[發明專利]用于增材制造過程和設備的機器控制

有效

• 申請號: 201680066670.0
• 申請日: 2016-11-14
• 公開（公告）號: CN108349005B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 拉姆庫馬爾·瑞瓦努爾;凱里·布朗
• 申請（專利權）人: 瑞尼斯豪公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/30;B22F10/85;B22F12/90;B33Y10/00;B33Y50/02;B33Y30/00;B29C67/00
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 邰鳳珠;劉繼富

本發明涉及一種控制增材制造設備的方法，其中通過以逐層方式固結材料來構建物體。該方法包括：接收將由所述增材制造設備執行以使所述增材制造設備實施物體的構建的命令C，其中每個命令C包括標識符T，該標識符識別在構建期間執行命令C的時間；以及根據由相關聯的標識符T所識別的時間來在所述增材制造設備上執行每個命令C。本發明還包括用于實施所述方法的設備和數據載體。

技術領域

本發明涉及機器控制，并且具體地但不排他地，對增材制造設備諸如材料床(粉末床或樹脂床)增材制造設備的控制。

背景技術

用于生產部件的增材制造或快速成型方法包括可流動材料的逐層固化。存在不同的增材制造方法，包括粉末床系統，諸如選擇性激光熔化(SLM)、選擇性激光燒結(SLS)、電子束熔化(eBeam)和光固化立體造型；以及非粉末床系統，諸如熔融沉積造型，包括絲材電弧增材制造(WAAM)。

在選擇性激光熔化中，將粉末層沉積在構建室中的粉末床上，并且用激光束掃描粉末層的與正在構造的工件的截面(剖切面)相對應的部分。激光束將粉末熔化或燒結以形成固化的層。在對層進行選擇性固化之后，粉末床減低了該新固化的層的厚度，并且根據需要將另外一層粉末在表面上攤開并固化。在單一構建中，可以構建多于一個工件，這些部件在粉末床中間隔開。

現有的選擇性激光熔化設備是通過向硬件發送連續指令流使得機器的操作按順序實施來操作。例如，按以下順序：降低構建平臺、通過在降低的構建平臺上用刮板攤開粉末來形成層，并且隨后用激光束掃描粉末層。利用此類順序控制系統，關于何時執行每個指令存在一定程度的不確定性，從而妨礙對構建過程的準確預測。

在操作之間流逝的時間量對于準確計算或模擬在某個時間點正在制造的工件中有多少熱量以及因此要向此部件輸入多少能量來實現期望結果是重要的。當前機器操作的不確定性足以使得計算或模擬工件中的熱量變得極其困難。

此外，WO 2015/140547披露了一種選擇性激光固化設備，其中當刮板跨粉末床移動時，用能量束諸如激光束掃描粉末床以使刮板任一側的粉末固結。此類方法可以通過以下方式使用指令的順序執行來實現：將刮板運動命令插入至用于使激光轉向的連續命令流中，使得刮板在足夠的時間內從待用激光處理的粉末區域移動以避免激光束與刮板碰撞。然而，執行時序的不確定性需要對命令進行排序以包括足夠的安全裕度，這可能會導致增材構建過程的最終效率低。

WO 2015/140547披露了使用多個激光器來掃描粉末床的重疊區域。使用多個激光器增大了上述挑戰。具體地，為了確定使材料固結所需的能量輸入，重要的是高度準確地了解相鄰材料區域固結的時間。在未準確了解相鄰區域的固結之間的時間的情況下，在固結過程中可能會向某個區域中輸入過少或過多的能量，從而導致不能接受的構建。隨著使用更多的激光器并且相鄰區域的固結之間的時間變得更短，這變得更加嚴重。同樣，可以實施規則來確保相鄰區域不在指定的時間閾值內固結，以便確保某一區域在相鄰區域固結之前已得到充分冷卻。然而，這對掃描過程產生限制，并且導致增材構建過程的最終效率低。

發明內容

本發明的第一方面提供了一種控制增材制造設備的方法，其中通過以逐層方式固結材料來構建物體，所述方法包括：接收將由增材制造設備執行以使所述增材制造設備實施物體的構建的命令，其中每個命令與識別要執行所述命令的時間的標識符相關聯；以及根據由所述相關聯的標識符所識別的時間在所述增材制造設備上執行每個命令。

此命令可以包括識別在構建期間執行命令的時間的標識符。

增材制造設備可以包括多個子系統。該方法可以包括接收將由增材制造設備執行以使增材制造設備的多個子系統實施物體的構建的命令，其中每個命令包括識別在構建期間執行命令的時間的標識符。