。
技术实现思路
本申请文件描述涉及增材制造的技术。在一个方面中，增材制造设备包含：平台；分配器，所述分配器在所述平台上输送进料的复数个连续层；光源，所述光源产生一个或多个光束；第一检流计镜(galvomirror)扫描仪，定位所述第一检流计镜扫描仪以将第一光束引导至所述复数个连续层的最顶层上；第二检流计镜扫描仪，定位所述第二检流计镜扫描仪以将第二光束引导至所述复数个连续层的所述最顶层上；和控制器，所述控制器经配置以使得所述第一检流计镜扫描仪引导所述第一光束以预热或热处理所述最顶层的区域，并且使得所述第二检流计镜扫描仪引导所述第二光束以熔融所述最顶层的所述区域。实施方式可包含以下特征的一个或多个。控制器可经配置以控制所述第一检流计镜扫描仪以引导所述第一光束在通过所述第二光束熔融所述区域之前预热所述区域并且在所述区域熔融之后热处理所述区域。控制器可经配置以控制所述第二检流计镜扫描仪以引导所述第一光束在所述区域熔融之后热处理粉末床的所述区域。复数个加热灯可定位于所述粉末床上方。控制器可经配置以控制所述复数个加热灯至少部分地预热所述粉末床的所述区域。控制器可经配置以控制所述复数个加热灯在所述区域熔融之后至少部分地热处理所述粉末床的所述区域。可定位多边形镜扫描仪以将第三光束引导至所述平台上的所述复数个连续层的最顶层上。控制器可经配置以控制所述多边形激光扫描仪以使得所述第三光束在所述区域熔融之后至少部分地热处理所述粉末床的所述区域。控制器可经配置以控制所述多边形激光扫描仪以使得所述第三光束在所述区域熔融之前至少部分地预热所述粉末床的所述区域。光源可为激光器并且能量束可为激光束。控制器可经配置以使得所述第一镜检流计扫描仪引导所述第一光束在进料的所述最顶层上遵循第一路径，并且使得所述第二检流计镜扫描仪引导所述第二光束在进料的所述最顶层上遵循第二路径。在另一方面中，增材制造设备包含：平台；分配器，所述分配器在所述平台上输送进料的复数个连续层；一个或多个能量源，所述一个或多个能量源提供进料层的预热、熔融和热处理，所述一个或多个能量源经配置以提供所述进料的可选择的体素(voxel)的熔融；和控制器。所述控制器经配置以：储存复数个预定的单元处理配方，每一单元处理配方包含扫描路径数据，所述扫描路径数据指示供能量束遵循的路径，以处理在拥有复数个体素的单元内的所述进料的一个或多个体素，其中不同的单元处理配方具有用于所述能量束的不同路径；接收描述待熔融的所述进料的层的区域的数据；确定大体上覆盖所述区域的复数个非重叠单元的组合，所述复数个单元的每一单元具有选自所述复数个预定的单元处理配方的相关联的单元处理配方；和使得所述一个或多个能量源依序处理所述复数个单元，并且针对每一单元，使得所述一个或多个能量源产生能量束并且使得所述能量束遵循针对与所述单元相关联的所述单元处理配方的第一路径。实施方式可包含以下特征的一个或多个。每一单元处理配方可包含第一扫描路径数据，所述第一扫描路径数据指示供能量束在所述单元内遵循的第一路径，以预热所述单元内的所述进料的所述一个或多个体素。控制器可经配置以控制检流计镜扫描仪沿着所述第一扫描路径引导所述能量束。控制器可经配置以控制多边形镜扫描仪以沿着所述第一扫描路径引导所述能量束。每一单元处理配方可包含第二扫描路径数据，所述第二扫描路径数据指示供能量束在所述单元内遵循的第二路径，以熔融所述单元内的所述进料的所述一个或多个体素。控制器可经配置以控制检流计镜扫描仪以沿着所述第二扫描路径引导所述能量束。每一单元处理配方可包含第三扫描路径数据，所述第三扫描路径数据指示供能量束在所述单元内遵循的第三路径，以热处理所述单元内的所述进料的所述一个或多个体素。控制器可经配置以控制检流计镜扫描仪沿着所述第三扫描路径引导所述能量束。控制器可经配置以控制多边形镜扫描仪沿着所述第三扫描路径引导所述能量束。每一单元处理配方可包含第一扫描路径数据，所述第一扫描路径数据指示供能量束在所述单元内遵循的第一路径，以预热所述单元内的所述进料的所述一个或多个体素；和第二扫描路径数据，所述第二扫描路径数据指示供能量束在所述单元内遵循的第二路径，以熔融所述单元内的所述进料的所述一个或多个体素，并且不同的单元处理配方可具有用于所述能量束的不同的第一路径或不同的第二路径中的至少一个。