资源管理系统和具有该资源管理系统的增材制造设备技术方案

本公开涉及一种资源管理系统(39)，用于管理资源材料和/或资源物品向用于增材制造的多组至少两个增材制造机器(3)的供应，其中，资源管理系统(39)包括控制单元(41)，该控制单元(41)被配置为接收指示对增材制造机器(3)中的任一增材制造机器(3)的资源材料和/或资源物品的需求的信号，其中，控制单元(39)被配置为根据用于解决需求冲突的预先确定的优先级排序方案来调度需求的资源材料和/或资源物品的供应。供应。供应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】资源管理系统和具有该资源管理系统的增材制造设备
[0001]本公开涉及资源管理系统和具有这样的资源管理系统的增材制造设备。特别地，本公开涉及用于工业规模的批量生产的增材制造设备，其中，增材制造设备包括用于三维工件的并行增材制造的多个增材制造机器。更特别地，增材制造机器优选地被配置为应用激光粉末床熔融(laser powder bed fusion，LPBF)作为增材制造技术。
[0002]三维工件的增材制造通常被称为3D打印。增材制造的具体形式是激光粉末床熔融(LPBF)，其中一层的原材料粉末暴露于高能电磁辐射束，诸如，例如激光束或粒子束，用于选择性地烧结和/或熔化原材料粉末的颗粒。通过逐层顺序地烧结和/或熔化原材料粉末来制造三维工件。
[0003]与诸如模制的传统制造技术相比，单个三维工件的增材制造消耗相当多的时间。因此，在3D打印的早期，增材制造仅应用于原型制作或应用于少量单个零件。然而，由于增材制造提供了设计和生产不能被其他传统制造技术使用的部件的可能性，因此需要将增材制造用于工业规模的批量生产。在过去几十年中，增材制造的发展已经在一定程度上减少了每层生产时间，例如通过并行使用若干激光器。然而，每层生产时间的减少是有限的。因此，为了将增材制造用于工业规模的批量生产，必须并行制造部件。例如，可以将数百或数千个较小的部件排列成密集堆积的部件排列，从而形成最大限度地使用可用生产量的三维工件。然而，最大可用生产量也是有限的。为了将增材制造用于甚至更多的并行处理，增材制造设备可以包括多个增材制造机器或处理室。并行运行的增材制造机器的数量原则上是无限的。
[0004]由于每个增材制造过程需要某些资源材料和/或资源物品，因此为每个增材制造机器单独地提供用于资源材料和/或资源物品的供应的必要基础设施可能是低效的。典型的资源材料是，例如，每个制造机器需要被供应的一种或多种类型的原材料粉末。此外，每个增材制造机器需要至少一个激光光源和保护气体供应装置来作为资源材料和/或资源物品。术语“资源材料和/或资源物品”应广义地理解为针对生产过程，增材制造机器需要被供应的一切。例如，资源物品可以是用于移动构建室的公共运输系统中的运输槽。向多个增材制造机器提供用于资源材料和/或资源物品供应的公共基础设施通常可能是有效的。然而，用于资源材料和/或资源物品供应的这样的公共基础设施可能需要对供应进行特定管理。例如，US 2018/0021855A1公开了一种用于管理包括多个机器的增材制造设备中的粉末供应的方法。
[0005]US 2018/0021855 A1建议将如US 7,887,316中公开的每个增材制造机器的内部回收系统替换为用于所有增材制造机器的公共粉末回收系统。
[0006]US 2018/0021855 A1中提出的公共粉末回收系统具有以下问题：当两个增材制造机器请求粉末并且公共粉末回收系统仅配备为一次仅向一个增材制造机器供应粉末时，可能出现需求冲突。因此，US 2018/0021855A1中描述的系统不能以最大效率和灵活性进行操作。例如，一台机器中的重要粉末供应可能不会开始，直到对另一台机器的不太重要的粉末供应正在进行。
[0007]因此，本公开的目的是提供一种资源管理系统，该资源管理系统用于管理资源材
