用于校准增材制造机器的声学监控系统的系统及方法技术方案

一种用于校准增材制造机器的声学监控系统的系统及方法，包括在机器上安装校准系统以及执行校准处理。具体地，校准系统包括校准平台，校准平台能够可移除地安装到增材制造机器的构建平台，并且具有安装在其上的校准声源，用于限定测量标准。由校准声源产生的声波通过声学监控系统测量，并且与已知的测量标准比较，以确定系统调整是否将改进处理容差或统一性。

【技术实现步骤摘要】
用于校准增材制造机器的声学监控系统的系统及方法
本公开大体涉及增材制造机器，或者更具体地，涉及一种用于增材制造机器的校准系统。
技术介绍
与减材制造方法对比，增材制造(AM)处理大体涉及到一个以上材料的堆积，以制作净形或近净形(NNS)物体。尽管“增材制造”是行业标准术语(ISO/ASTM52900)，但是，AM囊括以各种名称已知的各种制造和成型技术，包括自由成形制备、3D打印、快速成型/工具等。AM技术能够由各种材料制备复杂部件。大体上，独立物体可以由计算机辅助设计(CAD)模型制备。特定类型的AM处理使用诸如照射发射引导装置的能量源，其引导能量束(例如，电子束或激光束)，以烧结或熔化粉末材料，生成固体三维物体，其中粉末材料的颗粒结合在一起。AM处理可以使用不同的材料系统或添加粉末，诸如工程塑料、热塑性弹性体、金属和/或陶瓷。激光烧结或熔化是一种值得注意的AM处理，用于快速制备功能原型和工具。应用包括复杂工件的直接制造，用于熔模铸造的型样，用于注塑和压铸的金属模具，以及用于砂铸的模具和型芯。在设计循环期间制备原型物体以增强概念通信和测试是AM处理的其他常见用法。选择性激光烧结、直接激光烧结、选择性激光熔化和直接激光熔化是常见的行业术语，用以指代通过使用激光束烧结或熔化细粉末来生产三维(3D)物体。更准确地，烧结需要在低于粉末材料熔点的温度下熔融(聚结)粉末颗粒，而熔化需要使粉末的颗粒完全熔化以形成固体均质物质。与激光烧结或激光熔化关联的物理处理包括向粉末材料传递热量，然后烧结或是熔化粉末材料。尽管激光烧结和熔化处理可以应用于宽泛范围的粉末材料，但是，生产途径的科学和技术方面(例如，烧结或熔化速率以及层制造处理期间处理参数对微观结构演变的影响)还未被很好地了解。该制备方法伴随着诸多热、质量和动量传递模式，以及使得该处理非常复杂的化学反应。在直接金属激光烧结(DMLS)或直接金属激光熔化(DMLM)期间，设备通过使用能量束烧结或熔化粉末材料以逐层方式构建物体。使将要通过能量束熔化的粉末均匀地散布在构建平台上的粉末床上，并且在照射发射引导装置的控制下，能量束烧结或熔化正在构建的物体的横截面层。降低构建平台，并且将另一层粉末散布在粉末床和正在构建的物体上，随后连续熔化/烧结粉末。重复该处理，直到零件完全由熔化/烧结的粉末材料构建起为止。在零件的制备完成之后，各种后处理流程可以应用于零件。后处理流程包括通过例如吹气或抽真空来去除过多粉末。其他后处理流程包括应力释放处理。此外，可以使用热学、机械和化学后处理流程来精加工零件。为了监控增材制造处理，某些常规的增材制造机器包括声学监控系统。这些监控系统一般包括一个以上麦克风或声波传感器，用于检测在处理期间产生或以其他方式发出的声波或振动。测量到的声波或传感器数值可以用以评估构建处理期间或构建处理完成之后的构建的质量。质量评估可以用以调整构建处理，停止构建处理，对构建处理异常故障排除，向机器操作员发布警告，和/或，识别因构建导致的疑似或较差质量的零件。然而，这种声学监控系统经常不校准，使得当比较诸多机器的数据时不可能确定测量到的声学信号中的变化是增材构建处理或熔池中变化的产物，还是声学监控系统本身中变化的产物。实践中，增材制造主要被用于成型和小批次生产，而声学监控使用为研发工具，而非零件质量评定。构建到构建和机器到机器的可重复性更为关键的大量生产应用的近期出现已突显了声学监控作为质量工具的价值。由此，具有改进的校准特征的增材制造机器将是有用的。更特别地，用于校准增材制造机器的声学监控系统的系统及方法将是特别有益的。
技术实现思路
各方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者，可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本专利技术来了解。根据本主题的一个实施例，提供了一种校准增材制造机器的声学监控系统的方法。该方法包括，从来自增材制造机器中的一个以上固定位置的一个以上校准声源产生声波，以及使用声学监控系统测量产生的声波的声学信号。该方法进一步包括，将测量到的声学信号与测量标准比较，用于在校准声学监控系统中使用。根据另一示范性实施例，提供了一种用于增材制造机器的声学监控系统的校准系统。