添加式制造中的气体流监测制造技术

一种控制添加式制造工艺的方法，其中，在存在气体流的情况下，使用定向能量源(24)选择性地熔合粉状材料，以形成工件，方法包括：使用至少一个气体流传感器(74，76，80)产生至少一个气体流测量值；以及响应于至少一个气体流测量值来控制添加式制造工艺的至少一个方面。量值来控制添加式制造工艺的至少一个方面。量值来控制添加式制造工艺的至少一个方面。

【技术实现步骤摘要】
添加式制造中的气体流监测


[0001]本专利技术大体涉及添加式制造，并且更特别地，涉及用于添加式制造中的气体流监测和工艺控制的设备和方法。

技术介绍

[0002]添加式制造是材料一层一层建造以形成构件的工艺。添加式制造主要受到机器的位置分辨率的限制，而不受提供斜度、避免悬垂等(像铸造所需要的那样)的要求的限制。添加式制造也由诸如“分层制造”、“反向加工”、“直接金属激光熔化”(DMLM)和“3D打印”等用语表示。本专利技术认为这样的用语是同义词。
[0003]一种类型的添加式制造机器被称为“粉末床”机器，并且包括建造腔室，建造腔室包围一定质量的粉末，用激光选择性地熔合该一定质量的粉末，以形成工件。建造腔室封闭在壳体中，壳体典型地包括在其中提供保护气体流。保护气体用来热传递离开功率床的表面的热，以防止蒸发的粉末在工件的表面上冷凝，以及控制不合需要的化学反应，诸如氧化。
[0004]关于现有技术的添加式制造机器的一个问题在于，气体流率可能太高或太低。如果气体流速度太高，则它可干扰建造腔室中的粉末，从而打断建造工艺。如果气体流速度太低，则它将提供不充分的热传递和蒸气移除，从而在成品工件中产生显著较差的表面粗糙度。
[0005]关于现有技术的添加式制造机器的另一个问题在于，气体流速度在建造腔室的表面上会改变。特别地，气体流在经过表面时减速，因为有常压力和摩擦损耗。速度在垂直于流的方向上还可能是不一致的。由于这个变化，气体流率在一个位置上可能是合意的，但在另一个位置上又太高或太低。

