扫描场变化补偿制造技术

一种用于增材制造的方法，设备和程序。在一个方面，增材制造方法包括使用构建单元(400)的照射源(401)照射构建材料(416)以在第一扫描区域(812A)内形成第一凝固部分。可以移动构建单元和构建平台中的至少一个以照射第二扫描区域(812B)，其中调整照射源(401)引导机构以补偿第一扫描区域和第二扫描区域之间的错位(640)。

Scanning field change compensation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扫描场变化补偿优先权信息本申请人要求2017年11月10日提交的题为“扫描场变化补偿”的美国临时专利申请序列号62/584,477的优先权，其公开内容通过引用合并于此。
本公开涉及一种用于扫描用于增材制造的构建材料的改进的方法和设备。
技术介绍
作为示例，增材制造(AM)技术可包括电子束自由形式制造，激光金属沉积(LMD)，激光线金属沉积(LMD-w)，气体金属电弧焊，激光工程网成形(LENS)，激光烧结(SLS)，直接金属激光烧结(DMLS)，电子束熔化(EBM)，粉末进给定向能量沉积(DED)和三维打印(3DP)。与减材制造方法相比，增材制造工艺通常涉及一种或多种材料的累积，以制成网状或接近网状(NNS)的物体。尽管“增材制造”是行业标准术语(ISO/ASTM52900)，但AM包含以各种名称已知的各种制造和原型技术，包括自由形式制造，3D打印，快速原型/加工等。AM技术能够从多种材料制造复杂的部件。通常，可以从计算机辅助设计(CAD)模型制造独立的物体。例如，特定类型的AM工艺使用能量束(例如，电子束或电磁照射，例如激光束)来烧结或熔化粉末材料和/或线材，创建固体三维物体，在该固体三维物体中，将材料结合在一起。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用工业术语，用于指代通过使用激光束烧结或熔化细粉来生产三维(3D)物体。例如，美国专利第4,863,538号和美国专利第5,460,758号描述了常规的激光烧结技术。更具体地说，烧结需要在低于粉末材料的熔点的温度下使粉末的颗粒熔融(凝聚)，而熔化则需要将粉末的颗粒完全熔化以形成固体均质体。与激光烧结或激光熔化相关的物理过程包括热传递到粉末材料，然后烧结或熔化粉末材料。电子束熔化(EBM)利用聚焦的电子束来熔化粉末。这些过程涉及连续熔化粉末层以在金属粉末中构建物体。其示例在上文和整个公开中进行讨论的AM技术可以通过使用激光或能量源在粉末中产生热量从而至少部分地熔化材料来表征。因此，在短时间内在细粉中产生高浓度的热量。在部件的构建过程中，粉末内部的高温梯度可能会对已完成部件的微观结构产生重大影响。快速加热和凝固可能会导致较高的热应力，并导致整个凝固材料出现局部非平衡相。此外，由于可以通过材料中的导热方向来控制已完成AM部件中晶粒的取向，在AM设备和技术中的激光器的扫描策略成为控制AM构建部件的微观结构的重要方法。控制AM设备中的扫描策略对于开发无材料缺陷的部件至关重要，缺陷的例子可能包括缺乏熔融孔隙度和/或沸腾孔隙度。图1是示出用于直接金属激光烧结(DMLS)或直接金属激光熔化(DMLM)的示例性常规系统110的横截面图的示意图。设备110通过使用由诸如激光器120的源产生的能量束136烧结或熔化粉末材料(未示出)，以逐层的方式(例如，出于说明目的放大了比例的层L1，L2和L3)构建物体，例如零件122。要由能量束熔化的粉末由贮存器126供应，并使用沿方向134行进的重涂器臂116被均匀地散布在构建板114上，以使粉末保持在水平118处，并将延伸超过粉末水平118的多余的粉末材料移除到废料容器128。能量束136在振镜扫描仪132的控制下烧结或熔化正在构建的物体的横截面层(例如，层L1)。降低构建板114，并且将另一层粉末(例如，层L2)散布在构建板和正在构建的物体上，然后通过激光器120进行粉末的连续熔化/烧结。重复该过程，直到零件122由熔化/烧结的粉末材料完全构建。激光器120可以由包括处理器和存储器的计算机系统控制。该计算机系统可以确定每层的扫描图案，并根据扫描图案控制激光器120照射粉末材料。在零件122的制造完成之后，可以将各种后处理程序应用于零件122。后处理程序包括例如通过吹扫或抽真空，机械加工，打磨或喷砂，来移除多余的粉末。此外，例如，常规的后处理可包括通过机械加工从构建平台/基板移除零件122。其他后处理程序包括应力释放过程。另外，可以使用热和化学后处理程序来完成零件122。通过执行控制程序的计算机来控制上述AM处理。例如，设备110包括执行固件，操作系统或其他软件的处理器(例如，微处理器)，该处理器在设备110和操作员之间提供接口。计算机接收要形成的物体的三维模型作为输入。例如，使用计算机辅助设计(CAD)程序生成三维模型。计算机分析该模型，并为模型中的每个物体提出工具路径。操作员可以定义或调整扫描模式的各种参数，例如功率，速度和间距，但通常不直接对工具路径进行编程。本领域普通技术人员将完全理解，上述控制程序可以适用于任何上述AM工艺。此外，上述计算机控制可以适用于任何减材制造或在任何后处理或混合过程中采用的任何前或后处理技术。当使用AM工艺形成部件时，在逐层构建期间，AM设备的各种处理参数可能对部件的质量和完成的部件的尺寸精度产生重大影响。AM设备具有大量部件，必须对所有部件进行校准以创建一致的且尺寸精确的部件。例如，在上述设备中，振镜(galvanometer)可以用作引导装置来引导激光束，以在构建的每层期间熔融粉末区域。在示例中，振镜的正确校准对于确保准确的构建至关重要。此外，在下面公开的AM设备中，还需要校准构建单元和/或构建平台的移动。