该校准系统包括安装机构和一个以上校准声源，安装机构能够定位在增材制造机器内的所需部位处，一个以上校准声源安装到安装机构，当操作时，一个以上校准声源限定测量标准。参考以下描述和所附权利要求书，将更好地了解这些及其他特征、方面和优点。并入并构成本说明书的一部分的附图图示本专利技术的实施例，并同描述一起用来说明本专利技术的某些原理。附图说明针对本领域普通技术人员，参考附图，在说明书中阐述本专利技术的并包括其最佳模式的全面且能实现的公开。图1示出根据本主题示范性实施例的增材制造机器的示意性视图。图2示出根据本主题示范性实施例的图1的示范性增材制造机器的构建平台的特写示意性视图。图3示出根据本主题示范性实施例的图1的示范性增材制造机器的校准组件。图4是根据本公开一个实施例的校准增材制造机器的声学监控系统的方法。在本说明书和附图中重复使用参考字符意在表示本专利技术的相同或类同的特征或元素。具体实施方式现在将详细参考本专利技术的实施例，其一个以上示例图示在附图中。通过说明本专利技术而非限制本专利技术的方式提供每个示例。事实上，对于本领域技术人员而言，显然，在不偏离本专利技术的范围或精神的情况下，可以在本专利技术中进行各种修改和变型。比如，作为一个实施例的部分图示或描述的特征可以与另一实施例一起使用，以产生又一个实施例。因而，意在本专利技术覆盖落入所附权利要求及其等效物的范围内的这些修改和变型。文中使用的术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换地使用，以将一个部件与另一部件区分开，而不意在指明单个部件的定位或重要性。此外，文中使用的近似术语诸如“近似”、“大致”或“约”指代在10％的误差余量内。一种用于校准增材制造机器的声学监控系统的系统及方法包括，在机器上安装校准系统以及执行校准处理。具体地，校准系统包括校准平台，校准平台能够可移除地安装到增材制造机器的构建平台，并且具有安装在其上的校准声源，用于限定测量标准。产生的声波通过声学监控系统测量，并且与已知的测量标准比较，以确定系统调整是否将改进处理容差或均匀性。参考图1，将根据示范性实施例描述激光粉末床熔融系统，诸如DMLS或DMLM系统100。如所图示的，系统100包括固定外壳或构建区域102，其提供用于执行增材制造处理的无污染且受控的环境。就这点而言，例如，外壳102用来隔离和保护系统100的其他部件。此外，外壳102可以设置有适当的遮护气体流，诸如氮、氩或另一合适的气体或气体混合物。就这点而言，外壳102可以限定气体入口端口104和气体出口端口106，用于接收气体流，以生成气体的静态加压体积或动态流。外壳102大体可以含有AM系统100的一些或全部部件。根据示范性实施例，AM系统100大体包括台110、粉末供应部112、刮刀或重涂覆器机构11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种校准增材制造机器的声学监控系统的方法，其特征在于，所述方法包含：/n从所述增材制造机器中的一个以上的固定位置由一个以上的校准声源产生声波；/n使用所述声学监控系统来测量产生的所述声波的声学信号；以及/n将测量到的所述声学信号与测量标准比较，用于在校准所述声学监控系统时使用。/n

【技术特征摘要】
20181128 US 16/202,5391.一种校准增材制造机器的声学监控系统的方法，其特征在于，所述方法包含：
从所述增材制造机器中的一个以上的固定位置由一个以上的校准声源产生声波；
使用所述声学监控系统来测量产生的所述声波的声学信号；以及
将测量到的所述声学信号与测量标准比较，用于在校准所述声学监控系统时使用。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含：
将所述一个以上的校准声源定位在校准平台中或校准平台上；以及
将所述校准平台安装在所述增材制造机器的构建平台部位中或构建平台部位上。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，将所述校准平台安装在所述构建平台部位中或所述构建平台部位上包含：
使限定在所述校准平台上的一个以上的对准特征与限定在所述增材制造机器的所述构建平台部位上的互补特征对准。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含：
从所述一个以上的校准声源的制造商获得由所述一个以上的校准声源产生的测量标准。


5.如权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·阿伦·戈尔德，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US