技术实现思路

[0006]用监测添加式制造工艺中的气体流且响应于气体流而控制工艺的方法来解决这些问题中的至少一个。
[0007]根据本文描述的技术的一方面，提供一种用于控制添加式制造工艺的方法，其中，在存在气体流的情况下，使用定向能量源选择性地熔合粉状材料，以形成工件。方法包括：使用至少一个气体流传感器来产生至少一个气体流测量值；以及响应于至少一个气体流测量值，而控制添加式制造工艺的至少一个方面。
[0008]根据本文描述的技术的另一方面，提供一种用于制作工件的方法，包括：使粉状材料淀积在设置在壳体中的建造腔室中，同时使用联接成与壳体处于流体连通的气体流设备来在粉末上面提供气体流；在存在气体流的情况下，引导来自定向能量源的建造射束以对应于工件的横截面层的型式选择性地熔合粉末材料；使用至少一个气体流传感器来产生至少一个气体流测量值；以及响应于至少一个气体流测量值来控制制作工件的至少一个方面。
[0009]技术方案1. 一种控制添加式制造工艺的方法，其中，在存在气体流的情况下，使用定向能量源选择性地熔合粉状材料，以形成工件，所述方法包括：使用至少一个气体流传感器来产生至少一个气体流测量值；以及响应于所述至少一个气体流测量值，而控制所述添加式制造工艺的至少一个方面。
[0010]技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述气体流测量值是气体流率或气体速度。
[0011]技术方案3. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述控制步骤包括响应于所述至少一个气体流测量值超过一个或多个预定气体流极限而采取离散的动作。
[0012]技术方案4. 根据技术方案2所述的方法，其特征在于，所述预定气体流极限包括两个或更多个间隔开的气体流传感器之间的最大差。
[0013]技术方案5. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述控制步骤包括改变所述添加式制造工艺的至少一个工艺参数。
[0014]技术方案6. 根据技术方案5所述的方法，其特征在于，所述至少一个工艺参数包括气体流率。
[0015]技术方案7. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，至少一个气体流传感器在建造表面上的预定最小流位置处进行测量。
[0016]技术方案8. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，受控的工艺参数包括下者中的至少一个：定向能量源的功率水平和射束扫描速度。
[0017]技术方案9. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，受控的工艺参数包括粉末层厚度。
[0018]技术方案10. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括使用工艺传感器监测至少一个工艺方面，作为所述至少一个气体流传感器的补充。
[0019]技术方案11. 根据技术方案10所述的方法，其特征在于，所述工艺方面包括下者中的至少一个：熔池大小、熔池电磁发射量和熔池声发射量。
[0020]技术方案12. 一种制作工件的方法，包括：使粉状材料淀积在设置在壳体中的建造腔室中，同时使用联接成与所述壳体处于流体连通的气体流设备来在所述粉末上面提供气体流；在存在所述气体流的情况下，引导来自定向能量源的建造射束以对应于所述工件的横截面层的型式选择性地熔合所述粉状材料；使用至少一个气体流传感器来产生至少一个气体流测量值；以及响应于所述至少一个气体流测量值，而控制制作所述工件的至少一个方面。
[0021]技术方案13. 根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括循环地重复淀积和熔化的步骤，以一层一层地建造所述工件。
[0022]技术方案14. 根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述气体流测量值是气体流率或气体速度。
[0023]技术方案15. 根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述控制步骤包括响应于所述至少一个气体流测量值超过一个或多个预定气体流极限而采取离散的动作。
[0024]技术方案16. 根据技术方案15所述的方法，其特征在于，所述预定气体流极限包
括两个或更多个间隔开的气体流传感器之间的最大差。
[0025]技术方案17. 根据技术方案12所述的方法，其特征在于，至少一个气体流传感器在所述壳体内的表示建造表面上的最小气体流的预定位置处进行测量。
[0026]技术方案18. 根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述控制步骤包括改变所述添加式制造工艺的至少一个工艺参数。
[0027]技术方案19. 根据技术方案18所述的方法，其特征在于，所述至少一个工艺参数包括气体流率。
[0028]技术方案20. 根据技术方案18所述的方法，其特征在于，受控的工艺参数包括下者中的至少一个：定向能量源的功率水平和射束扫描速度。
[0029]技术方案21. 根据技术方案18所述的方法，其特征在于，受控的工艺参数包括粉末层厚度。
[0030]技术方案22. 根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括使用工艺传感器来监测至少一个工艺方面，作为所述至少一个气体流传感器的补充。
[0031]技术方案23. 根据技术方案22所述的方法，其特征在于，所述工艺方面包括下者中的至少一个：熔池大小、熔池电磁发射量和熔池声发射量。
[0032]技术方案24. 根据技术方案12所述的方法，其特征在于：所述气体流设备包括入口导管，所述入口导管联接到所述壳体上，并且定位在所述建造腔室的前缘附近；所述气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制作工件的方法，包括：使粉状材料淀积在设置在壳体中的建造腔室中，同时使用联接成与所述壳体处于流体连通的气体流设备来在所述粉末上面提供气体流；在存在所述气体流的情况下，引导来自定向能量源的建造射束以对应于所述工件的横截面层的型式选择性地熔合所述粉状材料；使用至少一个气体流传感器来产生至少一个气体流测量值，其中，所述至少一个气体流测量值在已知具有最小气体流率的位置处获得；以及响应于所述至少一个气体流测量值，而控制制作所述工件的至少一个方面。2.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括循环地重复淀积和熔化的步骤，以一层一层地建造所述工件。3.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述至少一个气体流测量值是气体流率或气体速度。4.根据技术方案2所述的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：SA戈德，JH希利，JW奥尔特纳，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：