通过增材制造修复部件的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种通过增材制造修复部件的装置和方法。部件的表面与修复区域内的预定尺寸的偏差沿着指定刀具路径被确定。在随后的填充循环中，沿着指定的刀具路径进行填料的选择性施加。性施加。性施加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过增材制造修复部件的装置和方法


[0001]本专利技术涉及一种通过增材制造修复部件的装置和方法，尤其是用于修复部件中的压痕。

技术介绍

[0002]对于部件损坏的修复，通常在第一步就对修复部位进行研磨。在下一步中，扫描磨出的部分，并创建相应的计算机模型。基于这些数据，创建一个结构模型，可以将其插入磨出的部分，以修复受损区域。这种修复过程可以修复部件表面上的受损区域，从而恢复原始表面。要插入的结构可以使用增材制造工艺生产，并且可以并入磨出的部分。
[0003]已知的修复方法是例如美国2017/0370221A1。在这种方法中，第一步是从要修复的部件上去除缺陷。修复后的部件可以通过增材制造方法创建，以便部件可以保留原始几何图形。然而，已知方法的缺点是，为了创建结构，需要测量数据的多个数据转换步骤和处理步骤，然后可以使用增材制造方法从待修复部件的测量数据制造结构。这意味着数据通常需要处理。这会导致高计算量和高数据量。
[0004]基于上述现有技术，本专利技术的目的是解决所述问题。特别地，本专利技术的目的是提供一种使用增材制造和相应装置来修复部件的有效方法。