料和/或资源物品向用于增材制造的多组至少两个增材制造机器的供应，该资源管理系统比现有技术中已知的系统更加有效和灵活。
[0008]根据本公开的第一方面，提供了一种资源管理系统，该资源管理系统用于管理资源材料和/或资源物品向用于增材制造的多组至少两个增材制造机器的供应，其中，资源管理系统包括控制单元，该控制单元被配置为接收指示对增材制造机器中的任一增材制造机器的资源材料和/或资源物品的需求的信号，其中，控制单元被配置为根据用于解决需求冲突的预先确定的优先级排序方案来调度需求的资源材料和/或资源物品的供应。
[0009]术语“资源材料和/或资源物品”应被广义地理解为包括一种或多种原材料粉末、来自一个或多个公共激光光源的激光、来自公共保护气体源的保护气体、来自公共基板仓库的基板、来自公共构建室仓库的构建室、用于任何上述资源材料/物品的公共运输系统中的运输槽、公共储存系统中的冷却槽(例如构建室仓库站中的槽)、公共拆包站中的拆包槽、来自公共检修源(例如自动检修、清洁和/或校准设备或操作人员)的检修(时间)槽、和/或用于公共预处理和/或后处理系统中的必要预处理和/或后处理的槽(例如其他常规处理机器中的槽，诸如喷砂、锯切、抛光、蚀刻、铣削、加热、高压养护、镀锌、涂覆等)。根据本公开的基于需求的资源管理系统更灵活，从而根据需要将需求的资源材料和/或资源物品供应到各个增材制造机器。在需求冲突的情况下，根据预先确定的优先级排序方案对需求的资源材料和/或资源物品的供应进行调度提高了效率，这是因为冲突的需求可以根据预先确定的标准进行排序。例如，可以给予正在进行的构建作业的供应比将要开始的构建作业更高的优先级。作为另一示例，在作业完成之后拆包工件的请求可以具有比向增材制造机器提供构建室以开始新的作业更低的优先级。
[0010]可选地，资源管理系统还可以包括供应系统，该供应系统用于以由控制单元调度的方式将至少一种需求的资源材料和/或资源物品供应到增材制造机器。例如，供应系统可以包括用于向增材制造机器供应原材料粉末的公共真空输送管道系统。可替代地或另外地，供应系统可以包括将公共保护气体源连接到增材制造机器的公共保护气体管道系统。可替代地或另外地，供应系统可以包括公共光导系统(例如光纤线路)，该公共光导系统将公共激光源连接到一个或多个增材制造机器。可替代地或另外地，供应系统可以包括用于将基板和/或构建室运输到公共构建室仓库站和/或公共拆包站/从公共构建室仓库站和/或公共拆包站运输的运输系统。
[0011]可选地，供应系统可以被配置为将至少一种需求的资源材料和/或资源物品一次供应到小于增材制造机器的总数量的若干增材制造机器，特别是一次仅供应到一个增材制造机器中。这允许不太复杂且分布式的供应基础设施。由于增材制造的处理时间通常比供应资源材料和/或资源物品的时间高至少一个数量级，因此允许并行供应的更复杂的供应系统可能导致供应系统的低效使用。应当注意，某些资源材料和/或资源物品相当容易并行供应，诸如保护气体。对于那些资源材料和/或资源物品，供应系统优选地被配置为一次并行地向两个或更多个增材制造机器供应需求的资源材料和/或资源物品。由于对那些资源材料和/或资源物品的需求冲突不太可能发生，因此根据预先确定的优先级排序方案的调度对于那些资源材料和/或资源物品不太重要。
[0012]可选地，优先级排序方案可以基于在增材制造机器的当前操作状态下对需求的资源材料和/或资源物品供应不足的后果的当前严重程度排名。例如，如果向制造过程(构建
