用于在增材制造操作期间测量辐射热能的系统和方法技术方案

本公开描述了用于表征增材制造过程的各种方法和设备。一种用于表征增材制造过程的方法可以包括：生成能量源的跨越构建平面的扫描；使用光学感测系统测量每次扫描期间从构建平面辐射的能量的量，其中该光学感测系统监测与粉末层的黑体辐射曲线相关联的两个离散波长；基于以两个离散波长获取的传感器读数的比率，确定扫描所遍历的构建平面区域的温度的改变；确定温度的改变超出阈值范围之外；并且之后，调整能量源的跨越构建平面的区域或在构建平面的区域的附近的后续扫描。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在增材制造操作期间测量辐射热能的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求在2018年10月9日提交的第62/743,391号美国临时专利申请、在2018年3月15日提交的第62/643,457号美国临时专利申请和在2018年2月21日提交的第62/633,487号美国临时专利申请的优先权。
技术介绍
通过添加材料和施加能量的组合，零件的增材制造(additivemanufacturing)或者顺序组装或构造具有多种形式，并且当前存在于许多具体的实施方式和实施例中。可通过使用涉及虚拟地形成任何形状的三维零件的多种不同工艺中的任意工艺来执行增材制造。各种工艺的共同点是分别使用紫外线、高功率激光或电子束逐层地对液体、粉末状或颗粒状原料进行烧结、固化或熔化。不幸的是，用于确定以该方式制造的所得零件的质量的既定工艺受到限制。常规的质量保证测试通常涉及对零件的机械、几何或冶金性能进行后处理测量，这通常会导致零件被破坏。虽然破坏性测试是验证零件质量的一种公认方式，但由于其允许仔细检查零件的各种内部特征，因此出于明显的原因，这样的测试不能应用于生产件(production本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材制造方法，包括：/n识别与一批粉末相关联的光谱峰值；/n选择第一波长和与所述第一波长间隔开的第二波长，所述第一波长和第二波长与所识别的光谱峰值偏离；/n在增材制造操作期间，生成能量源的跨越置于构建平面上的所述一批粉末的层的多个扫描；/n测量以所述第一波长从所述构建平面辐射的能量的量；/n测量以所述第二波长从所述构建平面辐射的能量的量；/n基于以所述第一波长辐射的能量与以所述第二波长辐射的能量的比率，确定所述多个扫描所遍历的构建平面的区域的温度变化；/n确定所述温度变化在阈值范围之外；以及/n之后，调整所述能量源的跨越所述构建平面的区域或在所述构建平面的区域附近的后续扫描。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180221 US 62/633,487;20180315 US 62/643,457;20181.一种增材制造方法，包括：
识别与一批粉末相关联的光谱峰值；
选择第一波长和与所述第一波长间隔开的第二波长，所述第一波长和第二波长与所识别的光谱峰值偏离；
在增材制造操作期间，生成能量源的跨越置于构建平面上的所述一批粉末的层的多个扫描；
测量以所述第一波长从所述构建平面辐射的能量的量；
测量以所述第二波长从所述构建平面辐射的能量的量；
基于以所述第一波长辐射的能量与以所述第二波长辐射的能量的比率，确定所述多个扫描所遍历的构建平面的区域的温度变化；
确定所述温度变化在阈值范围之外；以及
之后，调整所述能量源的跨越所述构建平面的区域或在所述构建平面的区域附近的后续扫描。


2.根据权利要求1所述的增材制造方法，其中，由监测所述第一波长的5nm范围内的波长的光学传感器，测量以所述第一波长辐射从所述构建平面辐射的所述能量的量。


3.根据权利要求2所述的增材制造方法，其中，所述光学传感器包括光电二极管、高温计或成像传感器中的至少一个。


4.根据权利要求1所述的增材制造方法，还包括确定通过以下步骤所遍历的所述构建平面的区域：
确定所述多个扫描中的第一扫描的开始点；
确定所述第一扫描的终点；以及
通过计算所述开始点和所述终点之间的距离来确定所述第一扫描的长度。


5.根据权利要求1所述的增材制造方法，还包括：
当确定所述温度变化在所述阈值范围之外时，发送与过程参数相关联的控制信号。


6.根据权利要求1所述的增材制造方法，其中，所述能量源对应于激光器或电子束中的至少一个。


7.根据权利要求1所述的增材制造方法，还包括：
通过以下步骤将热能密度映射到通过所述增材制造操作形成的零件内的位置：
接收能量源驱动信号数据，所述能量源驱动信号数据指示了所述能量源的跨越所述构建平面的路径；以及
使用所述能量源驱动信号数据，确定所述多个扫描中的每个扫描的位置。


8.根据权利要求1所述的增材制造方法，还包括：
接收与所述能量源相关联的位置数据。


9.根据权利要求1所述的增材制造方法，还包括：
接收能量源驱动信号数据，其中所述能量源驱动信号数据指示了所述能量源何时被接通以及所述能量源何时被关断。


10.一种增材制造方法，包括：
识别与一批粉末相关联的光谱峰值；
选择第一波长和与所述第一波长间隔开的第二波长，所述第一波长和所述第二波长与所识别的光谱峰值偏离；
生成能量源的跨越构建平面的所述一批粉末的层的多个扫描；
使用监测所述第一波长和所述第二波长的光学感测系统在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：达伦·贝克特，斯科特·贝茨，马丁·皮尔奇，R·布鲁斯·马迪根，拉尔斯·雅克麦登，格伦·维克勒，马克·J·科拉，维韦克·R·达弗，阿尔贝托·M·卡斯特罗，罗杰·弗莱伊，
申请(专利权)人：西格马实验室公司，
类型：发明
国别省市：美国;US