每一单元处理配方可包含第二扫描路径数据，所述第二扫描路径数据指示供能量束在所述单元内遵循的第二路径，以熔融所述单元内的所述进料的所述一个或多个体素；和第三路径数据，所述第三路径数据指示供能量束在所述单元内遵循的第三路径，以热处理所述单元内的所述进料的所述一个或多个体素，并且不同的单元处理配方可具有用于所述能量束的不同的第二路径或不同的第三路径中的至少一个。可实施本申请文件中描述的主题的特定实施方式以便实现以下优点中的一个或多个。可控制预热和后加热。可减少使用于熔融的束所需的功率量，并且/或者所述束可跨层更快速地移动并且因而可增加产量。此外，可减小温度偏移远离优选处理温度设定点的频率和严重度。减小温度偏移对减小热应力有利，改善熔化池键孔(keyhole)深度和稳定度，并且减少由于热变化的微结构变化。这些处理优点直接改善零件多孔性、抗疲劳性、屈服强度，并且可简化后处理。在附图和下方描述中阐述本申请文件中描述的一个或更多个实施方式的细节。经由说明书、附图和权利要求书，主题的其他特征、方面、和优点将变得显而易见。附图简要说明图1为示例增材制造系统的立体横截面图的示意图。图2A为能量输送系统的俯视图的示意图，包含示例光学引擎。图2B为图2A的光学引擎的侧视图的示意图。图2C为图2A的光学引擎的主视图的示意图。图2D为另一光学引擎的侧视图的示意图。图3A至图3D为示例多边形和扫描路径的示意图。图4A为示例光学设备的俯视图的示意图。图4B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材制造设备，包括：/n平台；/n分配器，所述分配器在所述平台上输送进料的复数个连续层；/n光源，所述光源产生一个或多个光束；/n第一检流计镜(galvo mirror)扫描仪，定位所述第一检流计镜扫描仪以将第一光束引导至所述复数个连续层的最顶层上；/n第二检流计镜扫描仪，定位所述第二检流计镜扫描仪以将第二光束引导至所述复数个连续层的所述最顶层上；和/n控制器，所述控制器经配置以使得所述第一检流计镜扫描仪引导所述第一光束以预热或热处理所述最顶层的区域，并且使得所述第二检流计镜扫描仪引导所述第二光束以熔融所述最顶层的所述区域。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170623 US 62/524,337;20180529 US 15/992,0811.一种增材制造设备，包括：
平台；
分配器，所述分配器在所述平台上输送进料的复数个连续层；
光源，所述光源产生一个或多个光束；
第一检流计镜(galvomirror)扫描仪，定位所述第一检流计镜扫描仪以将第一光束引导至所述复数个连续层的最顶层上；
第二检流计镜扫描仪，定位所述第二检流计镜扫描仪以将第二光束引导至所述复数个连续层的所述最顶层上；和
控制器，所述控制器经配置以使得所述第一检流计镜扫描仪引导所述第一光束以预热或热处理所述最顶层的区域，并且使得所述第二检流计镜扫描仪引导所述第二光束以熔融所述最顶层的所述区域。


2.如权利要求1所述的设备，其中所述控制器经配置以控制所述第一检流计镜扫描仪以引导所述第一光束在通过所述第二光束熔融所述区域之前预热所述粉末床的所述区域。


3.如权利要求1所述的设备，其中所述控制器经配置以控制所述第一检流计镜扫描仪以引导所述第一光束在所述区域熔融之后热处理所述粉末床的所述区域。


4.如权利要求1所述的设备，其中所述控制器经配置以控制所述第一检流计镜扫描仪以引导所述第一光束在通过所述第二光束熔融所述区域之前预热所述区域并且在所述区域熔融之后热处理所述区域。


5.如权利要求1所述的设备，进一步包括复数个加热灯，所述复数个加热灯定位于所述粉末床上方，其中所述控制器经配置以控制所述复数个加热灯以至少部分地预热所述粉末床的所述区域。


6.如权利要求1所述的设备，其中所述控制器经配置以控制所述复数个加热灯以在所述区域熔融之后至少部分地热处理所述粉末床的所述区域。


7.如权利要求5所述的设备，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·马萨尤基·石川，保罗·J·斯蒂芬斯，阿耶·M·乔希，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US