技术实现思路
方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中变得显而易见，或者可以通过实施本专利技术而获知。一方面，公开了一种用于增材制造的方法。该方法可以包括使用构建单元的照射源照射构建材料以在第一扫描区域内形成第一凝固部分。该方法还包括将构建单元移动到第二扫描区域，并照射构建材料以在第二扫描区域内形成第二凝固部分，其中，调整照射源引导机构以补偿第一扫描区域和第二扫描区域之间的错位。一方面，照射源可以是激光器，并且照射源引导机构可以是振镜。可以通过将偏移值应用于在照射源引导机构处接收到的信号来调整照射源引导机构。进一步，通过改变照射源引导机构的驱动电压来调整照射源引导机构。在一个方面，公开了一种使用增材制造设备形成物体的方法。该方法可以包括使用构建单元的照射源照射移动构建平台上的构建材料，以在第一扫描区域内形成第一凝固部分。该方法可以进一步包括移动构建平台以使构建单元与第二扫描区域对齐，并且照射构建材料以在第二扫描区域内形成第二凝固部分，其中，调整照射源引导机构以补偿第一扫描区域和第二扫描区域之间的错位。照射源可以是激光，并且照射源引导机构可以是振镜。可以通过将偏移值应用于在照射源引导机构处接收到的信号来调整照射源引导机构。在本公开的一方面，通过改变照射源引导机构的驱动电压来调整照射源引导机构。在另一方面，公开了一种非暂时性计算机可读介质，其存储被配置为使得计算机执行增材制造方法的程序。增材制造方法可以包括使用构建单元的照射源照射构建材料以在第一扫描区域内形成第一凝固部分。可以移动构建单元和构建平台中的至少一个以照射第二扫描区域，其中，调整照射源引导机构以补偿第一扫描区域和第二扫描区域之间的错位。一方面，照射源是激光，照射源引导机构是振镜。可以通过将偏移值应用于在照射源引导机构处接收到的信号来调整照射源引导机构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用增材制造设备形成物体的方法，其特征在于，所述方法包括：/n使用构建单元的照射源照射构建材料，以在第一扫描区域内形成第一凝固部分；/n将所述构建单元移动到第二扫描区域；和/n照射构建材料以在所述第二扫描区域内形成第二凝固部分，其中调整照射源引导机构以补偿所述第一扫描区域和所述第二扫描区域之间的错位(640)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171110 US 62/584,4771.一种使用增材制造设备形成物体的方法，其特征在于，所述方法包括：
使用构建单元的照射源照射构建材料，以在第一扫描区域内形成第一凝固部分；
将所述构建单元移动到第二扫描区域；和
照射构建材料以在所述第二扫描区域内形成第二凝固部分，其中调整照射源引导机构以补偿所述第一扫描区域和所述第二扫描区域之间的错位(640)。


2.根据权利要求1所述的形成物体的方法，其特征在于，其中，通过将偏移值应用于在所述照射源引导机构处接收到的信号来调整所述照射源引导机构。


3.根据权利要求1和2中任一项所述的形成物体的方法，其特征在于，其中，所述照射源引导机构是振镜。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的形成物体的方法，其特征在于，其中，通过改变所述照射源引导机构的驱动电压来调整所述照射源引导机构。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的形成物体的方法，其特征在于，其中，通过使所述第一扫描区域和所述第二扫描区域中的至少一个偏移来调整所述照射源引导机构，从而补偿所述第一扫描区域和所述第二扫描区域之间的错位(640)，其中，偏移距离在1μm和小于所述第一扫描区域的长度或宽度之间。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的形成物体的方法，其特征在于，其中，所述偏移距离在1μm和10mm之间。


7.一种存储程序的非暂时性计算机可读介质，所述程序被配置为使计算机执行增材制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
使用构建单元的照射源照射构建...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾斯汀·曼拉克，麦肯齐·赖安·雷丁，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US