【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于粉末床熔融工艺的方法和装置，以及包括用以执行该方法的指令的存储介质。
技术介绍
1、存在多种增材制造技术，该技术也被称为3d打印工艺。这些技术中的一种是所谓的粉末床熔融工艺。非常简洁地概括地讲，粉末床熔融工艺包括将粉末层迭代地施加到支撑结构上，并且通过使用电子束、激光束或任何其它种类的辐射束(在下文中共同被简称为“束”)加热相应的颗粒来将粉末颗粒选择性地粘附到另一个或先前粘附的附聚物。通过用束扫描粉末床的表面来粘附粉末床的颗粒被称为熔融，而不管提供粘附的颗粒的结果的物理或化学过程(融化、烧结、焊接、辐射诱导的化学反应、……)。生动地说，可以说通过使束斑在最上面的粉末层的表面之上移动来在每个新施加的顶层上书写待被制造的产品的截面视图。通过在每个书写步骤之后添加新的粉末层，形成所谓的粉末床。嵌入在粉末床中的是工件的已经加工的部分。取决于最终产品，有时附加的辅助结构必须被“书写”到粉末层中，但是在本文中我们不专注于此方面，并且我们认为这些是工件的一部分。一旦所有层都被书写，就可以使潜在地具有其粘附辅助结构的工件从粉末床去除并且如果需要，可以使该工件经受进一步处理。术语产品和工件在此领域中可互换地使用并且因此在本文中也被可互换地使用。
2、粉末床熔融工艺是非常有能力的，但是期望的是减少用于给定的工件的制造时间。为此，已经建议使用多个束，所述多个束独立地将工件的每个层的一部分(即“截面视图”的一部分)书写到粉末床的每个层上。另外，特别是在增加粉末的面向上的表面以制造较大的工件的情况下，多个射束源可以在粉末床上
3、wo 2016/075026a建议通过将粉末床的表面虚拟地分离为多个表面部段来优化多束激光粉末床熔融工艺，其中每个束照射并且因此熔融分配给所述束的单个表面部段中的粉末颗粒。一旦所有束完成在一个层上书写，即当下一个粉末层可以被施加到粉末床时，将每个束源的运行时间——也被称为不同的束源的“束开启时间(beam-on-time)”——进行比较并且调整表面部段之间的边界以补偿运行时间的差异。例如，如果1号束源比2号束源具有更短的束开启时间，则当书写l号层时，与1号束源和2号束源相关联的表面部段之间的边界被移动，以增加与1号束源相关联的表面部段的表面面积，并且以减小与2号束源相关联的表面部段。因此，当熔融下一个层(即l+1号层)时，减少了束源的空闲时间。替代地，可以比较实际照射的表面的面积，并且基于该比较，可以调整表面部段之间的边界，以补偿实际照射的表面中的差异。
4、wo 2020/178216 a建议控制多束激光粉末床熔融工艺的束斑的位置，使得在任何时间点处，连接两个束斑的任何线平行于粉末床之上的惰性气体流的流动方向。
5、de 10 2013 205 724 a1建议通过协调束源的束扫描粉末床的一部分的方向和惰性气体流动方向来改进粉末床工艺。此协调可以通过将扫描方向和惰性气体流动方向的角度限制到区间[22.5°，337.5°]、优选地限制到区间[90°和270°]来获得。
6、de 10 2018 203 233 a1建议在粉末床工艺中通过至少两个激光器来扫描工件的截面视图。每个激光器被分配该截面视图的一个区域，即分别分配的区域由对应的激光器扫描。该截面视图的这两个相邻区域之间的边界是锯齿线，从而增加制造的工件的强度。
7、wo 2016/110440 a1也涉及多束粉末床工艺。每个束具有一个视场，并且这些视场中的至少两个是重叠的。为了提高扫描速度，建议的是将待被束照射的截面视图至少部分地定位在粉末床的一部分中，在该部分中，至少两个束的视场是重叠的。该截面视图同时被束扫描，其中同时被照射的斑之间的距离随时间被减小，直到束的被照射的斑至少部分地重叠、优选地完全地重叠。束强度随着重叠的增加而被降低，以维持提供给被扫描的截面视图的每个斑的能量恒定。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是进一步改进多束粉末床熔融工艺，目的是降低用于制造工件的成本。
2、本专利技术基于如下观察：用于限定粉末床的顶层的表面的两个邻近的表面部段之间的边界的现有技术建议是基于在书写前一层时测量到的束开启时间。此过程迭代地寻找最佳边界位置，并且因此导致空闲时间的显著累积。此方法的效率越来越低，在不同的表面部段中待被照射的表面区域从层到层改变越大。
3、该问题的解决方案在独立权利要求中被描述。从属权利要求涉及本专利技术的进一步改进。
4、用于制造工件的方法包括使可熔融材料的一个层(简称“层”)的表面的区域a(简称“区域a”)熔融。实际上，该层可以是在被配置为使用和/或实施粉末床熔融工艺的增材制造机器的粉末床支撑件之上的粉末床的当前最上层。一旦意在被熔融的顶层的区域a已经被熔融，下一个层可以被施加到粉末床，例如使用涂敷器(recoater)。最初，该最上层可以是在该工艺期间随后沉积的粉末床的第一层。
5、如已经明显的，术语“区域”并不表示层的整个表面，而仅表示其应被熔融的一部分。因此，符号a表示可以被表示为向量的一组位置(点)——全部在由该层的表面限定的平面中，该组位置(点)应该并且在该工艺期间被由束源发射的至少一个束斑照射。因此，符号|a|表示指示区域a的表面的大小的值，即|a|是区域a的表面面积。使用技术人员的语言，|a|是范数，通常被称为||a||，仅为了简单起见，我们在本文中省略第二组竖线。
6、区域a可以是待被照射的层的整个区域ea，但是在另一个示例中，区域a可以仅是其一部分，即例如，可以从整个区域ea减去待被照射的整个区域ea的那些部分，那些部分限定例如工件的轮廓的一部分，从而获得“区域a”。例如，被减去的轮廓部分例如可以总是由同一束源照射，以增加由所述轮廓限定的工件表面的质量。替代地或附加地，可以将“整个区域ea”划分为子区域，例如以改善烟气管理。如已经陈述的，“区域a”可以是‘整个区域ea’的子区域。一般说来，可以说该区域a可以是通过应用激光粉末床熔融工艺制造的工件的截面视图的至少一部分，其中截面平面对应于待被照射的可熔融材料的层的位置。