作业)当前正在其中进行的特定增材制造机器的原材料粉末供应不足将导致作业终止，则这种终止的成本可能远高于另一机器中新的生产过程的延迟开始。作为另一示例，某些资源材料和/或资源物品的供应(诸如在作业之前和之后的构建室本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于管理资源材料和/或资源物品向用于增材制造的多组至少两个增材制造机器(3)的供应的资源管理系统(39)，其中，所述资源管理系统(39)包括控制单元(41)，所述控制单元(41)被配置为接收指示对增材制造机器(3)中的任一增材制造机器(3)的资源材料和/或资源物品的需求的信号，其中，控制单元(39)被配置为根据用于解决需求冲突的预先确定的优先级排序方案来调度需求的资源材料和/或资源物品的供应。2.根据权利要求1所述的资源管理系统(39)，还包括供应系统(7)，所述供应系统(7)用于以由所述控制单元(41)调度的方式将至少一种需求的资源材料和/或资源物品供应到所述增材制造机器(3)。3.根据权利要求2所述的资源管理系统(39)，其中，所述供应系统(7)被配置为将所述至少一种需求的资源材料和/或资源物品一次供应到小于增材制造机器的总数量的若干增材制造机器，特别是一次仅供应到所述增材制造机器(3)中的一个增材制造机器(3)。4.根据前述权利要求中任一项所述的资源管理系统(39)，其中，所述优先级排序方案基于在所述增材制造机器(3)的当前操作状态下对需求的资源材料和/或资源物品供应不足的后果的当前严重程度排名。5.根据权利要求4所述的资源管理系统(39)，其中，所述控制单元(41)被配置为在以下累积条件下停止对所述增材制造机器(3)中的第一增材制造机器(3)的正在进行的供应，以开始对所述增材制造机器(3)中的第二增材制造机器(3)的供应：
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在不停止对所述第一增材制造机器(3)的正在进行的供应的情况下，对所述第二增材制造机器(3)供应不足是不能避免的，以及
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对所述第二增材制造机器供应不足的当前严重程度排名高于预先确定的第一严重程度阈值，以及
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对所述第一增材制造机器供应不足的当前严重程度排名低于预先确定的第二严重程度阈值。6.根据前述权利要求中任一项所述的资源管理系统(39)，其中，所述资源材料是用于在所述增材制造机器(3)上的增材制造过程中通过电磁辐射或粒子辐射进行照射的至少一种原材料粉末，并且其中，所述资源物品是具有载体的构建室(11)，在所述载体上，能够在所述增材制造机器(3)上通过增材制造从至少一种资源材料粉末生产出三维工件。7.根据前述权利要求中任一项所述的资源管理系统(39)，其中，所述资源材料是用于在所述增材制造机器(3)上的增材制造过程中通过电磁辐射或粒子辐射进行照射的至少两种原材料粉末，其中，所述至少两种原材料粉末包括第一原材料粉末和第二原材料粉末，其中，所述第一原材料粉末和所述第二原材料粉末的材料类型和/或颗粒尺寸彼此不同，其中，所述供应系统(7)被配置为将所述第一原材料粉末和所述第二原材料粉末分别供应到所述增材制造机器(3)。8.根据前述权利要求中任一项所述的资源管理系统(39)，还包括激光供应系统(47)，所述激光供应系统(47)用于以由所述控制单元(41)调度的方式将由一个或多个激光光源生成的激光供应到所述增材制造机器(3)。9.一种增材制造设备(1)，包括：
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多组至少两个增材制造机器(3)，用于三维工件的并行增材制造，以及
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根据前述权利要求中任一项所述的资源管理系统(39)，用于管理资源材料和/或资源
物品向所述多组至少两个增材制造机器(3)的供应。10.根据权利要求9所述的增材制造设备(1)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德，
申请(专利权)人：SLM方案集团股份公司，
类型：发明
国别省市：