技术实现思路

[0005]为了实现本专利技术的上述目的，提出了独立权利要求的特征，并在从属权利要求中进行了优选开发。
[0006]根据本专利技术，使用增材制造系统自动修复部件的方法可包括第一步，其中缺陷部件被夹紧到制造系统中。在进一步的步骤中，可定义包括待修复部件的表面的修复区域。也可以在修复区域内设置刀具路径。刀具路径对应于制造系统的刀具在一个循环中行进的路径。在下一步中，可确定部件在修复区域内的状况(＝测量循环)。在这样的测量循环中，可以沿着设定的刀具路径确定数据值。数据值对应于部件表面与指定余量的偏差。具体而言，确定的偏差可能是某一点(测量点)受损区域的深度(或其绝对值)。在进一步的步骤中，可选择性地施加填料或填充材料。填料可在至少一个填充循环内沿设定刀具路径施加。在填充循环中，可移动部分或优选整个刀具路径，并且可根据路径上的数据值与预定阈值之间的差值选择性地激活制造系统以施加填料。这种有利的方法可以使用测量循环直接产生的数据作为填充循环的直接输入。因此，在测量循环中创建了一个包含各种路径点(测量点)的测量值的数据阵列。该数据阵列反过来是填充循环的输入，在与预定阈值进行比较后，确定用于施加填料的制造系统的激活或停用。
[0007]换句话说，在填充循环中，制造系统沿着路径点移动设定的刀具路径。将可能已经为每个路径点确定的数据值与阈值进行比较。当到达路径点时，增材制造系统的刀头(例如激光器)被激活，并且可以应用材料。当到达下一个路径点时，再次进行比较，以确定刀头是否停用或是否保持激活状态。因此，在测量循环中直接创建填充循环的程序是有利的，因此
不需要进一步的数据转换，并且数据值直接用于激活或停用制造系统的刀具。由于刀具路径在测量循环和填充循环中可能相同，因此计算工作量和数据量可以进一步减少。此外，可以自动执行测量循环和填充循环，从而使部件的基本自动修复成为可能。无需对测量值(这可能是由于测量部件的损坏区域而导致的)的点云(point clouds)进行复杂且容易出错的数据转换。因此，以一种特别有利的方式实现了一种通过增材制造来修复部件的简化方法，该方法同时具有较低的故障敏感性。
[0008]刀具路径可能包括大量路径点。在测量循环中，可在每个路径点处确定部件表面和所需形状之间在刀具方向(例如Z方向)上的偏差。例如，刀具方向可以是与修复区域中的部件表面正交的方向。
[0009]有利的是，数据值可以指示部件表面在刀具方向上的偏差，以及刀具方向可以与刀具路径所在的工件表面(例如XY平面)正交。因此，增材制造系统的刀具(如激光器)沿着刀具路径在工件表面上移动。例如，该刀具路径或工件表面可能与确定偏差的刀具方向正交。
[0010]在填充循环中，可沿设置的刀具路径的路径段选择性地沉积填料。因此，在从一个路径点到相邻路径点的行程中，可以施加填料。根据目标路径点处的数据值与预定阈值之间的差值，在目标路径点处确定是否关闭了用于施加填料的制造系统的刀具。例如，如果刀具沿着刀具路径从一个路径点移动到下一个路径点，并且始终超过阈值，则可以连续激活激光器，例如，以便始终施加填料。例如，粉末包覆可被视为增材制造。如果在行进过程中达到数据值小于阈值的路径点，激光器或刀头会被关闭。只有当到达相关数据值再次超过阈值的另一路径点时，激光器才会再次被激活。
[0011]路径段可由两个路径点限定，且路径段优选沿直线延伸。修复方法的进一步简化可以通过路径段(一起形成刀具路径)的这种特别有效和简单的配置来实现，特别是因为避免了弯曲段并且只需要在X方向和Y方向上移动。数据值优选地也可以是段的路径点的平均值。因此，刀具也可以被逐段激活。
[0012]在一个填充循环内，阈值可能是恒定的。因此，在填充循环中，制造系统的刀具可以沿着指定的刀具路径在整个修复区域内移动，其中将每个数据点与填充循环的阈值进行比较。填充循环完成后，可安排具有修改的阈值的另一个填充循环。这种填充循环的配置使连续修复缺陷成为可能。因此，在每个填充循环中定义了一个与刀具方向正交的平面。每个平面依次具有不同的阈值，直到最后一个平面出现最小阈值，以便在修复区域获得部件的最终表面(例如平面)。特别有利的是，在达到最小阈值之后，可以应用另外的过大尺寸。例如，在达到最小阈值后，可以在一个(或多个)另外的填充循环中将填料施加于整个修复区域。
[0013]可以执行多个填充循环，并且每次可以根据一个厚度值调整阈值，直到修复区域中有一个基本均匀的表面。在修复区域，可以恢复部件的原始表面形状(例如，线性或曲线)。例如，厚度值可取决于填充循环中所施加的材料的高度。
[0014]测量循环的结果可以是所确定的数据值的阵列。可基于阵列的最大或最小(极值)值和常数，为第一填充循环设置阈值。特别地，阵列的最大值用于查找修复区域的最深缺陷。根据该最深点，可设置阈值，以便在第一次填充循环中仅填充最深的受损区域。在随后的填充循环中，依次使用降低的阈值，以便用填充材料填充其他区域。通过接连连贯填充循
环，受损区域被完全填充。
[0015]阈值可以在进一步的填充循环中根据厚度值来减小，厚度值对应于填充循环中施加的填料的高度，尤其是在路径点或路径段处。例如，高度是焊缝的高度。
[0016]测量循环的所确定的数据值可直接用于填充循环。因此，无需对测量循环的结果进行转换或数字化。因此，可以提供一种特别有效且简单的修复方法。此外，还避免了通常由转换错误引起的频繁错误。
[0017]可使用数据值(无数据转换)与填充循环中的阈值进行比较。因此，来自测量循环的未转换的数据值直接用于通过与相应路径点处的阈值进行比较来决定是否激活或停用自适应制造系统的刀具(即，是否添加材料)。
[0018]因此，该方法可以是在修复区域中创建平面和/或曲面的有利方法。有利的是，修复后的表面形状对应于部件的原始表面形状。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用增材制造系统自动修复部件的方法，所述方法包括以下步骤：
–
a)指定包括部件的待修复表面的修复区域(O)，并在所述修复区域(O)内设置刀具路径(PF)；
–
b)通过沿设置的刀具路径(PF)确定所述部件的表面与指定余量的偏差的数据值(DW)，确定一个测量循环中所述部件在所述修复区域(O)内的状况；以及
–
c)在至少一个填充循环内沿设置的刀具路径(PF)选择性地施加填料，其中在一个填充循环内行进部分或全部刀具路径(PF)，并且根据所述数据值(DW)和可预先确定的阈值之间的差异选择性地激活用于施加填料的所述制造系统。2.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述刀具路径(PF)包括多个路径点(PFp)，并且其中在步骤b中，确定所述部件的表面和所需形状之间在刀具方向上每个路径点(PFp)处的偏差。3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述数据值(DW)指示所述部件表面在所述刀具方向上的偏差，并且其中所述刀具方向与所述刀具路径(PF)所在的选定表面正交。4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，当指定刀具路径(PF)的路径段(PFs)或路径点(PFp)的所确定的数据值(DW)大于或等于阈值时，在一个填充循环中沿着设置的刀具路径(PF)的路径段(PFs)选择性地施加填料。5.根据前述权利要求所述的方法，其中一个路径段(PFs)由两个路径点(PFp)分隔，且路径段(PFs)优选地沿直线延伸。6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述阈值在一个填充循环中是不变的。7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中执行多个填充循环，并且每次通过厚度值调整阈值，直到最终表面出现在与目标表面对应的所述修复区域中。8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中步骤b)的结果是由所确定的数据值(DW)组成的阵列，并且基于所述阵列的最大值或最小值和/或常数设置第一填充循环的阈值。9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述阈值依据进一步填充循环中的厚度值进行调整，并且其中所述厚度值对应于一个填充循环中所施加的所述填料的高度。10.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中测量循环的所确定的数据值(DW)直接用于填...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：德马吉森精机超声激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：