7、区域a可以包括多个子区域，我们称之为扇区，以用言辞区分将扇区与先前所讨论的‘待被照射的整个区域的子区域’区分开。扇区可以互相间隔开，即在区域a的相邻扇区之间可以存在间隙。另外，如已经明显的，对于本专利技术来说，区域a与哪个层相关联是无关紧要的。所需要的只是区域a可以被由束源发射的束照射。当提及特定层上的区域a时，可以使用符号al。因此，a1将是粉末床的第一层上的区域，a2将是粉末床的后续层的区域，al是第1层上的区域。如果省略上标，这意味着在层序列中区域a的位置是本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于制造工件的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果步骤1.3中的关系to·Ri＜|ISi|和/或不成立，则所述方法还包括至少以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，步骤1.3.1还包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向是互相线性独立的。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述第一线Bj，i是平行于所述第一方向曲折的曲折线。
7.根据权利要求4至6中的一项所述的方法，其特征在于，使在所述组位置Li处的所述可熔融材料熔融包括：在所述第i束源投射第i束斑时，使所述第i束源枢转，从而使第i束斑沿是熔融向量的倍数的线移动，其中所述曲折线Bi，j和Bi，k中的至少一个由交替地正交于和平行于所述熔融向量的连结部段组成。
8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，在确定所述减数表面Si之前，将所述区域A的一部分Ci分配给
9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，在步骤1.2之前，所述视场Fi的索引被排序以遵循条件并且重复步骤1.2和步骤1.3，同时每次重复将所述索引的值增加一，除了满足Fi∩A＝{}的那些索引i之外。
10.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，在步骤1.2之前，所述视场Fi的索引被排序以遵循条件并且重复步骤1.2和步骤1.3，同时每次重复将所述索引的值增加1，除了满足ISi＝{}的那些索引i之外。
11.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括重复步骤1.2，其中对于至少一个j≥2，相交集合ISj被确定为
12.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述粉末床的顶部之上建立在流动方向上的惰性气体流，其中表示所述流动方向的平行于所述可熔融材料的层的分量。
13.根据权利要求4和12所述的方法，其特征在于，
14.根据权利要求12至13中的一项所述的方法，其特征在于，向量具有与所述惰性气体流的流动方向相反的分量。
15.根据权利要求10至14中的一项所述的方法，其特征在于，存在至少两个不同的第一部段Bi，j和Bq，r，分别是邻近的组位置Li、Lj和Lq、Lr之间的边界，其中第一部段SQi，j的端点也是第一部段SQq，r的端点。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述条件13.1或条件13.2中的任一个适用于Bi，j和Bq，r’二者。
17.根据权利要求16的方法，其特征在于，所述条件13.1适用于Bi，j和Bq，r’二者，并且其中Li、Lj、Lq和Lr各自被基本上平行于延伸的线分为m个部分Ls，1，Ls，2，...，Ls，m，(m≥2)，并且其中其中具有相同的第二索引的部分平行于对齐，并且仅具有所述相同的第二索引的部分被同时照射。
18.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，使用关系和/或来确定所述最佳熔融时间to(i)，其中|A|是所述区域A的大小，to(0)＝0，并且L0＝0。
19.一种存储介质，包括程序，当所述程序被执行时，所述程序指示增材制造装置的控制器执行前述权利要求中的至少一项所述的方法。
20.一种增材制造装置，包括支撑件、数目为n的束源以及控制器，其中n≥2，所述束源用于使可熔融材料熔融，并且所述控制器被配置为控制这n个束源的操作，其特征在于，所述制造装置还包括权利要求19所述的存储介质。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于制造工件的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果步骤1.3中的关系to·ri＜|isi|和/或不成立，则所述方法还包括至少以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，步骤1.3.1还包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向是互相线性独立的。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述第一线bj，i是平行于所述第一方向曲折的曲折线。
7.根据权利要求4至6中的一项所述的方法，其特征在于，使在所述组位置li处的所述可熔融材料熔融包括：在所述第i束源投射第i束斑时，使所述第i束源枢转，从而使第i束斑沿是熔融向量的倍数的线移动，其中所述曲折线bi，j和bi，k中的至少一个由交替地正交于和平行于所述熔融向量的连结部段组成。
8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，在确定所述减数表面si之前，将所述区域a的一部分ci分配给专用的第i束源，其中条件适用并且适用在步骤1.3.1和/或步骤2.1中观察到条件si∩ci＝{}。
9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，在步骤1.2之前，所述视场fi的索引被排序以遵循条件并且重复步骤1.2和步骤1.3，同时每次重复将所述索引的值增加一，除了满足fi∩a＝{}的那些索引i之外。
10.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，在步骤1.2之前，所述视场fi的索引被排序以遵循条件并且重复步骤1.2和步骤1.3，同时每次重复将所述索引的值增加1，除了满足isi＝{}的那些索引i之外。
11.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括重复步骤1....
【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·马蒂塞克，
申请(专利权)人：尼康SLM方案股份公司，
类型：发明
国别省市：
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